Ansys携手保时捷赛车运动部门

推动电动汽车极速狂飙

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突破新极限

Ansys携手保时捷赛车运动部门，引领新一代电动交通的发展。作为泰格豪雅保时捷电动方程式车队的保时捷官方技术合作伙伴，Ansys为该汽车制造商的首款全电动赛车——保时捷99X Electric提供设计支持。

在开发保时捷电动高性能动力总成系统的过程中，这种令人振奋的合作关系将我们行业领先的工程仿真与保时捷的高性能汽车工程相结合。我们的电气化解决方案支持保时捷赛车运动部门践行重要使命，即在电动赛车和乘用电动汽车中最大限度地提高动力总成系统效率。

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为领先的电动交通提供蓬勃动力

从最大限度地提高电磁扭矩和功率密度到快速预测电源转换器和电池温度，再到最大限度地提高电动动力总成系统的整体效率，保时捷工程师利用Ansys系统级多物理场工具为99X Electric设计出制胜法宝。

这些技术帮助保时捷工程师减少了物理原型构建需求，以支持设计概念的虚拟测试，从而快速实现最佳设计。这为99X Electric的重要子系统和组件提供了显著的能效，使该赛车能够在较长距离的赛道上保持极速狂飙。

与仿真建立连接

电机

电机的效率和功率/扭矩密度将直接影响电动动力总成系统的整体性能。因此，电池供电的电动汽车通常选择使用永磁同步电机（PMSM）。考虑到逆变器开关和温度效应导致的定子电流中的高频纹波，应针对赛道上的整个速度/扭矩负载点范围优化电机的性能。

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电池

ABB FIA E级方程式世界锦标赛的所有全电动赛车，在整个赛季都使用相同的主牵引电池组。ABB E级方程式赛车的可用能量十分有限；因此，工程师必须要有准确的电池电气和热行为模型，才能根据特定赛道的功率曲线来预测电池的充电状态、电压和温度。这可以通过将电气行为的等效电路模型（ECM）与电池热行为的动态降阶模型（Dyna-ROM）进行耦合来实现。

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变速箱

当电机产生的动力转换为车轮的扭矩时，减速齿轮系统发挥着至关重要的作用。工程师面临的设计挑战是，既要保持电动传动系统的高效率和调制，又要在整个驱动循环中持续控制各元件的散热和噪声粗糙度。Ansys多域仿真是用于设计最佳高效变速器传动系统的重要工具。

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电力电子

电动汽车牵引逆变器的最佳设计对于电动动力总成系统的整体性能至关重要。新型宽带隙半导体功率器件的高功率密度、高电压和电流额定值以及快速开关速度，为牵引逆变器的设计带来了挑战。牵引逆变器的效率优化需要准确估计不同工作条件下的功率损耗，例如在比赛期间将会发生变化的开关电流和电压水平，以及温度。优化性能以及确保功能安全和可靠性是在比赛中赢得成功的重要基石。

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系统分析

由于电动动力总成系统的整体效率通常超过90%，因此要想实现进一步的优化颇具挑战。尤其是在高性能电动汽车中，在赛道上完成单圈或多圈的效率至关重要。它需要准确估计动力总成系统每个组件的功率损耗，并分析不同工作条件下组件之间的相互作用，例如温度、速度/扭矩负载点和电池充电状态（SOC）。因此，优化组件效率并不等同于优化动力总成系统的整体效率。采用降阶建模（ROM）方法和集成现实控制的系统仿真，可实现电动动力总成系统的性能优化。

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