双热协同・能效双升丨车舱设计与电池散热解决方案
2026/1/8 14:40:00
以舒适度为前提延长可行驶里程
电动汽车设计师始终都需要在乘客舒适度、电动汽车行驶里程和电池成本之间做出权衡取舍。事实上，如果遭遇极端天气，为保障乘客的舒适度与安全，行驶里程可能下降40%甚至更多。即便是在较好的气候条件下，如果天气偏热或偏冷，电动汽车每英里行使里程耗电也会增加15%。
深度掌握提供温度舒适度和保持电池温度所需的散热能耗
一体化设计验证流程能显著缓解这种状况，既能有效地为乘客营造舒适的环境，保证车载电子装置在正常温度下运行，又能稳定电池温度在效率极限的范围内。这个流程可协助设计师选择材料、车窗设计、运行策略、局部供暖和降温，确保在满足法规要求的同时提供乘客舒的体验，尽限度的提高行驶里程，并达到电池的预期寿命。高保真的瞬态3D仿真模型与车辆级别的系统集成相结合，构成成功的要诀。满怀信心地设计、评估和迭代车舱与电池散热设计，让电动汽车产品超越竞争对手。
消费者对车舱舒适度的期待在不断提高，十年前被当作奢侈或选配的便利设施，如今象征着一个品牌的差异化。车舱气候系统以及其所提供的温度和声学舒适度，是当今车舱体验的重要组成部分。整体的暖通空调(HVAC)系统设计解决方案可确保车舱气候系统被有效集成，同时保障乘客的舒适度与续航里程。
预测多人车的舱内气流和温度分布
从设计到验证，从车舱降温/供暖仿真到乘客感受，提供一套完整的解决方案：
采用SIMULIA求解器，结合先进的人体舒适度建模技术，能准确地预测稳态、初始瞬态以及完整瞬态条件下的温度感受和舒适度以及它们对电池续航里程的影响。
验证电池和电子组件的热管理，包括极端天气条件下的状况，优化电池布局或材料选择。采用SIMULIA工具不仅可以节省电力，而且还可以延长电池的续航里程。
采集暖通空调系统组件的动态行为和有乘客的3D车舱的动态行为，借助1D-3D一体化仿真预测目标温度，达到舒适度所需的时间和电池续航里程。
包括局部热调节解决方案，以降低暖通空调的能耗。采用加热或通风座椅和辐射板等微气候系统，提高乘客的舒适度。SIMULIA求解器能准确地建模、预测这些解决方案的节能幅度和乘员舒适度。
不必制作真实原型，就能在车舱整体设计中考虑真实天气条件或乘客多样性。在数字环境下探索各种场景，无需运输团队和设备到不同气候条件下进行测试。
通过先进的现实渲染和虚拟现实体验车舱新设计；理解影响性能的物理现象；验证车舱人机工程学和可用性。
电池热管理
电池热管理是确保延长可行驶里程和电池长期耐用性的关键。尽管在较高温度下电池能更高效地提供电能，但长时间暴露在高温下，可能会导致电池的性能提前退化。需要稳健地控制电池温度在既能有效工作又不影响耐用性的范围内。
面向电池设计的完整解决方案：
为让电池正常发挥相应功能，多物理场仿真是重要的，包括电化学反应、热-电行为、热结构分析等。此外，这些解决方案还能仿真跌落与抗穿刺、电池膨胀、整体安全和热管理。
覆盖系统复杂度的各个层面，从电芯模型到模块模型和散热板模型，可在不同的尺度水平上，对电池电芯、连接器、电缆、继电器、控制器电子装置和散热装置进行仿真。
提供整车仿真能力，包括电池、电气传动系统、驱动和控制器设计。
预测不同散热方法的散热性能，包括强制风冷、散热鳍片、液冷板和散热叶片。
提供适合不同时间尺度的流程和建模工具包，从仅使用几分钟的载荷周期，到连续数小时驾驶，直至数年真实驾驶和充电。工具包可为您提供准确的寿命终止性能预测。
内含整套设计工作流程，从组件层面到系统层面解决各类电池问题。可以集成验证流程，以便在整个开发过程中和在不同系统复杂度层面上验证设计，帮助在完整的数字化环境下快速迭代和优化产品。
不同散热方法下的电池热管理车舱散热与电池散热完美结合
