Производитель электрических автобусов использует Simcenter Amesim для оптимизации конструкции аккумулятора и управления тепловыми режимами на самых ранних этапах разработки.
Темпы урбанизации постоянно растут: по данным ООН, к 2030 году в мире будет создан 41 мегаполис с населением более 10 млн человек. С увеличением количества жителей на планете возрастет и число автомобилей, а значит, повысится уровень загрязнения воздуха — ведь на транспорт приходится треть всех выбросов загрязняющих веществ. Очевидно, что разработка системы общественного транспорта должна учитывать эти факторы.
Представители крупнейших городов мира, суммарное население которых составляет 650 млн человек, создали инициативную группу C40 Cities Climate Leadership Group. Эта группа решает проблемы, связанные с изменением климата, и выдвигает инициативы, направленные на сокращение выбросов парниковых газов и заторов на дорогах. Главы городов, которые входят в инициативную группу, обещают, что к 2025 году будут закупать только экологичные автобусы с нулевым выбросом вредных веществ. Они надеются, что подобные меры значительно снизят количество автотранспорта на ископаемом топливе, что сделает города более экологичными и безопасными.
Новое качество жизни
С самого основания в 2011 году The Lion Electric Co разрабатывает экологичные автобусы для систем общественного транспорта. Компания проектирует и производит электрические школьные автобусы, автобусы маленькой и средней вместимости для перевозки людей с ограниченными возможностями, городские автобусы, а также грузовые автомобили и является лидером по производству электрических автобусов для общественного транспорта в Северной Америке. Штабквартира компании находится в городе СенЖером канадской провинции Квебек. Сотрудники и руководители Lion Electric верят в то, что переход на электрические транспортные средства позитивно повлияет на общество, окружающую среду и качество жизни в целом.
При разработке электрических автобусов возникают новые, сложные задачи, например управление тепловым режимом аккумулятора, а также интеграция аккумулятора в транспортное средство. Инженерразработчик силовых агрегатов Lion Electric Рафаэль Уэлле (Raphael Ouellet) объясняет: «При проектировании электромобилей используется анализ подсистем для получения точного представления о том, как испытательные циклы и сценарии зарядки влияют на характеристики аккумулятора. Это необходимо для разработки стратегии управления тепловыми режимами и достижения баланса в регулировании циркуляции охлаждающих потоков в циклах охлаждениянагрева, что позволяет улучшить управление тепловыми режимами на уровне всего автомобиля. Кроме того, мы ожидаем, что уже на ранних стадиях проектирования сможем проанализировать общие характеристики автомобиля во время реальных циклов вождения для реалистичной оценки запаса хода».
Быстрая разработка силового агрегата
Специалисты Lion Electric в своем подходе учитывают многие факторы будущего изделия в самом начале его разработки. Это позволяет компании принять во внимание характеристики, влияющие на безопасность транспортного средства, избежать дополнительных издержек и срывов сроков вывода изделия на рынок, отзыва изделий изза ошибочных конструкторских решений. Для разработки аккумуляторов и оценки их характеристик после интеграции в автомобили уже на ранней стадии проектирования команда инженеров Lion Electric выбрала решение Simcenter Amesim™ от Siemens Digital Industries Software.
Lion Electric с нуля начала моделировать конструкцию аккумулятора и управление тепловыми режимами. Она сотрудничала с компанией Maya HTT, которая оказывала техническую поддержку в моделировании аккумулятора и поиске оптимальной архитектуры. Инженеры Lion Electric проектировали элементы аккумуляторов и моделировали теплообмен сначала внутри алюминиевого корпуса, а затем на уровне систем, окружающих аккумулятор.
«С помощью Simcenter Amesim мы смоделировали теплообмен в аккумуляторе и принудительное воздушное охлаждение, а также нашли лучший вариант архитектуры для элементов аккумулятора», — отмечает гн Уэлле. Специалисты смогли определить напряжение разомкнутой цепи и внутреннее сопротивление аккумулятора в несколько щелчков мыши, используя приложение для импорта технических данных по трем аккумуляторам.
После того как инженеры Lion Electric спроектировали аккумулятор, они провели испытания его физического прототипа в камере с контролируемыми условиями, чтобы внести изменения в цифровую модель в соответствии с результатами испытаний. В итоге модель стала более точной в плане электрических характеристик и отвода тепла. Рафаэль Уэлле считает, что Simcenter Amesim позволил принимать верные решения с самого начала разработки и сократить время вывода изделия на рынок.
Удобство в применении и оперативные отчеты
Простой интерфейс и быстрое создание отчетов — вот главное, чем привлекает Simcenter Amesim сотрудников Lion Electric. Simcenter Amesim позволяет легко создавать графики и отчеты, с помощью которых инженеры могут быстро делать презентации. Решение дает возможность включать в расчет больше переменных, чем при использовании электронных таблиц, поэтому результаты получаются более точными. Все расчеты можно запускать повторно. Simcenter Amesim обладает рядом преимуществ: интуитивно понятный интерфейс, мощные, оптимизированные алгоритмы, легкое управление данными (визуализация, постпроцессинг, глобальные параметры), встроенные инструменты (оптимизация, 3Dвизуализация и др.), которые помогают экономить время и отчитываться о результатах перед руководством и заказчиками, представляя их в простой для понимания форме.
Возможности для инноваций
«Мы заменили программное обеспечение на основе электронных таблиц на Simcenter Amesim, что позволяет более детально анализировать характеристики аккумуляторов, — заявляет гн Уэлле. — Разработка и оптимизация архитектуры аккумулятора и управления тепловыми режимами способствуют получению качественного изделия уже в начале разработки. Мы отвечаем за каждый элемент конструкции, поэтому конечные изделия у нас получаются лучше, чем у производителей, которые просто электрифицируют транспортные средства других компаний и их ходовые части».
Инженерный анализ позволяет Lion Electric экономить время и деньги, чтобы осваивать новые технологии, а также дает много возможностей для инноваций: запуская в производство детали транспортного средства текущего поколения, инженеры уже продумывают способы улучшения систем следующих поколений автомобилей.
