Ansys博客
November 24, 2023
蓄势待发，众望所归——创新模块化电动汽车电池交换
Ample通过Ansys初创公司计划设计其创新模块化EV电池交换平台
气候变化正在加速，因此，将我们的高油耗座驾换成全电动插电式汽车势在必行。不过，许多人对做出改变犹豫不决。续航里程焦虑或担心电池电量耗尽就是引起这类犹豫的一大因素。毕竟，如果相应基础设施还未就绪，驾驶员可能会发现自己被困在前往目的地的途中。
另外，还有充电容量的问题。使用240V充电器插入并接通电源，电动汽车充电可能需要4至10小时，这让长途旅行成为了一件苦差事。Ample提出了一项解决充电难题的方案，即模块化电池交换，该方案在汽车行业迅速得到了关注。
Ample计算机辅助工程（CAE）总监Steven Cho指出：“我们的使命是让电动汽车走进每个人的生活。我们认为，要在个人和商业出行中普及电气化，推动从汽油向电力的过渡，就必须要让充电像加油一样便捷、低成本。”
仿真为电动汽车充电的全新方式赋予了灵感
将来，为电动汽车（EV）充电可能会变得非常简单——您只需要停车，然后直接换新电池。无论电池密度如何，Ample均可将其平台上的任何电动汽车的满充时间缩短至仅5分钟内。因为，驾驶员可以进入电池交换站，并在这里迅速将电动汽车的“空电量”模块化电池换为“满电量”模块化电池，然后就能再次启程。
通过将EV电池包拆分成更小的模块化组件，Ample旨在创建一款模块化电池系统，其具有不同的电池容量，可适应多种车辆的尺寸和形状，从而可充分满足每个人的需求。为此，汽车初创公司采用了仿真技术，并通过Ansys初创公司计划访问所需的工具。该计划可帮助资金有限的、早中期阶段的初创公司以合理的价格获得一整套多物理场仿真软件以及高性能计算（HPC）。
通常，时间和成本是汽车产业最常见的挑战，这也是Ample面临的、并通过仿真解决的挑战。仿真可以大幅缩短设计周期，并为Ample节省出资金和时间以用于其他地方。即使有时候仍需要物理测试，仿真也能有效地控制涉及的关键变量，从而减少所需物理原型的总数。
Ample利用Ansys Fluent对电池模块进行热仿真——使用的是多尺度多域（MSMD）- 等效电路模型（ECM） 。
此外，Ample还转而通过仿真来解决封装和热管理难题，以及其它可能危及车辆安全的意外电池缺陷问题。Ansys Fluent中的各种热流仿真帮助该团队了解了电池模块结构中的基本物理场和热流行为，从而加速了完成最终设计的进程。
Cho表示：“作为一名CAE工程师，我从大学时代开始就在使用Fluent，在我的整个职业生涯，一直将其用于汽车、太阳能、热交换器和半导体等各种应用。在Ample所进行的工作的最初阶段，Ansys初创公司计划产品完全符合我们的需求。”
此外，Ansys解决方案在研发交换站时，也发挥了重要作用，交换站采用简单、经济高效的机器人系统，其具有冗余性、易于部署、操作空间小等特点。最终，仿真帮助Ample实现了一款灵活的设计，其不仅可在几天内部署完毕，而且还支持多种车辆应用——从小型汽车到大型三类卡车，无一例外，均可在同一站点使用相同的模块化电池。
Ansys Twin Builder模型（ROM） ：使用ECM和LTI的Ample电池模块
Ample让每个人都能享受更清洁的旅途
这项工作最有趣的成果，或许就在于电池本身的模块化。这项技术固然很棒，但入门价格仍然会让大多数消费者望而却步。Cho的团队与原始设备制造商（OEM）合作，得出了另一个突破性解决方案，其将显著降低价格门槛。
Cho讲道：“我们不是销售电池包，而是尝试销售不含电池的汽车。然后，新车将配备一款可交换的电池模块，但您不必买下电池模块，只需为将其充满电所需的电力付费。这将是一场真正的价格规则的变革。”
如您所料，OEM厂商排起了长队，争先了解Ample的解决方案。
Cho说：“我们的模块化电池交换具有的独特优势是，可实现让几乎任何电动汽车都可进行电池交换，无需进行任何车辆改装。我们正在与世界上几家最大的汽车制造商合作，准备用Ample的技术销售他们的电动汽车。这可帮助他们消除普及电动汽车的一大壁垒，即电力基础设施的可用性和能源输送速度，特别是对于车队合作伙伴而言，成本和速度至关重要，因此该技术的价值尤为显著。”
人们都在关注这个世界和地球的未来发展。在幕后，Ample等初创公司正在酝酿一些可改变现状的宏伟计划（Ansys有幸提供了助力）。如果您需要通过仿真来实现您的愿景，Ansys初创公司计划可提供帮助。