Od ciepła do zasięgu – właściwe zarządzanie energią i temperaturą

Join the forum for Designers!

Your expertise is vital to the community. Join us and contribute your knowledge!

Share, learn and grow with the best professionals in the industry.

Niezależnie od tego, czy mówimy o najnowszym pojeździe elektrycznym, hybrydzie, czy tradycyjnym samochodzie benzynowym, wszystkie one mają wspólną krytyczną potrzebę: utrzymanie temperatury „w sam raz”. Zarządzanie energią i temperaturą w pojazdach jest jak dyrygowanie orkiestrą, w której każdy instrument musi grać z idealną głośnością. Gdy wszystko działa, jest pięknie. Kiedy nie… cóż, wtedy Państwo to zauważają.

Rewolucja pojazdów elektrycznych podkręciła temperaturę tego wyzwania. Każdy wat mocy wykorzystywany do chłodzenia lub ogrzewania ma bezpośredni wpływ na to, jak daleko można przejechać na jednym ładowaniu. Lekcje, których uczymy się od pojazdów elektrycznych, pomagają uczynić wszystkie pojazdy bardziej wydajnymi, niezależnie od tego, co znajduje się pod maską.

Optymalizacja zarządzania energią i temperaturą w pojazdach

Tradycyjne, silosowe podejście inżynieryjne już się nie sprawdza. Opracowywanie układu chłodzenia oddzielnie od układu napędowego, który jest oddzielony od systemu komfortu w kabinie? To tak, jakby próbować zbudować dom, zlecając pracę różnym wykonawcom, którzy ze sobą nie rozmawiają. Może to wytrzymać, ale nie będzie zbyt wydajne!

Zintegrowane podejście jest wymagane, aby połączyć wszystko od pierwszego dnia. W tym miejscu do gry wkraczają zaawansowane narzędzia do symulacji i testowania, pozwalające inżynierom zobaczyć szerszy obraz, zanim jeszcze powstanie pierwszy prototyp.

Zintegrowane rozwiązania VEM-VTM firmy Simcenter obejmują wszystkie etapy rozwoju, od wymagań, analizy porównawczej, architektury i wymiarowania, po inżynierię komponentów VTM i integrację pojazdu.

Zanurzmy się głębiej w to, jak to nowoczesne podejście rewolucjonizuje rozwój pojazdów…

1 – Analiza porównawcza VEM i wyznaczanie celów

W dedykowanym obiekcie VEM istniejące pojazdy są wyposażone w czujniki do identyfikacji wszystkich przepływających przez nie energii mechanicznych, elektrycznych i cieplnych. Uruchamiane są różne scenariusze, takie jak normalna jazda, rozruch na zimno, rozruch na gorąco i ładowanie, aby uchwycić pełne zachowanie pojazdu w różnych warunkach. Inżynierowie wykorzystują te dane do stworzenia cyfrowego bliźniaka, który może być modyfikowany w celu zbadania potencjalnych ulepszeń i optymalizacji. Można zmienić dowolny aspekt samochodu, taki jak rozmiar lub typ akumulatora, system HVAC lub rozmieszczenie różnych komponentów, a następnie przeprowadzić symulacje, aby zobaczyć, jak wpływa to na ogólną wydajność.

Chcą Państwo dowiedzieć się więcej o benchmarkingu VEM?

2 – Definicja architektury pojazdu

Definicja architektury pojazdu koncentruje się na ustaleniu wymagań systemowych i wstępnym doborze wielkości w celu osiągnięcia docelowych osiągów. Kluczowe działania obejmują wybór typu układu napędowego, zdefiniowanie architektury systemu termicznego, dobór kluczowych komponentów, takich jak silnik i akumulator, oraz określenie potrzeb w zakresie chłodzenia/ogrzewania.

Producenci OEM wykorzystują dane i modele dostawców do walidacji wstępnych wymiarów i opracowania strategii termicznych. Umożliwia to wczesną identyfikację wyzwań związanych z integracją i pozwala na optymalizację architektury. Proces ten wspiera efektywny rozwój systemów zarządzania ciepłem, jednocześnie równoważąc wymagania dotyczące wydajności i komfortu.

To podejście oparte na danych pomaga producentom OEM zintegrować kwestie termiczne od samego początku, umożliwiając szybszy rozwój energooszczędnych pojazdów.

