Elektromobilität
Die Bereitstellung der E-Mobilität für die breite Masse ist nicht nur eine große Investition, sondern auch ein bedeutendes operatives Unterfangen. OEMs, Zulieferer und aufstrebende Fahrzeughersteller investieren Milliarden in die Entwicklung innovativer Elektrofahrzeuge und die Optimierung von Entwicklungs- und Produktionsprozessen und suchen nach einem strategischen Partner, der sie bei der Umsetzung ihrer Visionen unterstützt. Altair Technologien verändern die Art und Weise, wie elektrische Personenkraftwagen, Gelände- und autonome Fahrzeuge entwickelt werden. Sie ermöglichen es, die Produktentwicklung zu beschleunigen, die Energieeffizienz zu verbessern und die integrierte Systemleistung zu optimieren.
Nachhaltige Designlösungen für die Fahrzeuganforderungen der nächsten Generation
Integrierte, multidisziplinäre und multiphysikalische Lösungen auf Systemebene bieten Konstrukteuren die Möglichkeit, die komplexen, vernetzten Architekturen heutiger batterieelektrischer Fahrzeuge (Battery-Electric Vehicles - BEVs) zu verstehen und zu optimieren.
E-Mobilität von der Nische zum Massenmarkt
In dem Maße, in dem OEMs beginnen, BEV für ihre Mainstream-Kunden zu entwickeln, um Fragen wie Reichweite, Effizienz des Antriebsstrangs und Ladezeiten zu klären, wird das Design zu einem noch wichtigeren Bestandteil des Entwicklungsprozesses. Dies erfordert die rasche Erforschung höherer Systemspannungen, innovativer Kühlungslösungen und den ständigen Wettlauf um die Reduzierung des Fahrzeuggewichts.
Cloud-Bursting zur Verbesserung von Fahrzeugentwicklungsprogrammen nutzen
On-demand High-Performance Computing (HPC) bietet die Möglichkeit, die Simulationskapazitäten in Spitzenzeiten sicher zu skalieren und den Bedarf an detaillierten, multidisziplinären Optimierungsstudien für mehrere Programme zu decken, um Entwicklungskosten und -risiken zu senken.
Nutzung von Datenanalysen zur Gestaltung früher Fahrzeugentscheidungen
Die frühzeitige Entwurfsuntersuchung kann beschleunigt werden, um die vielversprechendsten Konzepte und eine Teilmenge der kritischen Leistungskriterien zu ermitteln, indem statistische Methoden zur Dimensionalitätsreduzierung der riesigen Anzahl von Entwurfsvariablen, die während eines Fahrzeugprogramms berücksichtigt werden, angewandt werden.
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Produktentwicklung beschleunigen
BEV-Produktentwicklung: Die Angleichung der BEV-Entwicklungszyklen an die traditionellen Zeitpläne für Antriebsstrang-Programme erfordert Änderungen in den Strukturen und Werkzeugen der Entwicklungsteams. Zur Bewältigung einzigartiger Herausforderungen helfen simulationsgestützte Designprozesse dabei, Konzepte mit weniger Umgestaltungen und physischen Prototypen bis zur Designphase voranzutreiben. Altair® e-Motor Director™ ist eine einheitliche Arbeitsumgebung, in der Fachleute bewährte Verfahren als Lösungen bereitstellen können, die die Benutzer in komplexere Arbeitsabläufe einbinden können, die dann automatisch ausgeführt werden.
Gewichtsreduzierung während der Vorprogrammierung für ausgewogenes Design: Die Reduzierung der Masse ist ein wesentlicher Faktor für die Reichweite der Batterie und die Leistung des E-Antriebs. Der C123-Designprozess von Altair (Altair Concept 1-2-3) ermöglicht es Konstrukteuren, innovative Architekturen der nächsten Generation zu entwerfen und zu bewerten, indem sie die Simulation als Grundlage für die Fahrzeugarchitektur, Fertigungsprozesse, Materialauswahl und Plattformstrategien nutzen.
Design Exploration für eine fundierte Auswahl von E-Motoren: Nutzen Sie die schnelle Designuntersuchung und Machbarkeitsbewertung in der Konzeptphase, um optimale Entscheidungen für den nachgelagerten E-Antrieb zu treffen. Altair® FluxMotor® kann für Leistungsvergleiche verwendet werden, um die besten E-Motor-Topologien auszuwählen, wobei Einschränkungen wie Effizienz, Temperatur, Gewicht, Kompaktheit und Kosten berücksichtigt werden.
Verbesserung der Energieeffizienz
Große Fahrzeugreichweite: Leichtere Fahrzeuge benötigen weniger Batterieleistung für die Beschleunigung und die Aufrechterhaltung der Geschwindigkeit, so dass mit einer einzigen Ladung eine größere Reichweite erzielt werden kann. Generatives Design ermöglicht es den Ingenieuren, Material einzusparen und gleichzeitig die für Sicherheit und Komfort erforderlichen Festigkeits- und Steifigkeitseigenschaften beizubehalten. Da weniger Strom benötigt wird, verringert sich die Größe und das Gewicht der Batterie, die einen der größten Faktoren für das Gewicht eines Elektroautos darstellt.
Detailliertes Design für Effizienz, Kühlung und Geräuschentwicklung: Um die Anforderungen an Leistung, Kosten und Gewicht in Einklang zu bringen, können Konstrukteure Multiphysik-Simulationen nutzen, um das Fahrerlebnis bei der Elektromobilität zu verbessern. Eine detaillierte elektromagnetische Simulation mit Altair® Flux® und eine magnetothermische Simulation mit Altair CFD™ bewertet die Konvektion und Wärmestrahlung, die zu den Effizienzverlusten beitragen. Altair® OptiStruct® bietet einen Einblick in die Geräuschqualität und das Fahrgastempfinden bei E-Antriebssystemen sowie in die Wind- und Straßengeräusche mit Altair CFD.
