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advanced simulation technologies
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Schon in der Vergangenheit
wurden die akustischen Eigenschaften
des Verbrennungsmotors
und des Getriebes sowie
deren Dauerhaltbarkeit mit
AVL EXCITE™ for eAxles
kombiniert Genauigkeit und
Benutzerfreundlichkeit für
die Getriebe- und E-Motor-
Simulation
strukturdynamischen Simulationswerkzeugen wie AVL EXCITE™ untersucht.
Bei elektrifizierten Antriebssträngen müssen nun andere Faktoren
berücksichtigt werden. Dazu zählen elektromagnetische Einflüsse und
dynamische elektrisch-mechanische Wechselwirkungen. In einem reinen
Elektrofahrzeug gibt es keinen Verbrennungsmotor, der die Geräusche des
E-Motors und des Getriebes überdeckt. Auch wenn die absoluten Schallintensitäten
solcher Antriebe niedrig sind, können sie hochfrequente Geräusche
erzeugen, die die Insassen als sehr unangenehm wahrnehmen – daher
rückt das akustische Verhalten stark in den Fokus.
Elektrifizierte Antriebsstränge sind zur Gewichtsreduktion häufig sehr
leicht und flexibel konstruiert; nichtsdestoweniger arbeiten sie mit extrem
hohen Drehmomentbelastungen. Konventionelle Berechnungsansätze mit
statisch vorberechneten Auslenkungen von Komponenten reichen nicht
aus, um die exakten Kontaktbedingungen in den Zahneingriffen und den
Lagerstellen korrekt abzubilden. Dies ist aber unbedingt erforderlich, um
das dynamische Gesamtverhalten von E-Achsen richtig zu untersuchen.
Um unerwartete Probleme und einhergehende kostspielige Designänderungen
in späteren Entwicklungsphasen zu vermeiden, muss die Flexibilität
der Komponenten mit sechsdimensionalen Auslenkungen und Vollkontaktinteraktionen
in einem dynamischen Mehrkörpersimulationsmodell
berücksichtigt werden. Die Überprüfung und Optimierung des Konstruktionsdesigns
von Getriebe- und E-Achsenkomponenten und -systemen –
insbesondere zu Beginn des Entwicklungsprozesses – kann jedoch aufwendig
und zeitintensiv sein.
Aus diesem Grund haben wir AVL EXCITE™ for eAxles entwickelt.
Die neueste Version dieser führenden Softwarelösung im Bereich der
Strukturdynamik
enthält zwei neue Module: das „E-Motor-Tool“ und das
„E-Achsen-Tool“.
Diese ermöglichen eine schnellere und einfachere Modellierung,
und somit eine exakte Abbildung der Wechselwirkungen zwischen
elektrischen und mechanischen Systemen; und das in größerer Detailgenauigkeit
als je zuvor. Auf diese Weise können Sensitivitätsanalysen zur Bewertung
von Produktions- und Fertigungstoleranzen einfach und schnell durchgeführt
werden, die sich auf jene Konstruktionsparameter konzentrieren, auf
die es ankommt. Der Aufwand einer vollflexiblen Modellierung und Zeitbereichsrechnung
macht sich spätestens in der Test- und Validierungsphase
bezahlt, wenn zusätzliche Entwicklungsschleifen eingespart
und damit
Kosten reduziert werden. Außerdem können eine teure Verzögerung des
Produktionsstarts und spätere Garantiekosten
vermieden werden.
Mit EXCITE for eAxles können
E-Achsen auf Effizienz hin optimiert
werden – was ein ausschlaggebender
Faktor für das Erzielen
der Reichweitenanforderungen ist.
Entscheidend ist, dass all diese Kriterien
bereits in der Entwurfsphase
untersucht werden und nicht erst
in der Testphase, wenn Probleme
mit der realen Hardware auftreten.
„Viele OEMs arbeiten mitunter im
Troubleshooting-Modus“, so Saša
Bukovnik, AVL Solution Manager
für die Entwicklung virtueller Antriebsstränge.
„Der Produktionsstart
rückt immer näher und dann
findet man zum Beispiel Probleme
mit dem Getriebe vor, die auf dem
Prüfstand nicht unmittelbar zu beheben
sind. Um das Problem zu
lösen, ist oftmals eine konstruktive
Änderung notwendig. Diese bedingt
ein genaues Verstehen der Ursache
und Zusammenhänge. Genau dafür
sind Simulationstools unerlässlich.“
Bisher waren mehrere Softwaretools
erforderlich, um eine umfassende
Analyse von elektrifizierten Antriebssystemen
durchzuführen. EXCITE
for eAxles bringt alles, was
Sie brauchen, in einem einzigen Paket
zusammen und verbindet es mit
einer Benutzeroberfläche, die intuitiv
und einfach zu bedienen ist. Darüber
hinaus ermöglicht die offene
Architektur eine nahtlose Integration
in Ihre bestehende Toolkette.
„Der Zeit- und Arbeitsaufwand für
die Modellerstellung wird reduziert“,
sagt Bukovnik. „Und Berechnungen
in einem viel weiteren Parameterraum
sind möglich. Damit können
Sie einige wirklich interessante
technische Themen untersuchen.“
Die automatische Positionierung
von Getriebekomponenten, einschließlich
der Phasenverschiebung
von Planetenrädern, wird ebenso
unterstützt wie der einfache Import
von E-Motor-Lasten und -kennfeldern.
Mittels kinematischer Animation
des gesamten Systems gewinnen
Sie schnell Einblicke in Ihr
Modell und überprüfen vorab schon
die Korrektheit der Modellierung
vor dem Berechnungsstart.
Mit EXCITE for eAxles berechnen
Sie parasitäre mechanische Verluste
wie Getriebekontakt- und Rollenlagerverluste.
Diese Verlustanteile
können mit anderen, z.B. aus Ölspritzsimulationen,
kombiniert
werden, um einen Hinweis auf die
Systemeffizienz bei verschiedenen
Lasten, Drehzahlen und Temperaturbedingungen
zu erhalten.
EXCITE for eAxles beschleunigt die
Weiterentwicklung elektrifizierter
Technologien, weil es schon in der
Konzeptphase ein breiteres Spektrum
von Faktoren berücksichtigt.
Produktions- und Fertigungstoleranzen
sowie der im Betrieb auftretende
Verschleiß können ebenfalls
in die Berechnungen miteinbezogen
werden. Diese können bei hochpräzisen
Antriebsystemen wie EAchsen
zu akustischen Problemen
oder sogar zum Ausfall führen.
„Dieses Softwareprodukt ermöglicht
es unseren Kunden, solche
Fragestellungen bereits im Vorfeld
zu klären“, erklärt Bukovnik. „Mit
EXCITE for eAxles haben wir den
umfassendsten und genauesten Simulationsansatz
am Markt. Damit
können Sie jetzt auch Einflüsse berücksichtigen,
die Sie mit einer Simulation
in der Vergangenheit nicht
in den Griff bekommen konnten.
Und das alles bei benutzerfreundlicher
und einfacher Handhabung.“