复杂的系统相互作用使车辆设计变成一项艰巨的任务，例如，改变车舱温度和乘员舒适度的设计将影响暖通空调(HVAC)系统、电池散热和车辆整体效率。相反，电池温度本身将影响动力传动系统的效率、暖通空调系统的性能和车辆车舱温度。因此必须采用综合全面的方法来设计和优化系统，同时考虑组件性能和系统整体性能。然而，这样的一体化设计并非一个简单的过程。达索系统开发的工具包能轻松地将不同子系统内的模型与不同物理场进行集成，让工程师能够专注于车辆的整体性能的优化。
一体化的设计与验证解决方案能够帮助用户优化系统的整体性能，让整体性能超越逐个改进子系统所能达到的水平：
通过支持功能模型接口(FMI)标准，可以轻松地集成来自多个求解器的不同模型，能灵活地集成Dymola系统建模。
联合仿真功能综合运用3D计算流体动力学(CFD)模型和有限元分析(FEA)热模型，精准预测乘客热感受和电池温度分布，与Dymola系统行为模型深度集成，能为所有车载系统预测真实驾驶场景。
借助集成的仿真功能，工程师能通过数字化校调优化车舱舒适度，因为能通过仿真完整采集电池系统与热系统间的真实相互作用。
也能在真实环境下尽早地验证相关设计，例如在设计初期阶段，可在真实驾驶周期和天气条件下数字化地测试涉及长瞬态降温和升温场景的车辆车舱。仿真的快速周转和高可信度，能减少项目后期阶段遇到的问题，避免产品上市时间受阻。
车舱散热与电池散热联合仿真的示例如下图所示，该模型包括一个完整详细的车舱，并配备风冷电池以及暖通空调系统。冷却设计让来自空调排风口的冷空气先为乘客降温，然后引导到电池组隔板，后排放到车外。根据车舱内电池位置或其他电子组件的位置，保持电池温度和提供温度舒适度所需制冷功率可能会发生变化，但过大的功耗会导致行驶里程下降。
在设计初期阶段采用一体化仿真提高电池续航里程，改善温度舒适度
通过在仿真中集成暖通空调系统模型，正确地分配能耗，有助于提升性能。以制动为例，启用再生制动回收部分动能，并为电池充电。再生制动通常只能回收一部分动能，因为它受电池充电速率的限制。如果采用这种一体化车辆设计，一部分制动再生能量可用来驱动压缩机和预冷车舱和电池。如果采用一体化系统优化，重新分配能量表明能降低制冷功耗3%。与此相似，可以在一体化车舱和暖通空调模型中使用微气候系统营造局部升温或降温，通过提供快速局部温度舒适度，同时降低暖通空调功率和需求，达到节约能源的目的。
这种综合全面的数字仿真能深入了解需要多大暖通空调功率或加热器功率才能在不影响车辆温度舒适度或车辆美观的前提下实现高续航里程，即便是在极为复杂的建模场景中，达索系统的工具包也可以协助工程师轻松开展一体化系统优化。
要点总结
电动汽车设计是一项挑战，不仅因为电动汽车采用全新的车辆结构，也因为系统效率和客户体验方面的严格要求。慧广科技可提供电动汽车设计的一套完整解决方案，包括早期概念阶段和最终验证，以及单个组件和子系统模型或整车集成。
仿真工具包覆盖所有相关的物理场仿真，从而有助于评估所有系统和关键绩效指标。此外，一体化仿真功能还可帮助用户优化整车能源管理，助力用户开发出毫不妥协的产品。
电子装置散热
电子组件对高温十分敏感，电子组件发生故障是不容接受的，保持组件凉爽成为当务之急。不良的电池热管理还可能导致续航里程的缩短。电池遭遇酷寒和酷热容易失效，从而引起成本问题和安全问题。需优化电池散热，并极大限度地降低散热能耗。
运行中的电子组件散热仿真
暖通空调系统能帮助电子装置散热，SIMULIA的稳态和瞬态流体仿真工具能预测电子装置周围的流道，找到既能提供舒适度又保持极佳电子装置温度的解决方案。此外，数字化仿真还能用于预测太阳暴晒下的电池升温，采用隔热措施避免电池过热。另外仿真也有助于优化电池的布局，评估电池包周围的隔热效果，例如减轻电池夏季遭受的阳光照射，冬季遭受的极低温度。
系统模型
电动汽车是一个复杂的系统，每个子系统都需要不同的建模专业知识。Dymola可降低系统的外显的复杂性，融合和综合系统，以创建高保真模型。这样能更深入地了解系统行为，促进多专业领域的协同合作。
