Elektromobilität

Elektromobilität

Die Bereitstellung von E-Mobilität für die breite Masse stellt nicht nur eine riesige Investition, sondern auch ein bedeutendes operatives Unterfangen dar. Da OEMs, Zulieferer und aufstrebende Fahrzeughersteller Milliarden in die Entwicklung innovativer Elektrofahrzeuge und die Optimierung von Entwicklungs- und Produktionsprozessen investieren, suchen sie nach einem strategischen Partner, der ihnen hilft, ihre Vision zu verwirklichen. Die Technologien von Altair verändern die Art und Weise, wie elektrische Passagier- und Off-Highway-Fahrzeuge sowie autonome Fahrzeuge entwickelt werden, und ermöglichen es, die Produktentwicklung zu beschleunigen, die Energieeffizienz zu steigern und die Leistung integrierter Systeme zu optimieren.

eGUIDE FÜR FAHRZEUGENTWICKLER

Beschleunigte e-Mobilität

Erfahren Sie, wie Sie ein umfassendes Technikpaket aufbauen, einen nachhaltigen Konstruktionsprozess entwickeln und Fertigungsabläufe einrichten, die der wachsenden Nachfrage nach Elektrofahrzeugen gerecht werden.

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Nachhaltige Designlösungen zur Erfüllung der Anforderungen an Fahrzeuge der nächsten Generation.

Nachhaltige Designlösungen zur Erfüllung der Anforderungen an Fahrzeuge der nächsten Generation.

Integrierte, multidisziplinäre und multiphysikalische Lösungen auf Systemebene bieten Konstrukteuren die Möglichkeit, die komplexen, miteinander verbundenen Architekturen heutiger batterieelektrischer Fahrzeuge (BEVs – Battery-Electric Vehicles) zu verstehen und zu optimieren.

Skalierung der E-Mobilität vom Nischen- auf den Massenmarkt.

Skalierung der E-Mobilität vom Nischen- auf den Massenmarkt.

In dem Maße, in dem OEMs beginnen, BEV für ihre Mainstream-Kunden zu entwickeln, um Probleme wie Reichweite, Antriebseffizienz und Ladezeiten zu lösen, wird das Design zu einer noch wichtigeren Komponente des Entwicklungsprozesses. Dies erfordert eine rasche Auslotung höherer Systemspannungen, innovative Kühlungsimplementierungen und den ständigen Blick auf die Reduzierung des Fahrzeuggewichts.

Cloud-Bursting zur Verbesserung von Fahrzeugentwicklungsprogrammen nutzen.

Cloud-Bursting zur Verbesserung von Fahrzeugentwicklungsprogrammen nutzen.

On-Demand-HPC (High-Performance Computing) bietet die Möglichkeit, Simulationskapazitäten in Zeiten hoher Nachfrage sicher zu erhöhen. So können detaillierte, multidisziplinäre Optimierungsstudien auf vielen Programmen durchgeführt werden, um Entwicklungskosten und -risiken zu senken.

Nutzung der Datenanalyse zum Erreichen früher Entscheidungen im Fahrzeugbereich.

Nutzung der Datenanalyse zum Erreichen früher Entscheidungen im Fahrzeugbereich.

Eine frühe Designfindung kann beschleunigt werden, um die vielversprechendsten Konzepte und eine Teilmenge kritischer Leistungskriterien zu identifizieren, indem statistische Methoden zur Dimensionalitätsreduktion für eine große Anzahl an Designvariablen, die während eines Fahrzeugprogramms berücksichtigt werden, angewandt werden.

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Produktentwicklung beschleunigen

BEV-Produktentwicklung: Es sind Änderungen bei Entwicklungsteamstrukturen und -tools erforderlich, um BEV-Entwicklungszyklen mit den Zeitplänen herkömmlicher Antriebsstrang-Fahrzeugprogramme in Einklang zu bringen. Zur Bewältigung einzigartiger Herausforderungen helfen simulationsgesteuerte Designprozesse dabei, Konzepte mit weniger Umgestaltungen und physischen Prototypen in die Designphase zu bringen.

Leichtbau während der Vorprogrammierung für ausgewogenes Design: Massenreduzierung ist ein Schlüsselfaktor für die Reichweite der Batterie und die Leistung des E-Antriebs. Mit dem C123-Designprozess (Altair Concept 1-2-3) können Designer souverän innovative Architekturen der nächsten Generation schaffen und bewerten, indem sie im Hinblick auf Fahrzeugarchitektur, Fertigungsprozesse, Materialauswahl und Plattformstrategien Simulationen verwenden.

Designuntersuchung für eine fundierte E-Motor-Auswahl: Nutzen Sie die schnelle Designuntersuchung und Machbarkeitsbewertung während der Konzeptphase, um optimale Entscheidungen für den nachgeschalteten E-Antrieb zu treffen. Altair® FluxMotor™ kann für Leistungsvergleiche genutzt werden, um unter Berücksichtigung von Einschränkungen wie Effizienz, Temperatur, Gewicht, Kompaktheit und Kosten die besten E-Motor-Topologien auszuwählen.

