Ansys & Porsche Motorsport

電動化車輛性能提升

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挑戰新極限

Ansys和Porsche Motorsport攜手在迎接下一代電動出行的競賽中處於領先地位。作為Porsche 的 TAG Heuer Porsche Formula E 團隊的官方技術合作夥伴，Ansys為這家汽車製造商的首款全電動賽車—Porsche 99X Electric的設計提供支持。

這個令人興奮的合作夥伴關係將我們領先業界的工程模擬技術與Porsche卓越的汽車工程技術相結合，共同開發 Porsche E-Performance Powertrain。我們的電氣化解決方案支持Porsche Motorsport 在其電動賽車和乘用車中最大限度地提高動力系統的效率。

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推動尖端的電氣行動性

從最大化電磁扭矩和功率密度，到快速預測功率轉換器和電池的溫度，以及最大化電動動力系統的整體效率，Porsche的工程師們利用Ansys的系統級多物理工具為99X Electric設計了勝出的方案。

這些技術幫助Porsche的工程師們減少了建造實體原型的需求，使他們能夠通過虛擬測試設計概念，快速獲得最佳設計方案。這使99X Electric的關鍵子系統和零部件實現了顯著的能源效率，使車輛能夠在賽道上長距離保持極高的速度。

連線至模擬

電力機械

電動機的效率和功率/扭矩密度直接影響著電動動力系統的整體性能。因此，永磁同步電機（PMSM）通常被選擇用於電池電動車輛。電動機的性能應該在整個賽道的速度/扭矩負載點範圍內進行優化，考慮到逆變器切換和溫度效應引起的定子電流中的高頻漣波。

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電池

在ABB FIA Formula E世界錦標賽中，所有全電動賽車在整個賽季中使用相同的主要牽引電池組。ABB Formula E 競賽中的可用能源有限；因此，必須要有電池電氣行為和熱行爲的準確模型，以便根據特定賽車道的功率曲線預測電池的電量狀態、電壓和溫度。在ABB Formula E 競賽中，可使用的能源是有限的，因此對於電池的電氣和熱行為，建立準確的模型非常重要，以便根據特定賽道的功率特性預測電池的充電狀態、電壓和溫度。這是通過將電池的電氣行為的等效電路模型（ECM）與電池的熱行為的動態降階模型（Dyna-ROM）進行耦合來實現的。

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變速箱

當電機產生的能量轉化為車輪上的扭矩時，減速齒輪系統扮演著關鍵的角色。對於工程師而言，設計挑戰在於在整個行駛週期中保持電動動力系統的高效率和調節性，同時控制器官的熱散失和噪音嚴酷程度。Ansys多域模擬是設計最佳和高效動力系統的關鍵工具。

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電力電子產品

對於電動動力系統的整體性能來說，牽引逆變器的最佳設計至關重要。新型寬能隙半導體功率器件的高功率密度、高電壓和電流額定值以及快速開關速度，對牽引逆變器的設計提出了挑戰。牽引逆變器的效率優化需要在不同工作條件下準確估算功率損失，包括開關電流和電壓水平以及在比賽過程中變化的溫度等。優化性能並確保功能安全和可靠度是成功比賽的關鍵要素。

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系統分析

由於電動動力系統的整體效率通常超過90％，進一步的優化變得具有挑戰性。尤其是在高性能電動車輛中，一個或多個圈速在賽道上的效率至關重要。這需要對動力系統中每個組件的功率損失進行準確估算，並分析在不同工作條件下（如溫度、速度/扭矩負載點和電池充電狀態）組件之間的相互作用。因此，優化組件效率並不等同於優化動力系統的整體效率。採用降階模型 (ROM) 技術並整合實際控制的系統模擬，可讓電動動力系統發揮最佳性能。

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