此外，Dymola还支持非因果方程处理，这使得仿真更加高效、健壮，并且易于重用。多工程兼容库允许对复杂的一体化系统进行高保真建模。多工程兼容库支持为复杂的一体化系统进行高保真建模。该库可支持免费库和商业库，便于用户使用来自他们的内部工具中的现有组件来定制或补充这些库。达索系统或其第三方库供应商可提供各种丰富的商业库，为车辆轻松建模助力。提供的库包括：电气传动系统、电池、电力系统、无刷式直流电机驱动器、氢、发动机、动力总成和悬挂等。
用于一体化暖通空调和电池建模的Dymola模型
车舱舒适度模型
购置新车时，车辆车舱舒适度是一个很关键的影响因素。如果车企想要给购车者留下深刻的印象，那么舒适且视觉美观的车舱至关重要。设计一款高效且舒适的车舱存在众多挑战，考虑的因素包括续航里程焦虑、保持乘员温度舒适度、确保极端天气下电子装置温度正常等。在设计初期阶段确定暖通空调的功率，对实现上述续航里程和舒适度，同时保持美观的车辆外观，具有十分重要的意义。可以使用SIMULIA的流体与热学解决方案来帮助解决所有挑战，在数字化环境下设计高效舒适的车舱。
采用微气候(Microclimate)对车舱降温和升温，长瞬态车舱PowerFLOW仿真
SIMULIA PowerFLOW的快速设计方法可为管道确定较好的流量分布和温度分布。一体化的PowerFLOW-PowerTHERM耦合仿真预测数小时的瞬态温度分布准确再现任何现实环境。可在设计初期阶段快速迭代驱动周期仿真，取得温度趋势和比较设计。借助仿真，甚至可以虚拟地选择材料，如各种玻璃类型，可以在不必离开座椅的情况下评估它们对保暖隔热性能和舒适度的影响。
限时开放部分模块免费试用
云平台免费试用限时开放！三大模块等你来看！CATIA机械设计模块（MDG-OC）、SIMULIA基于Abaqus隐式求解器的仿真模块（SFO-OC）、3DEXPERIENCE平台PLM协同功能（PCS-OC）。
本次免费试用面向未下单过达索系统产品的设计或制造实体产品（如无人机、汽车、工业装备等）企业开放，研发团队5人以上，年营收额1000万以上，具体申请方式如下：
扫描上方二维码，进入试用通道提交申请，客服预计于7天内与您取得联系。如未能及时联系，可直接拨打试用热线021-33587850
电动汽车设计师始终都需要在乘客舒适度、电动汽车行驶里程和电池成本之间做出权衡取舍。事实上，如果遭遇极端天气，为保障乘客的舒适度与安全，行驶里程可能下降40%甚至更多。即便是在较好的气候条件下，如果天气偏热或偏冷，电动汽车每英里行使里程耗电也会增加15%。
深度掌握提供温度舒适度和保持电池温度所需的散热能耗
一体化设计验证流程能显著缓解这种状况，既能有效地为乘客营造舒适的环境，保证车载电子装置在正常温度下运行，又能稳定电池温度在效率极限的范围内。这个流程可协助设计师选择材料、车窗设计、运行策略、局部供暖和降温，确保在满足法规要求的同时提供乘客舒的体验，尽限度的提高行驶里程，并达到电池的预期寿命。高保真的瞬态3D仿真模型与车辆级别的系统集成相结合，构成成功的要诀。满怀信心地设计、评估和迭代车舱与电池散热设计，让电动汽车产品超越竞争对手。
消费者对车舱舒适度的期待在不断提高，十年前被当作奢侈或选配的便利设施，如今象征着一个品牌的差异化。车舱气候系统以及其所提供的温度和声学舒适度，是当今车舱体验的重要组成部分。整体的暖通空调(HVAC)系统设计解决方案可确保车舱气候系统被有效集成，同时保障乘客的舒适度与续航里程。
预测多人车的舱内气流和温度分布
从设计到验证，从车舱降温/供暖仿真到乘客感受，提供一套完整的解决方案：
采用SIMULIA求解器，结合先进的人体舒适度建模技术，能准确地预测稳态、初始瞬态以及完整瞬态条件下的温度感受和舒适度以及它们对电池续航里程的影响。