Aby uzyskać więcej informacji na temat architektury pojazdu, proszę przeczytać artykuł w Charged EV na temat Jak wykorzystać inżynierię generatywną w badaniu architektury pojazdów elektrycznych?.

3 – Wymiarowanie i rozwój systemu

Dobór wielkości VEM jest jak tworzenie zrównoważonego planu energetycznego dla samochodu. Ile magazynów energii potrzebujemy dla pożądanego zasięgu jazdy? Jak mocny musi być silnik elektryczny do przyspieszania, pokonywania wzniesień i prędkości autostradowych? W jaki sposób elektronika mocy będzie zarządzać przepływem mocy między akumulatorem a silnikiem? Czy system chłodzenia utrzyma wszystko w bezpiecznej temperaturze roboczej?

Wszystkie elementy muszą do siebie idealnie pasować. Jeśli jeden element jest zbyt mały lub zbyt duży, wpływa to na wydajność całego systemu. Celem jest znalezienie najlepszego miejsca, w którym wszystko działa razem wydajnie, spełniając jednocześnie wszystkie wymagania.

4 – Szczegółowa inżynieria komponentów

Przez cały okres eksploatacji podzespoły pojazdów są wielokrotnie narażone na działanie temperatur sięgających kilkuset stopni Celsjusza. Bez odpowiedniego zarządzania temperaturą doprowadzi to do awarii podzespołów, powodując poważne problemy związane z bezpieczeństwem i kosztami.

Rozwiązania Simcenter pomagają projektantom przewidzieć zachowanie termiczne każdego komponentu, aby zrozumieć wymagane poziomy chłodzenia. Pomagają również zapewnić, że akumulatory w pojazdach elektrycznych pozostają w optymalnej temperaturze roboczej, aby zapewnić maksymalną wydajność i zagwarantować bezpieczeństwo.

Zintegrowana symulacja pozwala również inżynierom na optymalizację komfort termiczny w kabinie obok osiągów pojazdu. Komfort staje się coraz ważniejszym czynnikiem wyróżniającym, zwłaszcza w pojazdach luksusowych, dlatego należy go zoptymalizować bez wpływu na osiągi.

Aby uzyskać więcej informacji na temat zarządzania temperaturą podzespołów, prosimy zapoznać się z poniższymi zasobami:

• Blog na modelowanie i bezpieczeństwo baterii, od projektu ogniwa 3D aż do pełnego zestawu baterii i propagacji termicznej podczas niekontrolowanego rozładowania.
• Nagrania z ostatniej konferencji Warsztaty termiczne ICE podczas których eksperci branżowi podzielili się najnowszymi osiągnięciami w zakresie symulacji silników spalinowych.
• Proszę obejrzeć webinarium na temat komfortu termicznego w kabinie aby dowiedzieć się, w jaki sposób symulacja wysokiej wierności pomaga w projektowaniu wydajnych systemów sterowania HVAC lub przeczytać, w jaki sposób Calsonic Kansei Corporation, obecnie połączona z Magneti Marelli i obecnie znana jako Marelli, zmniejszyła liczbę fizycznych prototypów o połowę przy projektowaniu systemów klimatyzacji.

5 – Pełna integracja pojazdu

W przypadku nowoczesnych pojazdów holistyczne spojrzenie jest niezbędne od samego początku, ponieważ niezliczone współzależne czynniki wpływają na zużycie energii i zarządzanie temperaturą. Brak integracji tych elementów na wczesnym etapie prowadzi do kosztownych i czasochłonnych zmian projektowych w późniejszym czasie.

Wirtualna integracja poprzez symulację na poziomie systemu jest kluczowym czynnikiem umożliwiającym zespołom wielofunkcyjnym przełamanie tradycyjnych silosów i efektywną współpracę. Cyfrowy wątek łączy ewoluujące podsystemy, zapewniając integrację najnowszych modeli w całym procesie rozwoju. Umożliwia to każdej dyscyplinie zrozumienie, w jaki sposób ich praca wpływa na szerszy system pojazdu.

Join the forum for Designers!

Your expertise is vital to the community. Join us and contribute your knowledge!

Share, learn and grow with the best professionals in the industry.