Herausforderungen der E-Mobilität bei Crash und Sicherheit: Das Batteriepaket ist für die Sicherheit der Elektromobilität von entscheidender Bedeutung und die Erkenntnisse aus der Simulation von Fahrzeug-Crashs, Straßenaufprall und Stößen müssen mit der Geschwindigkeit Ihres Fahrzeugprogramms in Einklang gebracht werden. Altairs Investitionen in die Fahrzeugsicherheit, in Zusammenarbeit mit führenden Unternehmen der Fahrzeugbatterieforschung, ermöglichen eine effiziente und genaue Analyse von mechanischen Fehlern, die aufgrund eines Kurzschlusses zu einem Batteriebrand führen können.
Die Zukunft der E-Mobilität gestalten
Optimierung der EV-Leistung: EV-Subsysteme haben einen erheblichen Einfluss auf die umgebenden Systeme und bieten Möglichkeiten zur Optimierung der Fahrzeugleistung. Mithilfe eines multidisziplinären Ansatzes können die Designer die wichtigsten Leistungsmerkmale komplexer Systeme analysieren und optimieren, um zu einem ausgewogenen Enddesign zu gelangen.
Integration von Antrieb und Steuerung: Die modellbasierten Entwicklungslösungen von Altair nutzen Simulationsmodelle, um die Designentwicklung zu beschleunigen und gleichzeitig verschiedene Komplexitätsstufen mechatronischer Systeme zu unterstützen. Verschiedene Stufen der Modelltreue (von 0D bis 3D) können bei der Entwicklung von elektrischen Maschinen, Stromrichtern und Regelstrategien eingesetzt werden, um der Entwicklungsphase des Fahrzeugs zu entsprechen. 1D und 3D Simulationsstudien können gekoppelt werden, sequentiell oder gleichzeitig, um die Produktleistung anhand repräsentativer Systemmodelle zu bewerten, die alle zur Verbesserung der Entwurfseffizienz erstellt werden.
V2X, ADAS und autonome Fahrzeuge: E-Mobilitätslösungen müssen sich mit ihrer Umgebung verbinden und mit ihr interagieren, ohne die elektrischen Systeme im Fahrzeug zu stören (EMC/EMI). Die Software für elektromagnetische Hochfrequenzanwendungen Altair® Feko® und Wellenausbreitungstools helfen Fahrzeugentwicklern bei virtuellen Fahrtests und berücksichtigen eine Vielzahl von Hindernissen in der Umgebung, die entweder durch Dedicated Short Range Communications (DSRC) oder 5G Funksignale entstehen.
Ausgewählte Ressourcen
Guide to Using Altair RapidMiner to Estimate and Visualize Electric Vehicle Adoption
Data drives vital elements of our society, and the ability to capture, interpret, and leverage critical data is one of Altair's core differentiators. While Altair's data analytics tools are applied to complex problems involving manufacturing efficiency, product design, process automation, and securities trading, they're also useful in a variety of more common business intelligence applications, too.
Explore how machine learning drives EV adoption insights - click here.
An Altair team undertook a project utilizing Altair® Knowledge Studio® machine learning (ML) software and Altair® Panopticon™ data visualization tools to investigate a newsworthy topic of interest today: the adoption level of electric vehicles, including both BEVs and PHEVs, in the United States at the county level.
This guide explains the team's findings and the process they used to arrive at their conclusions.
E-motor Design using Multiphysics Optimization
Today, an e-motor cannot be developed just by looking at the motor as an isolated unit; tight requirements concerning the integration into both the complete electric or hybrid drivetrain system and perceived quality must be met. Multi-disciplinary and multiphysics optimization methodologies make it possible to design an e-motor for multiple, completely different design requirements simultaneously, thus avoiding a serial development strategy, where a larger number of design iterations are necessary to fulfill all requirements and unfavorable design compromises need to be accepted.
The project described in this paper is focused on multiphysics design of an e-motor for Porsche AG. Altair’s simulation-driven approach supports the development of e-motors using a series of optimization intensive phases building on each other. This technical paper offers insights on how the advanced drivetrain development team at Porsche AG, together with Altair, has approached the challenge of improving the total design balance in e-motor development.
Using Multiphysics to Predict and Prevent EV Battery Fire
Electric vehicles (EV) offer the exciting possibility to meet the world’s transportation demands in an environmentally sustainable way. Mass adoption could help reduce our reliance on fossil fuels, but the lithium-ion (Li-on) batteries that power them still present unique challenges to designers and engineers, primary among them to ensuring safety against battery fire. To achieve vehicle manufacturer’s ambitious adoption goals, it is necessary to improve the safety of Li-on batteries by better understanding all of the complex, interconnected aspects of their behavior across both normal and extreme duty cycles. Altair is focused on developing a comprehensive understanding of automotive battery safety issues which it has named the Altair Battery Designer project. It combines innovative design methods and tools to model and predict mechanical damage phenomena as well as thermal and electro-chemical runaway. Altair has developed an efficient way to calculate mechanical and short-term thermal response to mechanical abuses, providing accurate computational models and engineer-friendly methods to design a better battery.
Accurately Predicting Electric Vehicle Range with an Intelligent Digital Twin
A conversation with Selcuk Sever, Principal Engineer at Switch Mobility, discussing its collaboration with Altair to accurately predict the range of its electric buses. With accurate range prediction, Switch Mobility can give its public transport authority customer confidence that electric buses can meet the requirements of their bus routes.
