Był rok 2000, kiedy Toyota Prius trafiła do sprzedaży na całym świecie. Jak daleko zaszliśmy w ciągu ostatnich 17 lat: hybrydyzacja z Priusem do katalizowanych przez Teslę pojazdów zasilanych bateriami do premiery Chevy Bolta, pierwszego całkowicie elektrycznego pojazdu z> 200 milami za <40 000 $! Co ciekawsze, to tylko początek. Mary Barra, dyrektor generalny General Motors, doskonale to uchwyciła, gdy powiedziała: “Przemysł motoryzacyjny jest gotowy na więcej zmian w ciągu najbliższych 5-10 lat, niż było to widoczne w ciągu ostatnich 50 lat”. Pojazdy elektryczne są w centrum uwagi, ponieważ mają one przyczynić się ~ 35% całkowitej sprzedaży nowych samochodów do roku 2040 ze skali <1% nowych samochodów dzisiaj.

Elektryczna inżynieria układu napędowego jest bardzo złożonym i trudnym zadaniem, w którym należy uwzględnić nie tylko charakterystykę akumulatora, falownika (i innej energoelektroniki), silnika, a także sieci zarządzania termicznego pojazdu, silne interakcje elektro-termiczne oraz ograniczenia pojazdu architektura musi również zostać przechwycona.

Co więc czekają na pojazdy elektryczne przez następne 17 lat? Moim zdaniem to są 5 najlepszych trendów, które będą napędzać innowację:

200+ mil i poniżej 35KW EVs: 200-milowe mile EV range może stać się standardem w następnych 5 latach z 2016 Chevy Bolt, nadchodzącym Tesla Modelem 3 prowadzącym drogę, i przyszłymi ofertami od innych automakers zbliżających się. Z akumulatorem o mocy 60 kWh – 100 kWh staje się ekonomicznym rozwiązaniem, skupiając się na tych masowych pojazdach elektrycznych, które będą ściskać każdą elektryczną milę z układu napędowego i szybkiego ładowania.
Autonomiczne pojazdy elektryczne: Autonomiczne pojazdy mogą być w przyszłości największym motorem pojazdów elektrycznych. Przewiduje się, że ~ 25% wszystkich nowych samochodów do 2035 r. Będzie miało częściową lub całkowitą autonomię. Jednak dodanie autonomii pojazdu do elektrycznego układu napędowego nie prowadzi do prostego zadania inżynierii dodatków, ale raczej stworzy nowe wyzwania i zależności. Na przykład, w jaki sposób wpływ na zasięg napędu elektrycznego ma wybór autonomicznego układu i co to oznacza dla optymalizacji konstrukcji akumulatora, silnika, inwertera? Omówię te i wiele takich wyzwań w szczegółach na innym blogu.
EV w każdym segmencie pojazdów: w ciągu najbliższych 5-10 lat powinniśmy zobaczyć elektryfikację nie tylko różnych segmentów pojazdów, ale także pojazdów z różnymi pierwotnymi zastosowaniami. Musk ostatnio wspomniał o elektrycznej ciężkiej ciężarówce, Tesli Semi (Nawiasem mówiąc, może być rola ogniw paliwowych dla większego elektryfikacji pojazdów, więcej na ten temat w późniejszym poście). Sportowe EV z od 0 do 60 mph w 3 sekundy ma bardzo różne wymagania dotyczące wielkości akumulatora i kompromisów w zakresie baterii i silnika oraz złożoności systemu w porównaniu z samochodem podmiejskim tego samego rozmiaru, chociaż dwa mogą chcieć dostarczyć ten sam zakres napędu.
Agresywne dążenie do elektryfikacji w Chinach i Indiach: Chiny stały się już największym rynkiem pojazdów elektrycznych, a Indie zamierzają zastąpić wszystkie pojazdy z silnikiem IC pojazdami elektrycznymi do roku 2030. To bardzo dobrze może prowadzić do ustalenia priorytetów w zakresie wydajności paliwowej w stosunku do zasięgu elektrycznego (na liniach podejścia do elektryfikacji Hyundai z Ioniq) i nacisk na obniżenie kosztów w celu osiągnięcia punktów cenowych na tych rynkach.
Sporty wyścigowe: Formuła E i wyścigi Formuły 1 przyniosą ogromną korzyść inżynierii elektrycznej. Podobnie jak w przypadku pojazdów ICE, te sportowe sporty motorowe obiecują, że pomogą rozwinąć inżynierskie podejście do elektrycznego układu napędowego, co przyniesie korzyści projektowaniu i optymalizacji przyszłych pojazdów elektrycznych.

Zasadniczo, te nowe trendy – dobrze uzupełnione znacznie spadającymi kosztami akumulatorów ($ / kWh) – skupiają się na inżynierii układu napędowego. Elektryczna inżynieria układu napędowego jest bardzo złożonym i trudnym zadaniem, w którym należy uwzględnić nie tylko charakterystykę akumulatora, falownika (i innej energoelektroniki), silnika, a także sieci zarządzania termicznego pojazdu, silne interakcje elektro-termiczne oraz ograniczenia pojazdu architektura musi również zostać przechwycona. To prawdziwy problem systemów systemowych. Projektowanie, inżynieria i optymalizacja takiego systemu systemów może być dobrze wspierana przez podejście symulacji ukierunkowanej na projekt. Z koncepcją symulacji ukierunkowanej na projekt mam na myśli użycie narzędzi symulacyjnych, które umożliwiają bezproblemową ko-symulację między symulacjami 3D na poziomie komponentów wbudowanych w CAD a symulacją systemu wielogłośnikowego 1D. Podejście zorientowane na projekt pozwala inżynierom na wczesne i niezawodne identyfikowanie trendów bez narażania użytkowników na typowe punkty bólowe CFD, z których tylko eksperci wiedzą, jak sobie z nimi poradzić.

Mentorowe narzędzia do symulacji i charakteryzowania oferują wspomniane zorientowane na projekt podejście inżynierów elektryfikacji. Wdrożenie naszych narzędzi przyniosło korzyści inżynierom w zakresie konceptualizacji, analizy i optymalizacji układu napędowego EV w ramach ograniczeń związanych z pojazdem od wczesnych etapów projektowania i spowodowało znaczne skrócenie czasu opracowania rozwiązań elektryfikacji. Aby uzyskać więcej informacji na temat tego, w jaki sposób firmy z całego świata – w tym Mitsubishi, Toyota, Nissan, Hyundai, Lotus i Range Rover – korzystają z narzędzi Mentora w rozwiązywaniu problemów elektro-cieplnych w elektrycznych układach napędowych, zachęcam do obejrzenia naszej najnowszej wersji białej papier.