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破解电动汽车开发迷局

2021/6/28 网易网 阅读:27696

『导读』首先,2021年3月21日,雷军正式宣布“押上全部人生的声誉”进军智能电动汽车行业,目标是“让年轻人都能买得起电动车”。一个月以后,4月19日,华为与赛力斯宣布,双方联合打造的赛力斯华为智选 SF5 正式上市,并开启网络订购通道。同一天,由阿里巴巴集团、上汽集团、张江高科共同发布了第一款纯电智己汽车……一夕之间,中国的电动车市场遍地开花。


2021年刚刚开始,与汽车有关的新闻就很多,但大多都与传统车企无关。


首先,2021年3月21日,雷军正式宣布“押上全部人生的声誉”进军智能电动汽车行业,目标是“让年轻人都能买得起电动车”。一个月以后,4月19日,华为与赛力斯宣布,双方联合打造的赛力斯华为智选 SF5 正式上市,并开启网络订购通道。同一天,由阿里巴巴集团、上汽集团、张江高科共同发布了第一款纯电智己汽车……一夕之间,中国的电动车市场遍地开花。


面对这样一个如火如荼的电动汽车市场,这些新晋的“汽车企业”该如何做好电动汽车的研发?这与传统汽车的研发有什么不一样吗?


简单来说,汽车电动化不只是简单地用电动机替换车辆传统内燃发动机而已。如果仔细研究一台电动汽车的设计过程,不难发现:电动汽车的研发是一个典型的机、电、软一体化系统开发的过程。不仅涉及到电动动力系统、电动化传动系统、电子电气系统、电池和燃油箱、软件控制,还要考虑电动汽车所特有的能源与热管理等属性优化部分,以及车辆轻量化等众多传统和新晋的汽车研发因素……


显然电动汽车的设计过程与普通燃油车一样复杂——无论是对于可以借用传统平台进行调整设计的传统汽车制造商,还是需要一切从零开始构思一个全新平台的电动汽车初创企业——因此,电动汽车开发的复杂性,与市场对于电动汽车热切的希望,希望产品能够尽早面世之间所存在的矛盾,依然是电动汽车研发所需要面对的核心问题。



应对创新挑战,同时管理机电一体化系统开发的复杂性


与此同时,越来越多成功的电动汽车开发经验,让我们看到了解决以上问题的途径。


因特美卡尼卡(Intermeccanica) 在过去的近 50 年的时间里,一直做定制跑车的生意。直到有一天,公司老板Henry Reisner与满怀激情的环保主义者Jerry Kroll相遇,他们决定要开发一款全电动车。于是他们在加拿大温哥华成立了一家名为Electra Meccanica的新公司,此后,仅仅花了几天时间,他们就将一个在餐巾纸上绘制的草图变成了一个数字化NX软件设计,然后用 Simcenter软件来优化、验证其性能……18个月以后,他们推出了一 款旨在给通勤带来革命性变化 的单座三轮全电动车SOLO。


“世界在不断变化。制造企业规模有大有小。我们寻找的是一种完全不同的思维方式。小公司预算少,但是团队更敏捷。他们期望拥有能够使其在预算少、团队小的情况下实现工程卓越性的工具,而 NX 和 Simcenter 这样 的工具正好满足他们的这一期望。”Electra Meccanica公司首席工程师Rich Hoyle强调,在过去,仿真一直用于设计的测试前预验证,但是随着工具的演变,制造商现在能够在预处理阶段开始评估设计,尽量做好测试准备。而这正是SOLO能够如此快诞生的重要原因。



在一个集成环境中评估不同的电机拓扑并仿真其性能 – 从初始系统级尺寸设计捣高保真详细工程模型。


与因特美卡尼卡不同,卡玛汽车是一家于 2014 年在菲斯克汽车基础上成立并发展起来的汽车制造商。作为一家初创企业,他们希望能在保留Fisker卡玛大部分原始内外饰的基础上,开发一辆混合电动跑车。“这是一辆你想要引人注目时开的车”,卡玛汽车公司首席技术官Bob Kruse同样选择了以数字化的方式来应对电动汽车开发过程中的复杂性问题:“现在比以往任何时候都更重要的是,模型和分析工具需要正确重复物理世界发生的事情,以便在我们回到实际车辆时,通过虚拟方式获得的解决方案之间能够高度拟合,并且实际有效。”


对于一辆混合电动跑车而言,发动机噪声是整个开发过程中需要管理的一个关键性能属性:对于一辆跑车而言,发动机的噪声很多时候是品牌特有的标签之一。然而混合电动车的主要问题,是缺乏内燃机的噪音掩蔽效果,这使很多其它声音(比如道路或者暖通空调噪声)更加明显,因此要付出更多的努力才能减少这些噪声源。


卡玛汽车同样也选择用Simcenter 3D软件来执行产品研发过程中的总体车辆优化和NVH 测试的任务,无缝涵盖整个测试功能,如试验模态分析、运行数据收集、声音质量评估……


“通过使用西门子咨询服务和软件工具,我们能够用最少的设计迭代次数得到正确的结果。从技术角度而言,这不仅实现了目标,而且还超越了目标。”Kruse说。至今为止,卡玛汽车推出的混合电动跑车依然是跑车市场上炙手可热的明星产品。



在道路噪音和风声以及电驱、附属部件及冷却系统方面提供卓越的 NVH和声音性能


诸如此类的成功案例在西门子数字化工业软件部门还有很多:借助Simcenter管理电动汽车开发过程中所面对的各种复杂情况,推动汽车电动化工程的创新,还需对症下药。


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