引言
汽车设计人员目前面临一个既新又旧的挑战:那就是开发高效经济的新型电动汽车平台。电动汽车的历史差不多与传统燃料汽车一样悠久,但是对于今天的大多数人来说它们还是"新鲜事物"。1900年,美国汽车市场基本由三种推进系统组成(见图1)。汽油类汽车排名第三,市场份额仅为22%。
图1:电动汽车在1900年左右达到顶峰,当时超过了内燃机汽车。
但是1900年是电动汽车的顶点。很快,随着石油的大量发现,汽油变得普及而便宜。汽油驱动汽车的统治地位得以确立,并且在接下来的一个世纪里基本上没受到任何挑战。
不断增长的油价压力和环境问题迫使汽车行业不得不认真考虑电动推进系统。设计人员需要一些工具来加快开发面向未来市场的安全、可靠、经济的电动汽车。
一切始于电池技术
当今复杂的电池技术实现了高能量密度、合理的质量和适当的充电时间。很多现代化的电池组都使用了锂离子等化学元素,锂离子可以增加行驶里程同时减轻重量。但是如果将汽油能量密度 12 kWh/kg 与普通锂离子电池的 0.12 kWh/kg 2相比较,即便是"最好的"电池驱动一辆四门乘用车,每充一次电最多也只能跑250公里(150英里)3。
设计电池驱动汽车(以及最终达到所有电动汽车都由电池驱动的目标)是一个牵涉到多个领域的挑战——如果没有软件工具来帮助工程师设计重量轻、成本低的配电系统;建立精细的电池运转、充电和需求模拟模型;预测安全和电气干扰问题,并且依然满足紧迫的新产品开发进度,这个挑战就很难解决。