验证电池和电子组件的热管理，包括极端天气条件下的状况，优化电池布局或材料选择。采用SIMULIA工具不仅可以节省电力，而且还可以延长电池的续航里程。
采集暖通空调系统组件的动态行为和有乘客的3D车舱的动态行为，借助1D-3D一体化仿真预测目标温度，达到舒适度所需的时间和电池续航里程。
包括局部热调节解决方案，以降低暖通空调的能耗。采用加热或通风座椅和辐射板等微气候系统，提高乘客的舒适度。SIMULIA求解器能准确地建模、预测这些解决方案的节能幅度和乘员舒适度。
不必制作真实原型，就能在车舱整体设计中考虑真实天气条件或乘客多样性。在数字环境下探索各种场景，无需运输团队和设备到不同气候条件下进行测试。
通过先进的现实渲染和虚拟现实体验车舱新设计；理解影响性能的物理现象；验证车舱人机工程学和可用性。
电池热管理是确保延长可行驶里程和电池长期耐用性的关键。尽管在较高温度下电池能更高效地提供电能，但长时间暴露在高温下，可能会导致电池的性能提前退化。需要稳健地控制电池温度在既能有效工作又不影响耐用性的范围内。
面向电池设计的完整解决方案：
为让电池正常发挥相应功能，多物理场仿真是重要的，包括电化学反应、热-电行为、热结构分析等。此外，这些解决方案还能仿真跌落与抗穿刺、电池膨胀、整体安全和热管理。
覆盖系统复杂度的各个层面，从电芯模型到模块模型和散热板模型，可在不同的尺度水平上，对电池电芯、连接器、电缆、继电器、控制器电子装置和散热装置进行仿真。
提供整车仿真能力，包括电池、电气传动系统、驱动和控制器设计。
预测不同散热方法的散热性能，包括强制风冷、散热鳍片、液冷板和散热叶片。
提供适合不同时间尺度的流程和建模工具包，从仅使用几分钟的载荷周期，到连续数小时驾驶，直至数年真实驾驶和充电。工具包可为您提供准确的寿命终止性能预测。
内含整套设计工作流程，从组件层面到系统层面解决各类电池问题。可以集成验证流程，以便在整个开发过程中和在不同系统复杂度层面上验证设计，帮助在完整的数字化环境下快速迭代和优化产品。
复杂的系统相互作用使车辆设计变成一项艰巨的任务，例如，改变车舱温度和乘员舒适度的设计将影响暖通空调(HVAC)系统、电池散热和车辆整体效率。相反，电池温度本身将影响动力传动系统的效率、暖通空调系统的性能和车辆车舱温度。因此必须采用综合全面的方法来设计和优化系统，同时考虑组件性能和系统整体性能。然而，这样的一体化设计并非一个简单的过程。达索系统开发的工具包能轻松地将不同子系统内的模型与不同物理场进行集成，让工程师能够专注于车辆的整体性能的优化。
一体化的设计与验证解决方案能够帮助用户优化系统的整体性能，让整体性能超越逐个改进子系统所能达到的水平：
通过支持功能模型接口(FMI)标准，可以轻松地集成来自多个求解器的不同模型，能灵活地集成Dymola系统建模。
联合仿真功能综合运用3D计算流体动力学(CFD)模型和有限元分析(FEA)热模型，精准预测乘客热感受和电池温度分布，与Dymola系统行为模型深度集成，能为所有车载系统预测真实驾驶场景。
借助集成的仿真功能，工程师能通过数字化校调优化车舱舒适度，因为能通过仿真完整采集电池系统与热系统间的真实相互作用。
也能在真实环境下尽早地验证相关设计，例如在设计初期阶段，可在真实驾驶周期和天气条件下数字化地测试涉及长瞬态降温和升温场景的车辆车舱。仿真的快速周转和高可信度，能减少项目后期阶段遇到的问题，避免产品上市时间受阻。
车舱散热与电池散热联合仿真的示例如下图所示，该模型包括一个完整详细的车舱，并配备风冷电池以及暖通空调系统。冷却设计让来自空调排风口的冷空气先为乘客降温，然后引导到电池组隔板，后排放到车外。根据车舱内电池位置或其他电子组件的位置，保持电池温度和提供温度舒适度所需制冷功率可能会发生变化，但过大的功耗会导致行驶里程下降。
在设计初期阶段采用一体化仿真提高电池续航里程，改善温度舒适度