Verbesserung der Energieeffizienz

Verbesserung der Energieeffizienz

Breite Fahrzeugpalette: Leichtere Fahrzeuge benötigen weniger Batterieleistung zum Beschleunigen und Halten der Geschwindigkeit, sodass mit einer einzigen Aufladung weiter gefahren werden kann. Das generative Design ermöglicht Ingenieuren das Entfernen von Material unter Beibehaltung der für Sicherheit und Komfort erforderlichen Festigkeits- und Steifigkeitseigenschaften. Da weniger Strom benötigt wird, verringert sich die Größe und das Gewicht der Batterien, die mit am meisten zum Gewicht eines Elektroautos beitragen.

Detailliertes Design für Effizienz, Kühlung und Geräuschbildung: Um Leistungs-, Kosten- und Gewichtsanforderungen auszugleichen, kann man Multiphysikalische Simulationen nutzen, um das Fahrerlebnis der E-Mobilität zu verbessern. Eine detaillierte elektromagnetische Simulation mit Altair® Flux® und eine magnetothermische Simulation mit Altair CFD™ bewerten die Konvektion und Strahlung, die zu den Leistungseinbußen 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: Die Batterie ist entscheidend für die Sicherheit der E-Mobilität. Die Erkenntnisse aus der Simulation von Fahrzeug-Crashs, den Auswirkungen von Straßenschmutz und von Stößen müssen auf die Geschwindigkeit Ihres Fahrzeugprogramms abgestimmt werden. Die Investition von Altair in die Fahrzeugsicherheit in Zusammenarbeit mit führenden Forschern im Bereich der Fahrzeugbatterien ermöglicht nun eine effiziente und genaue Analyse mechanischer Fehler, die aufgrund eines Kurzschlusses zu einem Batteriebrand führen könnten.

Die Zukunft der E-Mobilität gestalten

Die Zukunft der E-Mobilität gestalten

Optimierung der EV-Leistung: EV-Subsysteme haben erheblichen Einfluss auf umliegende Systeme und bieten Möglichkeiten zur Optimierung der Fahrzeugleistung. Mithilfe eines multidisziplinären Ansatzes können Designer wichtige 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 Bereitstellung des Designs zu beschleunigen, und unterstützen gleichzeitig verschiedene Ebenen der Komplexität mechatronischer Systeme. Bei der Entwicklung von elektrischen Maschinen, Leistungswandlern und Steuerstrategien können unterschiedliche Stufen der Modelltreue (von 0D bis 3D) entsprechend der Fahrzeugentwicklungsphase eingesetzt werden. 1D- und 3D-Simulationsstudien können, sequentiell oder simultan, gekoppelt werden, um die Produktleistung anhand repräsentativer Systemmodelle zu bewerten, die alle zur Verbesserung der Designeffizienz erstellt wurden.

V2X, ADAS und autonome Fahrzeuge: E-Mobilitysysteme müssen ihre Umgebung berücksichtigen und mit ihr interagieren, ohne die elektrischen Systeme im Fahrzeug (EMC/EMI) zu stören. Die Software für hochfrequente Elektromagnetik und die Wellenausbreitungstools von Altair® Feko® helfen bei virtuellen Fahrtests und der Berücksichtigung einer ganzen Reihe von Umgebungshindernissen unter Verwendung von DSRC- oder 5G Wireless-Signalen (DSRC – Dedicated Short Range Communications).

Ausgewählte Ressourcen

Guide to Accelerating e-Mobility to Realization

The electric mobility revolution is ready to go mainstream. OEMs, suppliers, and emerging vehicle manufacturers are investing billions to develop innovative electric vehicles and optimize development and production processes to deliver e-mobility to the masses. For companies to realize their goals of achieving mass adoption and profitability, we see simulation technology as the cornerstone of any e-mobility strategy. Whether updating existing vehicle design processes to go electric or developing a new program from the ground up, it can be challenging to identify the technology required and ensure these tools work harmoniously to model the complexities of the vehicle’s interconnected systems. In this guide, we set out to help electric vehicles manufacturers build a comprehensive technology stack, develop a sustainable design process, and deploy manufacturing operations that scale to meet growing demand.

eGuide

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.

White Papers

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.

White Papers

e-Mobility Development Webinar Series

The electric mobility revolution is ready to go mainstream. OEMs, suppliers, and emerging vehicle manufacturers are investing billions to develop innovative electric vehicles and optimize development and production processes to deliver e-mobility to the masses. In these presentations, learn how Altair works with the world’s leading manufacturers and suppliers to accelerate product development, enhance energy efficiency, and optimize integrated system performance.

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