随着汽车行业的竞争加剧,必须通过减少真实原型的数量来满足紧迫的时间要求和成本限制。新车(尤其是电动汽车)的设计与传统汽车设计相差甚远,而且还必须准备好应对不断变化的规则。汽车设计师必须以更快的速度设计新的概念,同时针对电动汽车行业的难题提出创新型解决方案。这对设计团队而言是一座横亘眼前的大山,他们需要在运用新型数字化手段的同时达到甚至超越市场对汽车性能的要求。

在电动汽车中引入蓄电池箱时,需要使用全新的仿真工艺预测设计方案对最终产品性能的影响。电池对车辆总重、质量分布和碰撞响应的影响必须符合最新及快速变化的电池安全规定。为满足延长电动汽车续航里程的市场需求,同时又不降低乘员舒适度和声学舒适度,需要进行额外的设计考量。声学挑战源自于需要内饰降噪组件来满足品牌、整车重量和降噪舒适度要求。对不同噪音源(如动力系统、进气系统和排气系统等)所占噪音比重的精确评估是精确预测内部噪音的关键。

为了满足这些需求,工程师必须摆脱传统的迭代式“设计-测试-修复”流程,需要在设计过程的早期运用数字化解决方案对创新所带来的风险进行管控。通过最先进的仿真技术——虚拟样机——工程师能够用虚拟替代品取代物理测试,加速开发进程,并在产品开发早期阶段发现潜在问题,从而控制创新相关的风险。

为遵守各国法规,汽车原始设备制造商所采用的开发周期必须能够对设计方案的性能做出精确且快速的评估,并在法规发生变化时及时做出调整以满足新的要求。

运用单核模型 (Single Core Model) 是对车辆不同性能面进行精确建模的一种经济高效的手段。  ESI 的虚拟性能解决方案可在制作物理验证原型之前,提供一种统一的环境用于对设计进行评估和虚拟验证。它能进行精确的挑战性测试,如小重叠正面碰撞测试,包括新型复合材料或混合材料结构以及传统钢结构的结构变形和断裂。  安全气囊设计、电动汽车的电池临界涉水和进水测试以及电池碰撞仿真均可以虚拟方式进行。

振动声学仿真能够在设计早期评估车内外噪音,满足行人安全和外部噪音规定。可在概念阶段用几分钟(而非几天)就完成各种变量分析,从而在满足乘员声学舒适度要求的同时减少设计后期的干预。

优势

  • 设计伊始即确定适宜的轻量化材料,避免重复设计
  • 消除与原型或试验设备相关的前置工作,在全球范围内使虚拟样机即时进入整个供应链
  • 针对新车复杂的验证测试进行虚拟评估,涵盖涉水、安全气囊、法定碰撞测试(电池、舒适性、隔音)
  • 探索数量不受限制的方案,作出正确权衡,释放创新实力
  • 利用高性能计算和多尺度建模缩短计算时间,从而针对更多设计方案开展测试,最大限度降低创新概念内在风险
  • 一套虚拟环境即可运行所有领域的仿真进程,无需在仅部分兼容的第三方解决方案之间进行既耗时又易出错的模型转换和数据传输

COCTEL: a Dedicated Simulation Platform to Model and Optimize Electric Drivelines using Model-Based Systems Engineering (MBSE)

With the support of the Investment for the Future program (PIA) carried out by the French Agency for Ecological Transition (ADEME), the COCTEL project was designed to accelerate the development of electric drivelines, whilst securing profitability margins for automotive OEMs and their suppliers.

Between 2014 – 2019, Renault worked with industrial partners ESI Group and Knowledge Inside, as well as academic partners Ecole Centrale de Lille (L2EP), Université de Valenciennes (TEMPO), Université de Rennes and SUPELEC (LGEP, FEMTO, G2ELAB).

Their collaboration resulted in the creation of a dedicated COCTEL application in ESI’s simulation platform, giving access to models of every component of an electric engine, and able to optimize designs automatically according to multiple physics and multiple objectives ─ including economic ones.

Promoting Model Identity Cards (MIC) using a common language, the COCTEL app fosters inter-disciplinary collaboration. System engineers benefit from advanced search functionalities including model parameters, so that existing models can be easily found, collaboratively improved, and reused to save time and effort.

The platform suits product development at industrial scale, following an integrated simulation process development specific to electric powertrains. Future developments aim to enable the steering of the organs and the supervision of the entire electric driveline system. Finally, it brings in capabilities for the characterization of materials, and the evaluation of their behavior, so engineer can pick lightweight, innovative options without compromising safety.