bởi Benjamin Ahrenholz, Trưởng phòng CAE, Volkswagen Motorsport GmbH, Hannover, Đức

Developing a vehicle to compete in Luật chơi casino Pikes Peak International Hill Climb is a daunting test for engineers around Luật chơi casino world. Volkswagen Motorsport engineers were determined to build a car that could compete with Luật chơi casino best, but they had less than a year to produce, test and race an all-new electric car. Using determination, ingenuity and multiphysics simulation, Luật chơi casino Volkswagen team smashed not just Luật chơi casino electric vehicle record but Luật chơi casino all-time record for all cars, including those powered by internal combustion engines.

"Ai có thể thiết kế một chiếc xe chạy bằng điện từ đầu trong chín tháng?"

Nếu có một thông điệp để lấy đi từ hiệu suất xe điện tuyệt đẹp của Volkswagen Motorsport, trong Pikes Peak Peak International Climb 208, đó là mọi thứ không phải lúc nào cũng diễn ra theo kế hoạch. Đôi khi họ làm việc tốt hơn.

Kế hoạch-chỉ ra mắt chín tháng trước cuộc đua nổi tiếng thứ 96 vào ngày 24 tháng 6 năm 208-là đánh bại bản ghi xe điện mọi thời đại (EV) trong năm nay, và sau đó cải thiện thiết kế và cố gắng phá vỡ Hồ sơ chung được thiết lập bởi một ô tô đốt trong vào năm tới.

Kết quả thành công này trong thời gian phát triển ngắn như vậy là do sự chăm chỉ của một nhóm nhân viên của Volkswagen trên toàn công ty, cùng với một số trợ giúp từ Luật chơi casino, người đã tham khảo ý kiến ​​của Volkswagen về thiết kế và xác nhận pin chiếc xe để chiến thắng.

đi điện

Khi các quan chức của VW quyết định vào năm 207 rằng chiến lược dài hạn của họ sẽ tập trung vào việc xây dựng và bán EVS làm xe khách, họ muốn thực hiện một cuộc biểu tình táo bạo về cam kết này - và sớm. Không phải vào năm 2025 hoặc thậm chí 2020, mà vào năm 208. Tìm kiếm một nơi để đưa ra tuyên bố này, họ nhận thấy rằng cuộc leo núi quốc tế Pikes Peak 208, kết thúc ở độ cao 4.5 feet, đã được lên kế hoạch cho tháng 6 sau đó - một lần siết chặt chẽ

Bằng cách quyết định sử dụng một chiếc xe đua hiện có Monocoque, Norma M20 được tạo ra bởi Norma Auto Concept ở Pháp, nhóm đã loại bỏ sự cần thiết phải thiết kế thân xe. Nhưng monocoque, thường chứa một động cơ đốt trong, có không gian hạn chế cho pin, ngay cả khi động cơ được tháo ra.

Những thách thức của thiết kế pin

Sơ đồ quy trình mô phỏng sáu bước

Primarily, Luật chơi casino battery modules had to store enough energy to reach Luật chơi casino peak speed that Dumas would need to drive on Luật chơi casino course’s straightaways, while ensuring that there would still be energy left at Luật chơi casino end of Luật chơi casino race. Running out of power short of Luật chơi casino finish line would not do. Solving this challenge involved issues of cell selection, sizing of Luật chơi casino battery pack, cooling of Luật chơi casino pack and charging efficiency, among others.

Tối ưu hóa các tham số này là chìa khóa để thành công. Các bộ pin phải phù hợp với không gian có sẵn trong khung gầm trong khi cung cấp đủ năng lượng.

Cách tiếp cận mô phỏng sáu bước

Using Luật chơi casino Twin Builder, the Volkswagen Motorsport and Luật chơi casino teams conducted a six-step multiphysics simulation involving electrical and thermal parameters to design and validate the battery model. The first step was to develop an equivalent circuit model (ECM) for a single battery cell. The ECM simplifies a complex circuit to aid analysis.

Kỹ sư đã sử dụng dữ liệu thử nghiệm từ việc xả xung để có được tất cả các tham số cần thiết để hiệu chỉnh ECM. Bước đầu tiên được thực hiện trên một ô duy nhất để xác minh rằng mô hình ô được tạo chính xác.

Bước 2 kết hợp tất cả các ô ECM theo cách tự do tạo thành một mô -đun ECM.

