海克斯康数字技术助力动力电池高质量发展车讯
海克斯康提供面向汽车工厂的数字信息技术解决方案,领先于世界科技公司,拥有4000多项专利技术。具有行业领先的传感设备和仿真技术。2022年11月16日,由盖世汽车主办,由上海虹桥国际中央商务区管委会、上海闵行区人民政府领导,上海南虹桥投资开发(集团)有限公司联合主办的2022第二届汽车动力电池论坛上,海克斯康数字化事业群副总裁,海克斯康汽车研究院院长王春江提出仿真技术可以从测试端保护动力电池的安全。
在设计阶段,以电动力总成热管理分析为例,海克斯康的MSC Cradle仿真平台可对不同散热片形状、零件局部散热效果、温度分布变化进行可视化仿真和分析,在制造阶段,海克斯康提供了工业CT检测方案在不破坏电池的情况下,可根据VC分析软件对电芯内部进行快速无损检测,并提供壳体、极片等关键部件海克斯康也全面配套的检测方案。
王春江海克斯康数字化事业群副总裁、海克斯康汽车研究院院长
下面整理演讲内容:
海克斯康
海克斯康主要提供工业软件和检测技术,本公司的目的是帮助企业更好地制造电池。
目前,我国汽车行业最大的变化是新能源的快速发展。5年前中国汽车一直在讨论“大而不强”,今年巴黎车展上,许多欧洲专家表示,在三电技术的某些方面,中国已经领先欧洲10-15年。
但目前有“缺芯贵电”的趋势,新能源发展迅速,但电池成本越来越高,部分占整车的40%,严重影响主机厂的效益。在此背景下,我们也在考虑如何帮助汽车企业和动力电池企业降低成本,提高质量。借此机会,我们还将分享海克斯康工业软件、数字平台在动力电池领域的经验和案例,以及我们工业设备在动力电池方面的应用。
海克斯康小组发源于欧洲,最初以减振技术为中心。近几年,随着集团能力的不断扩大,它开始涉及模拟、数字化。现在我们位于全球数字集团的供应商。集团的愿景是释放数据潜力,为各行各业提供能源。近20年收购整合约300家科技公司后,发展为95%的汽车制造相关、90%的飞机制造相关、70%的智能手机相关,为制造业提供了大量的技术和方案。
我集团在中国国内分为几个阶段,第一阶段是2001年-2010年,在中国汽车制造中引进了大量工业机器,2011年至2017年引进了很多产业用软件,提供了仿真测试能力。从2020年开始,我们将重点放在数字化上。
海克斯康核心能力分为三块,首先是工业仪器,集团大小不同的公司内部有成千上万种仪器,仪器用途以质量控制为主,涵盖整车制造、内燃机制造、变速器质量控制、动力电池质量控制。其中仪器包括测量仪、跟踪仪、定位仪等。
其他两项业务都与软件相关,一是工业软件,其中大部分与模拟相关,包括电驱动、焊接或其他成形相关的模拟软件。另一个是平台,我们希望通过整合自己的传感器、软件能力,为汽车企业和其他企业提供一个数字转型的平台。
我来介绍几个案例。在仿真方面,我们为宝马的开发构建了大量的过程仿真,并为宝马提供了一个全面的质量数据管理平台。与宝马合作5、6年来,我们每年都提供数据管理平台的更新。
在工业机器方面,我们几年前为北京奔驰建立了动力总成质量中心,成为奔驰德国以外的世界最大的质量中心。目前,奔驰国内质量控制能力完全不低于欧洲。此外,我们也结合自身的仪表、软件和自动化系统能力,为华晨宝马、大众、通用等汽车企业建立了质量中心和检测中心。
在无人驾驶技术方面,海克斯康也为百度阿波罗平台及国内多个无人驾驶Tier1提供了基础技术。
仿真技术从设计端保障电池安全
随着智能电动车时代的加速,整个汽车行业都要为智能电动车时代做好准备。电动领域的核心在于动力电池,海克斯康车身和传统发动机、内燃机等领域有很多国外经验可供借鉴,而至于动力电池领域,国内有更丰富的动力电池经验,因此需要与国内动力电池企业探讨。
图像源:海克斯康
目前电池组的设计开发面临许多挑战,海克斯康提供结合行业痛点和企业要求的技术支持。
目前,动力电池为了降低生产成本和提高效率需要进行“减法”。但从技术上讲,许多“减法”都需要在前期进行测试,以规避后续风险。我们为动力电池提供了大量的仿真手段,基于我们的仿真环境工具提供了仿真系统或平台,其中可以进行结构、材料、流体、EVH等各种仿真。
图像源:海克斯康
SC平台以美国航空航天为开发背景,其众多仿真系统都有一定的历史。仿真系统有一定的前提,需要大数据量,需要成熟的算法,为我国动力电池行业提供借鉴。
对于动力电池的热管理,MSC平台下有一个热分析平台,与电池后期的安全息息相关,可以覆盖从一定结构到组件的液冷电池组热分析。此外,还可以对电池冷却回路进行设计仿真,以便后期无需进行大量的实体测试,前期通过软件仿真可以大大提高开发效率。
