Skip to main content
Kontakt
CADCAM Lab

Lažje in hitrejše snovanje električnega pogona na platformi 3DEXPERIENCE

Električna vozila (EV) in izdelki na električni pogon so danes izjemno priljubljeni. Pa se kdaj vprašate, kaj voznike motivira za nakup?

Glavni trije razlogi za nakup električnega namesto običajnega bencinskega avtomobila so:

  • Nič onesnaževanja in izpustov v primerjavi s strupenimi izpusti bencinskih avtomobilov
  • Nižji stroški vzdrževanja
  • Elektrika je cenejša od bencina.

To so razlogi, da se ljudje vedno bolj zanimajo za električna vozila. Po nekaterih raziskavah se je v prvih šestih mesecih leta 2020 v svetovnem merilu število iskanj izraza “hibrid” povečalo za 18 %, število iskanj izraza “električno vozilo” pa za kar 20 % v primerjavi z letom 2019. Prodaja električnih vozil, ki je v letu 2019 predstavljala 2,6 % svetovne prodaje avtomobilov, se je v primerjavi z 1,9-odstotnim deležem v letu 2018 povečala za 40 % odstotkov. Podjetja, kot sta General Motors in EVgo, so nedavno predstavila načrte za vzpostavitev več kot 2.700 novih polnilnih postaj za hitro polnjenje v naslednjih petih letih, da bi tako spodbudila uporabo električnih vozil.

Konkurenca med podjetji, ki izdelujejo elektromotorje, je huda. Vsi poskušajo optimalno zasnovo zagotoviti v najkrajšem možnem času, saj je to osnova za prihod novih električnih vozil na trg. Zato je izjemno pomembno zmanjšati skupni čas načrtovanja električnega pogona in prav to je eden največjih izzivov, s katerimi se danes soočajo inženirji, ki delujejo na tem področju.

Torej, oblikovati želimo pogon za električni avtomobil z naslednjimi lastnostmi:

  • Doseg vožnje: 440 km
  • Učinkovitost vožnje na električni pogon: 93 %
  • Pospešek z 0 na 100 km/h: samo 6 sekund

Z uporabo ogrodja RFLE na platformi 3DEXPERIENCE je mogoče sistematično izpeljati celoten postopek zasnove električnega pogona.

RFLE je okvir za sistemsko inženirstvo, ki temelji na modelih, in vključuje 4 stebre:

  • R – Inženiring zahtev (Requirements Engineering); zbiranje, pridobivanje in upravljanje zahtev
  • F – Funkcionalna arhitektura (Functional Architecture); določitev sistemskih storitev in vmesnikov
  • L – Logična arhitektura (Logical Architecture); vzpostavitev sistema na podlagi modela
  • E – Načrtovanje/inženiring (Design/Engineering); oblikovanje zasnove na podlagi modela

 Razvoj koncepta:

Upravitelj zahtev v orodju za upravljanje zahtev ENOVIA na platformi 3DEXPERIENCE zajame naslednje zahteve: doseg vozila 440 km, pospešek od 0 do 100 km/h v manj kot 6 sekundah in več kot 90-% učinkovitost. To so predvsem tržne in regulativne zahteve, ki temeljijo na globalnem trgu električnih avtomobilov in geografski analizi. Vsak oddelek nadalje pripravi tudi svoje zahteve, ki upoštevajo te osnovne zahteve.

Arhitektura sistema:

Sistemski arhitekt upošteva te zahteve in ustvari začetni model sistema z uporabo aplikacije CATIA Behavior Modeling na platformi 3DEXPERIENCE. Ta model je sestavljen iz standardnih podsistemov, kot so električni pogon, akumulator, močnostna elektronika in drugi sistemi, ki med vožnjo avtomobila porabljajo energijo. Arhitektov cilj je z uporabo sistemske simulacije opredeliti specifikacije elektromotorja, potrebne za izpolnjevanje teh zahtev. Ti modeli sistemov se preizkušajo v različnih merilnih pogonskih ciklih. Po zasnovanju začetnega modela sistema v skladu z zgornjimi zahtevami se sistemski arhitekt odloči, da bo potreboval električni motor, ki bo proizvajal moč 150 kW z navorom 400 Nm v območju 15000 vrt./min.

Oblikovanje rešitve:

V nadaljevanju mora sistemski arhitekt dokončati konfiguracijo motorja. Odločiti se mora, ali naj uporabi en sam pogon, torej en sam elektromotor spredaj; ali dvojni pogon, torej dva elektromotorja, enega na sprednjem in enega na zadnjem delu avtomobila. Z analizo različnih kompromisov in primerjavo parametrov obeh konfiguracij se sprejme odločitev o konfiguraciji z enim pogonom, ki zagotavlja doseg 443 km, masa vozila ob tem znaša 1800 kg, pospešek od 0 do 100 km/h pa se doseže v 5,73 sekunde.

Podrobna zasnova in izvedba:

V naslednjem koraku je treba določiti natančne mere statorja in rotorja elektromotorja. Ta sestavna dela namreč zagotavljata načrtovani navor in hitrost motorja. Inženir elektrotehnike opravi preizkuse z uporabo simulacij napetosti in elektromagnetnih simulacij, ki se izvajajo na glavnem modelu v orodju Process Composer na platformi 3DEXPERIENCE. Cilj je opredeliti geometrijo motorja, ki proizvaja navor 400 Nm, pri čemer je napetost v gredi motorja nižja od 400 MPa, ter oceniti in optimizirati druge tehnične parametre z uporabo vključenih in med seboj povezanih aplikacij na platformi 3DEXPERIENCE. Toplotne simulacije, EM-, CFD-, NVH-simulacije in strukturne simulacije se izvajajo na platformi 3DEXPERIENCE vzporedno z osnovnim snovanjem.

Za pregled zasnove in sodelovanje si celotna projektna skupina podatke simulacij lahko ogleda kar prek spletnega brskalnika z orodjema 3DDashboard in 3DSWYM na platformi 3DEXPERIENCE. Poleg tega se aplikacija za upravljanje projektov na platformi 3DEXPERIENCE uporablja za načrtovanje in sledenje vsem nalogam ter vrednotenje odvisnosti med različnimi oddelki. To vodi do učinkovite uporabe virov med potekom projekta.

Zaključki:

  • Platforma 3DEXPERIENCE je popolna rešitev za zaključen proces razvoja od zbiranja zahtev do preverjanja učinkovitosti načrtovanja
  • Pristop integriranega modeliranja in simulacije na platformi 3DEXPERIENCE pri načrtovanju električnega pogona za 80 % zmanjša obseg popravkov, zaradi česar se stroški razvoja posledično zmanjšajo za > 30 %
  • Čas do prihoda izdelka na trg se skrajša za > 20 %
  • Število fizičnih prototipov se zmanjša za 50 %

Preberite še ostale bloge

Ali že živimo kot družina Jetson?
Se spomnite te futuristične družine in njihovega hišne pomočnice Rosie The Robot, letečih
Pregled zgod o uspehu partnerjev skupine CADCAM v letu 2021
Preberite si uspešne zgodbe naših uporabnikov, ki so v preteklem letu s pomočjo naših
Dobre prakse uporabnikov programskih rešitev CATIA, SIMULIA in 3DEXPERIENCE s celega sveta
Preberite si uspešne zgodbe uporabe platforme 3DEXPERIENCE iz različnih panog in z vsega sveta.
Povezovanje simulacije z modeliranjem in sistemskim inženirstvom, ki temelji na modelih
Promet pa tudi celotna mobilnost vstopata v novo obdobje, ki je cenovno dostopno in bolj