Únase al foro de diseñadores!
Su experiencia es vital para la comunidad. Únase a nosotros y aporte sus conocimientos.
Únase ahora al ForoComparta, aprenda y crezca con los mejores profesionales del sector.
Tanto si hablamos del último vehículo eléctrico, de un híbrido o de un coche de gasolina tradicional, todos comparten una necesidad crítica: mantener las temperaturas «en su punto». La gestión energética y térmica de los vehículos es como dirigir una orquesta en la que cada instrumento debe tocar al volumen perfecto. Cuando funciona, es hermoso. Cuando no… bueno, entonces es cuando se nota.
La revolución de los vehículos eléctricos ha elevado la temperatura de este desafío. Cada vatio de energía utilizado para la refrigeración o la calefacción repercute directamente en la distancia que se puede conducir con una carga. Las lecciones que estamos aprendiendo de los VE están ayudando a que todos los vehículos sean más eficientes, independientemente de lo que haya bajo el capó.
Optimización de la gestión energética y térmica de los vehículos
Los enfoques tradicionales de ingeniería en silos ya no sirven. ¿Desarrollar el sistema de refrigeración por separado del tren motriz, que está separado del sistema de confort de la cabina? Eso es como intentar construir una casa haciendo que diferentes contratistas trabajen sin hablarse entre sí. Puede que se mantenga en pie, ¡pero no será muy eficiente!
Se necesita un enfoque integrado para que todo esté unido desde el primer día. Aquí es donde entran en juego las herramientas avanzadas de simulación y prueba, que permiten a los ingenieros ver el panorama general antes incluso de construir el primer prototipo.
Soluciones VEM-VTM integradas de Simcenter cubren todas las fases de desarrollo, desde los requisitos, la evaluación comparativa, la arquitectura y el dimensionamiento, hasta la ingeniería de los componentes VTM y la integración del vehículo.
Profundicemos en cómo este moderno enfoque está revolucionando el desarrollo de vehículos…
1 – Evaluación comparativa y fijación de objetivos del VEM
En las instalaciones dedicadas al VEM, los vehículos existentes se equipan con sensores para identificar todas las energías mecánicas, eléctricas y térmicas que fluyen a través de ellos. Se ejecutan diferentes escenarios, como la conducción normal, el arranque en frío, el arranque en caliente y la carga, para captar el comportamiento completo del vehículo en diversas condiciones. Los ingenieros utilizan estos datos para crear un gemelo digital que puede modificarse para explorar posibles mejoras y optimizaciones. Se puede cambiar cualquier aspecto del coche, como el tamaño o el tipo de batería, el sistema de climatización o la posición de los distintos componentes, y luego realizar simulaciones para ver cómo afecta al rendimiento general.
¿Quiere saber más sobre la evaluación comparativa VEM?
2 – Definición de la arquitectura del vehículo
La definición de la arquitectura del vehículo se centra en establecer los requisitos del sistema y el dimensionamiento inicial para alcanzar los objetivos de rendimiento. Las actividades clave incluyen la selección del tipo de cadena cinemática, la definición de la arquitectura del sistema térmico, el dimensionamiento de componentes clave como el motor y la batería, y la determinación de las necesidades de refrigeración/calefacción.
Los OEM utilizan los datos y modelos de los proveedores para validar el dimensionamiento inicial y desarrollar estrategias térmicas. Esto permite identificar pronto los retos de integración y optimizar la arquitectura. El proceso favorece el desarrollo eficiente de sistemas de gestión térmica al tiempo que equilibra los requisitos de rendimiento y confort.
Este enfoque basado en los datos ayuda a los fabricantes de equipos originales a integrar las consideraciones térmicas desde el principio, lo que permite un desarrollo más rápido de vehículos energéticamente eficientes.
Para más información sobre la arquitectura del vehículo, lea el artículo de Charged EV sobre cómo utilizar la ingeniería generativa en la exploración de la arquitectura del VE.
3 – Dimensionamiento y desarrollo del sistema
El dimensionamiento de un VEM es como crear un plano energético equilibrado para un coche. ¿Cuánto almacenamiento de energía necesitamos para la autonomía de conducción deseada? ¿Qué potencia debe tener el motor eléctrico para la aceleración, la subida de pendientes y la velocidad en autopista? ¿Cómo gestionará la electrónica de potencia el flujo de energía entre la batería y el motor? ¿El sistema de refrigeración mantendrá todo a temperaturas de funcionamiento seguras?
Todos los componentes deben encajar a la perfección. Si un componente es demasiado pequeño o demasiado grande, afecta al rendimiento de todo el sistema. El objetivo es encontrar el punto óptimo en el que todo funcione junto de forma eficaz y cumpla todos los requisitos.
4 – Ingeniería de componentes detallada
A lo largo de su vida útil, los componentes de los vehículos se ven expuestos repetidamente a temperaturas de hasta varios cientos de grados centígrados. Sin una gestión térmica adecuada, esto provocará el fallo de los componentes, causando importantes problemas de seguridad y costes.
Las soluciones Simcenter ayudan a los diseñadores a predecir el comportamiento térmico de cada componente para comprender los niveles de refrigeración necesarios. También ayudan a garantizar que las baterías de los vehículos eléctricos se mantengan dentro de la temperatura óptima de funcionamiento para ofrecer el máximo rendimiento y garantizar la seguridad.
La simulación integrada también permite a los ingenieros optimizar el confort térmico de la cabina junto con el rendimiento del vehículo. El confort se está convirtiendo en un elemento diferenciador cada vez más importante, especialmente en los vehículos de lujo, por lo que debe optimizarse sin que afecte al rendimiento.
Lea los siguientes recursos para obtener más información sobre la gestión térmica de los componentes:
- Blog sobre modelado y seguridad de las baterías, desde el diseño tridimensional de las celdas hasta el paquete completo de baterías y la propagación térmica durante un evento de embalamiento.
- Grabaciones de la última Taller térmico de la CIE donde expertos de la industria compartieron los últimos avances en simulación para motores de combustión interna
- Vea el seminario web sobre confort térmico en cabina para descubrir cómo la simulación de alta fidelidad ayuda a diseñar sistemas de control HVAC eficientes o lea cómo Corporación Calsonic Kansei, ahora fusionada con Magneti Marelli y conocida como Marelli, redujo a la mitad el número de prototipos físicos para diseñar sistemas de aire acondicionado.
5 – Integración total en el vehículo
Para los vehículos modernos, es esencial una visión holística desde el principio, ya que innumerables factores interdependientes influyen en el uso de la energía y la gestión térmica. No integrar estos elementos desde el principio conlleva cambios de diseño posteriores costosos y que requieren mucho tiempo.
La integración virtual a través de la simulación a nivel de sistema es un facilitador clave, que permite a los equipos interfuncionales romper los silos tradicionales y colaborar eficazmente. Un hilo digital conecta los subsistemas en evolución, garantizando que los últimos modelos se integren a lo largo del desarrollo. Esto permite a cada disciplina comprender cómo su trabajo repercute -y es repercutido por- el sistema más amplio del vehículo.
Únase al foro de diseñadores!
Su experiencia es vital para la comunidad. Únase a nosotros y aporte sus conocimientos.
Únase ahora al ForoComparta, aprenda y crezca con los mejores profesionales del sector.