我们也可以进行电芯的机械损伤模拟。电芯具有各向异性的材料特性,为了模拟,首先要测试材料性能,对材料模型进行校准以符合测试数据。Marc配备了用于材料校准的内置工具,可以模拟电芯,准确地对材料进行各种分析。
还可以对电池组焊接进行工艺模拟,以确定其变形和应力。此时,可以使用模拟工具Simufact软件。另外,还可以进行电池的碰撞模拟等。
海克斯康产业机器为电池制造提供保障
电池作为系统工程,仿真涉及多方面。如果制造方面出现问题,最终也会影响安全性。海克斯康结合工业设备,在电池制造方面也提供了各种方案。
首先,介绍电芯检测。电电池作为整个电池的核心,特殊之处在于内部不可损坏,因此电池内部特点的常规检测手段难以实现,需要提供一种新的检测手段——工业CT检测方案。此外,戴尔解决方案还内置了强大的VG分析软件。世界上有很多工业CT的制造商,但是世界上80%的工业CT分析软件都使用本集团的VG软件。该方案的最大优点是能够无损地检测电芯内部的结构或缺陷。
其次是电芯的瑕疵检测。在动力电池中,无论是电芯还是模块都不能具有不确定性,如果存在不确定性则需要检测,因此需要检测电芯壳体壳体、顶面、极柱的尺寸和瑕疵。但是,核心的数量庞大,采用以往的检测方式的话效率会非常低。对此,提供了一种快速实现电芯全自动检测的专业仪器。
对电池电极片也提供定制检测,可在线圈或成品时检测,避免划痕等损伤后期可能带来的制造风险。既可以进行影像检测,也可以通过微线扫描照相机检测系统进行在线检测。
图像源:海克斯康
针对电池组孔位精密检测的需要,我们提供精密的实验室检测方案。针对客户高效快速的检测需求,还提供了一种光学照相检测方法,可大大提高检测效率。
氢能电池解决方案
新能源除了传统的动力电池外,还可能在商用车等领域利用氢能源解决方案。针对未来商用车、重卡的能源应用动向,也准备了一些方案。
总体逻辑也一样,我们希望涵盖从氢燃料电池设计到制造、质量监控和数据平台的整个过程。
图像源:海克斯康
这是我们做的一些方案,主要是通过我们的模拟工具做的储氢罐智能检测方案。在制造端,能够通过便携测量设备等设备监视氢贮藏罐的加工精度和质量。另外,对整个加氢车的力学分析也有布局。
氢燃料电池的关键部件之一是双极板,其中结构比较复杂,对检测精度要求也较高。提供了从设计到加工、后续质量监控的一套方案,在质量检测中使用了新型光学传感器。
利用数字平台高效运营维护动力电池企业
除了在制造过程中提供一些工具和助力外,我们还考虑提供哪些工具可以进行宏观监测。近年来,开始建立数字平台,以支持动力电池企业的整体运营维护和管理。
如何在管理工厂和车间时,通过一定的工具更好地维护动力电池企业。我们的方案是搭建一个完全数字化的平台,从底层物连层开始,到生产管理、质量管理、设计等各应用层,再到顶层企业中台,企业基于数字化平台对企业整体数据进行综合监控对风险进行前期预警。
图像源:海克斯康
这是我们为制造业企业提供的平台,使用该工具可以对整个企业进行运维管理。
简要介绍几个平台的情况。首先是连接平台,在数字化领域一般来说,数字化基础的关键在于连接,但连接各种设备、智能单元认为需要一个良好的基础物连平台来实时输入各种数据。物联实现后,将实现生产过程的优化,管理水平也将大大提高。
目前,很多企业采用我们的MaaS生产管理平台,可以解决对装备、仪表等领域的MaaS,生产计划、生产执行、仓储等各系统的管理。
此外,航空行业和汽车行业使用最多的是质量管理平台。从测量仪器互联到各应用层、数据中台、过程管理、实效性分析,整个质量管理平台都可以覆盖。海克斯康质量管理平台上集合了一组大量的计量工具,可以进行故障分析、后期预警和预测以及大数据算法等。
本公司的供应链管理平台可用于供应链管理的全过程,覆盖客户、供应商、相关商家、外部存储等整个系统。
未来的大趋势将是制造业向数字化制造、智能化制造演进,但过程可能不同,有的企业数字化先行,有的企业数字化和智能化同时推进无论如何,大趋势都在向这个方向发展。我们青岛也建了智能工厂,集团在国内也有很多解决方案中心,方便周边客户的支持。
(以上内容为海克斯康数字化事业群副总裁、海克斯康汽车研究院院长王春江于2022年11月16日由盖世汽车主办、上海虹桥国际中央商务区管理委员会、上海闵行区人民政府领导、上海南虹桥投资开发(集团)有限公司合作的2022第二届汽车动力电池论坛发布的海克斯康来自数字技术支持动力电池高质量发展》主题演讲。)