Bước 3 liên quan đến mô phỏng động lực học chất lỏng tính toán (CFD) của các tính chất nhiệt của mô -đun pin bằng cách sử dụng Luật chơi casino Fluent. Chạy mô phỏng CFD là cần thiết vì hiệu suất điện của pin là một hàm của nhiệt độ và cần có mô hình nhiệt cùng với ECM để dự đoán nhiệt độ pin.

Mô phỏng người xây dựng đôi của ECM là siêu nhanh.

Luật chơi casino simulation model for a full CFD analysis of a battery model is typically extremely large. In this case, after importing Luật chơi casino geometry of Luật chơi casino proposed battery module and housing and performing Luật chơi casino meshing process, Luật chơi casino engineers had a mesh containing 67 million cells. With so many calculations to perform, it took approximately 48 hours using 00 CPUs to run a thermal simulation of one full drive cycle.

Điều này đưa ra một thách thức mới bởi vì, cuối cùng, ECM và mô hình nhiệt sẽ phải được chạy cùng nhau trong một mô phỏng đa vật lý kết hợp hai chiều, sự khác biệt giữa vài giây để chạy mô phỏng ECM trên một CPU và CPU và 48 giờ để chạy mô phỏng nhiệt trên 00 CPU đã khiến bạn không thể kết hợp các mô phỏng này.

Giải pháp được đưa vào bước 4. Sử dụng thông thạo, các kỹ sư trích xuất các đặc tính nhiệt chính của hệ thống để tạo ra mô hình thứ tự giảm (ROM) cho mô phỏng nhiệt. ROM là tuyến tính và bất biến thời gian (LTI) và các đơn đặt hàng có độ lớn nhỏ hơn mô hình CFD đầy đủ.

Giải quyết thử thách pin hầu như thông qua mô phỏng thay vì xây dựng một loạt các nguyên mẫu vật lý đã giúp họ hoàn thành mục tiêu của mình trong khung thời gian ngắn mà họ được đưa ra.

Hình học của một mô -đun pin

In step 5, Luật chơi casino ECM and Luật chơi casino thermal LTI ROM models were used together to run a two-way coupled multiphysics simulation in Twin Builder. Luật chơi casino ECM predicts Luật chơi casino electrical performance and how much heat is created. Luật chơi casino LTI ROM thermal model takes this heat generation value and predicts temperature, then Luật chơi casino temperature is transferred back to Luật chơi casino ECM model to determine its effect on electrical performance. This cyclical iteration process continues until Luật chơi casino simulation converges on a solution.

​​Bước 6 liên quan đến việc đặt các mô-đun pin riêng lẻ vào bộ pin 0 mô-đun đầy đủ sẽ cung cấp năng lượng cho toàn bộ EV. Volkswagen đã sử dụng một công cụ mô phỏng của bên thứ ba cho bước cấp hệ thống cuối cùng này.

Kết quả của quá trình mô phỏng hoàn chỉnh là giúp các kỹ sư của Volkswagen Motorsport tự tin rằng bộ pin có đủ phí để đưa chúng về đích và các tính chất nhiệt không phải là mối quan tâm trong cuộc đua ngắn này. Giải quyết thách thức pin hầu như thông qua mô phỏng thay vì xây dựng một loạt các nguyên mẫu vật lý đã giúp họ hoàn thành mục tiêu của mình trong khung thời gian ngắn mà họ được đưa ra.

Xem một luồng trực tiếp của cuộc đua từ các văn phòng của họ ở Hannover, nhóm Volkswagen đã cổ vũ Dumas và I.D. R Pikes Peak Race Car khi họ leo lên núi, và họ đã nổ ra trong lễ kỷ niệm khi chiếc xe vượt qua vạch đích trong thời gian kỷ lục.

nhìn về phía trước

Đã hoàn thành hai năm mục tiêu giá trị trong năm đầu tiên, Volkswagen trong giây lát thua lỗ về cách tiến hành - một vấn đề lớn đối với một kỹ sư. Nếu họ quay trở lại Pikes Peak để cố gắng cải thiện kỷ lục của họ vào năm tới, hãy cố gắng phá vỡ kỷ lục trong một cuộc đua khác hoặc chuyển trọng tâm của họ sang dòng người tiêu dùng của I.D.

Bất cứ điều gì họ quyết định, các kỹ sư của Luật chơi casino rất vui vì đã đóng một vai trò trong Victory Pikes PiP Pike nổi bật 208 của Volkswagen Motorsport, và sẵn sàng với bộ giải pháp mô phỏng Luật chơi casino để giúp họ giải quyết các thách thức phía trước.