電動方程式車隊利用仿真技術(shù)提高效率

隨著?人們邁向全電動汽車未來，保時捷等原始設(shè)備制造商正在對一些有史以來速度最快、重量最輕的車輛進(jìn)行敏捷性測試。世界上只有一?項比賽?，可以讓您看到電動汽車以每小時200英里的速度在城市街道上飛馳45分鐘，這就是ABB FIA E級方程式世界錦標(biāo)賽。

E級方程式賽車不僅僅關(guān)乎動力，還關(guān)乎如何高效地利用動力來贏得比賽。在這里，速度最快與效率最高相吻合，損耗的測量單位不僅?僅是千瓦，?還會以毫秒?計算。為了應(yīng)對這一全電動挑戰(zhàn)，一級方程式賽車的各個方面都經(jīng)過了重新思考、重新設(shè)計和改造，以實(shí)現(xiàn)高性能、高效、可持續(xù)的比賽。

為了實(shí)現(xiàn)制勝的效率水平，Gen3的電動動力總成必須?面向廣泛的工作運(yùn)行需求點(diǎn)?進(jìn)行優(yōu)化。這些性能要求?涉及多個大洲不同地形的不同賽道，?而最終效率和速度的完美結(jié)合將決定一切。

保時捷99X Electric在2023年開普敦E-Prix比賽中完成一圈。泰格豪雅保時捷電動方程式車隊車手António Félix da Costa贏得了比賽

持續(xù)優(yōu)化實(shí)現(xiàn)更智能的能耗

保時捷賽車運(yùn)動部門的Leonard Mengoni了解ABB FIA電動方程式賽車的挑戰(zhàn)，以及效率對未來電動賽車發(fā)展的影響。他是參與保時捷99X Electric Gen3電動方程式賽車電動動力總成持續(xù)優(yōu)化的多位設(shè)計工程師之一。他?以仿真?數(shù)據(jù)作為參考，?將?各種變量?納入考慮，以進(jìn)行基準(zhǔn)測試，并幫助?車輛在比賽中保持最高的效率。

Mengoni表示：“在比賽中，可能會出現(xiàn)不同的情況，例如安全車或全程黃燈，這將導(dǎo)致必須完成更多的圈數(shù)。一旦發(fā)生此類事件，驅(qū)動器的能耗目標(biāo)就會被調(diào)整。我們還可以?監(jiān)測競爭對手?的情況，以估計他們正在使用的策略，并據(jù)此調(diào)整我們的策略。”

泰格豪雅保時捷電動方程式車隊的維修團(tuán)隊在2023年開普敦E-Prix比賽中?，詳細(xì)介紹了支持保時捷99X Electric的技術(shù)細(xì)節(jié)

Mengoni的團(tuán)隊定期查看動力總成組件的詳細(xì)模型，以確定保時捷99X Electric電機(jī)及其逆變器優(yōu)化和輕量化?的可能性。在此基礎(chǔ)上，該團(tuán)隊將不斷地進(jìn)行設(shè)計修改，從而在整個比賽中實(shí)現(xiàn)最高的效率，擁有高效的動力總成有助于泰格豪雅保時捷電動方程式車隊在比賽中超越競爭對手，因為他們可以?充分利用優(yōu)化節(jié)省的能量。

Mengoni指出：“通過將賽前仿真數(shù)據(jù)與練習(xí)期間在賽道上獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，我們可以評估對賽道條件（例如抓地力或溫度）的估計值是否與現(xiàn)實(shí)相符。利用數(shù)據(jù)分析這些差異并找出原因，使我們能夠改進(jìn)仿真模型，并在比賽前調(diào)整整體策略?！?/P>

Ansys對保時捷的動力總成概念進(jìn)行測試

保時捷99X Electric Gen3賽車的最新版本與其前代車型有顯著不同。它具有更高的功率驅(qū)動和能量回收能力，但電池容量較小，這要求該團(tuán)隊在高功率密度和高效率之間找到合適的平衡點(diǎn)。

在開始?進(jìn)行任何測試和驗證之前，?會對可能的硬件和軟件動力總成修改進(jìn)行仿真，以判斷其潛力。在前期開發(fā)階段，仿真發(fā)揮著特別關(guān)鍵的作用，因為有許多技術(shù)和動力總成拓?fù)?方案可供選擇。在測試之前確定最有前景的方法，可確保團(tuán)隊盡可能高效地利用測試時間。

在第九賽季開始之前，泰格豪雅保時捷電動方程式車隊將提高賽車的動力水平視為研究廣泛動力總成概念的動力。最初，在分析了不同的動力總成備選方案后，該車隊?仍無法決定采用哪種路徑。通過仿真重新審視分析?后，他們花了大量的時間進(jìn)一步研究組件損耗是如何產(chǎn)生的細(xì)節(jié)，以及如何以最有效的方式對損耗進(jìn)行建模。

保時捷99X Electric賽車在2023年開普敦E-Prix比賽的維修道上等候

泰格豪雅保時捷電動方程式車隊利用仿真技術(shù)進(jìn)行了大量迭代工作，以開發(fā)一種幾乎在任何條件下都能高效運(yùn)行的動力總成。具體而言，該車隊使用Ansys Maxwell 2D和3D進(jìn)行電機(jī)仿真，因為它可提供許多自由度和模型中根據(jù)數(shù)據(jù)估算的參數(shù)。在Ansys專家的支持下，泰格豪雅保時捷電動方程式車隊能夠納入額外的損耗模型，并將逆變器的開關(guān)輸出電壓考慮在內(nèi)。

Ansys Motor-CAD還可用于評估電機(jī)的熱性能，因為該團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)它可以提供快速而精確的結(jié)果。對于逆變器，該團(tuán)隊將分析計算與Ansys Twin Builder中逆變器模型相結(jié)合，進(jìn)行更詳細(xì)的計算和設(shè)計驗證。

如何在仿真驗證期間進(jìn)行測量

在賽車環(huán)境中，每次仿真都必須通過測量進(jìn)行驗證。每當(dāng)在前期開發(fā)過程中使用仿真時，該團(tuán)隊都會嘗試盡快驗證仿真，以確保它們包含所有相關(guān)的物理效應(yīng)?？傊?，只要所研究的技術(shù)和材料在一定的差異范圍內(nèi)，更準(zhǔn)確的仿真驗證意味著從長遠(yuǎn)來看更少的測量活動。

Mengoni表示：“在賽季開始之前，我們必須使用仿真來精確評估哪種概念或技術(shù)對新的動力總成系統(tǒng)有利。通過將仿真結(jié)果與來自測試臺和賽道的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，我們可以進(jìn)一步改進(jìn)模型。對我們來說，提前掌握需要進(jìn)行哪些修改非常重要，因為在賽季期間，我們只能通過軟件?方面的更新來改進(jìn)賽車?！?/P>

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