通过在仿真中集成暖通空调系统模型，正确地分配能耗，有助于提升性能。以制动为例，启用再生制动回收部分动能，并为电池充电。再生制动通常只能回收一部分动能，因为它受电池充电速率的限制。如果采用这种一体化车辆设计，一部分制动再生能量可用来驱动压缩机和预冷车舱和电池。如果采用一体化系统优化，重新分配能量表明能降低制冷功耗3%。与此相似，可以在一体化车舱和暖通空调模型中使用微气候系统营造局部升温或降温，通过提供快速局部温度舒适度，同时降低暖通空调功率和需求，达到节约能源的目的。
这种综合全面的数字仿真能深入了解需要多大暖通空调功率或加热器功率才能在不影响车辆温度舒适度或车辆美观的前提下实现高续航里程，即便是在极为复杂的建模场景中，达索系统的工具包也可以协助工程师轻松开展一体化系统优化。
电动汽车设计是一项挑战，不仅因为电动汽车采用全新的车辆结构，也因为系统效率和客户体验方面的严格要求。慧广科技可提供电动汽车设计的一套完整解决方案，包括早期概念阶段和最终验证，以及单个组件和子系统模型或整车集成。
仿真工具包覆盖所有相关的物理场仿真，从而有助于评估所有系统和关键绩效指标。此外，一体化仿真功能还可帮助用户优化整车能源管理，助力用户开发出毫不妥协的产品。
电子组件对高温十分敏感，电子组件发生故障是不容接受的，保持组件凉爽成为当务之急。不良的电池热管理还可能导致续航里程的缩短。电池遭遇酷寒和酷热容易失效，从而引起成本问题和安全问题。需优化电池散热，并极大限度地降低散热能耗。
运行中的电子组件散热仿真
暖通空调系统能帮助电子装置散热，SIMULIA的稳态和瞬态流体仿真工具能预测电子装置周围的流道，找到既能提供舒适度又保持极佳电子装置温度的解决方案。此外，数字化仿真还能用于预测太阳暴晒下的电池升温，采用隔热措施避免电池过热。另外仿真也有助于优化电池的布局，评估电池包周围的隔热效果，例如减轻电池夏季遭受的阳光照射，冬季遭受的极低温度。
电动汽车是一个复杂的系统，每个子系统都需要不同的建模专业知识。Dymola可降低系统的外显的复杂性，融合和综合系统，以创建高保真模型。这样能更深入地了解系统行为，促进多专业领域的协同合作。
此外，Dymola还支持非因果方程处理，这使得仿真更加高效、健壮，并且易于重用。多工程兼容库允许对复杂的一体化系统进行高保真建模。多工程兼容库支持为复杂的一体化系统进行高保真建模。该库可支持免费库和商业库，便于用户使用来自他们的内部工具中的现有组件来定制或补充这些库。达索系统或其第三方库供应商可提供各种丰富的商业库，为车辆轻松建模助力。提供的库包括：电气传动系统、电池、电力系统、无刷式直流电机驱动器、氢、发动机、动力总成和悬挂等。
用于一体化暖通空调和电池建模的Dymola模型
购置新车时，车辆车舱舒适度是一个很关键的影响因素。如果车企想要给购车者留下深刻的印象，那么舒适且视觉美观的车舱至关重要。设计一款高效且舒适的车舱存在众多挑战，考虑的因素包括续航里程焦虑、保持乘员温度舒适度、确保极端天气下电子装置温度正常等。在设计初期阶段确定暖通空调的功率，对实现上述续航里程和舒适度，同时保持美观的车辆外观，具有十分重要的意义。可以使用SIMULIA的流体与热学解决方案来帮助解决所有挑战，在数字化环境下设计高效舒适的车舱。
采用微气候(Microclimate)对车舱降温和升温，长瞬态车舱PowerFLOW仿真
SIMULIA PowerFLOW的快速设计方法可为管道确定较好的流量分布和温度分布。一体化的PowerFLOW-PowerTHERM耦合仿真预测数小时的瞬态温度分布准确再现任何现实环境。可在设计初期阶段快速迭代驱动周期仿真，取得温度趋势和比较设计。借助仿真，甚至可以虚拟地选择材料，如各种玻璃类型，可以在不必离开座椅的情况下评估它们对保暖隔热性能和舒适度的影响。
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