車両開発における試作品制作の削減は、時間とコストの削減につながります。電気自動車をはじめとする次世代車両は、新たな規制にも対応しなければならず、従来の車両設計とは大きく異なります。 e-モビリティの設計者は、課題解決につながる革新的なソリューションの迅速な提案が求められており、性能要件遵守と新技術の両立は大きな障壁になりえます。 

例えば、電気自動車にバッテリーコンパートメントを組み込む際に完成品の性能に及ぼす設計上の影響を予測するためには、新しいシミュレーションプロセスを用いたり、車両の総重量、質量分布および衝突時のバッテリー挙動は、最近急激に拡大している安全基準に準拠する必要があります。さらに、社内温度環境や音響環境の快適性を損なうことなく、電気自動車の航続距離を伸ばしたいという市場の要求に応えるためには、より多くの検証も必要となります。 

音響面での課題は、ブランド、重量、騒音快適性の仕様を満たすインテリアサウンドパッケージが必要となり、室内騒音を正確に予測し、パワートレイン、空気誘導システム、排気システムなど騒音源からの影響を正確に評価も求められます。 
これらのニーズに迅速に応えるには、従来の反復的な 「設計-試作-改善」 の繰り返しプロセスから脱却し、設計プロセスの初期段階からデジタルソリューションを導入し、イノベーションに伴うリスクをコントロールする必要があります。最先端のシミュレーション手法であるバーチャルプロトタイピングの活用は、試作品を用いた検証をバーチャルに置き換えることで、開発サイクルの初期段階で潜在的な問題を特定し、開発プロセスの高速化の実現が可能です。 

各国の規制を遵守するために、自動車OEMメーカーは、設計の性能を正確かつ迅速に評価し、規制の変更に応じて開発サイクルを刷新する必要があります。 ESIのシングルコアモデルは、異なる車両性能特性の正確なモデル化が可能です。 

また、ESIのバーチャル・パフォーマンス・ソリューションは、実際の試作品制作前段階においても、設計の評価・検証を可能にするバーチャル環境を提供します。新しい複合材料または複合材料構造、従来の鉄鋼構造の変形や破壊破損、スモールオーバーラップ前面衝突のような困難な検証の正確にレンダリングできます。また、エアバッグの設計をバーチャル行うことや、電気自動車のバッテリーの衝突シミュレーション、バッテリーに不可欠な水の遮断と浸水テストも評価可能です

さらに、ESIの振動音響シミュレーションの活用は、者安全と外部騒音規制を遵守し、開発サイクルの初期段階で歩行者安全と外部騒音規制順守性の評価が可能です。トリムのバリエーションを、わずか数分で解析し、設計プロセスの後期段階でも手戻りを削減しながら乗客の音響快適性向上を支援します。

The Benefits of Full Vehicle Design

  • 適切な軽量材料を特定し、過剰な設計を回避 
  • 世界中どこからでもバーチャルプロトタイプへのアクセスを可能にし、試作品制作や検証施設の稼働時間を削減 
  • ウォータークロス、エアバッグ、規制に準拠する衝突試験 (バッテリー、快適性、遮音性)等、次世代車両の検証試験をバーチャル環境で評価 
  • ハイパフォーマンスコンピューティングとマルチスケールモデリングの活用による計算時間の短縮、より多様なバリエーションのテスト、革新的な設計コンセプトに潜むリスクの最小化 
  • 時間を要し、エラーの原因となるモデル変換や、互換性のあるサードパーティ製ソリューション間でのデータ転送を行うことなく、単一のバーチャル環境で、すべてのモデルのシミュレーションを実行可能 

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.

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