F O C U S 2 1
dimensionierung der einzelnen
Antriebsstrangkomponenten, wie
Betriebsspannung, Batteriekapazität,
Leistungsdaten der E-Maschine und
erforderliche Getriebeübersetzung.
KOMPONENTEN- UND BAUGRUPPENBERECHNUNG
Als nächster Schritt werden anhand
der Anforderungen aus der Systemsimulation
die Einzelkomponenten
ausgelegt, wobei das Batteriepaket,
die E-Maschine und das Getriebe zu
den wichtigsten Baugruppen zählen.
Bei der Simulation des Batteriepaketes
liegt der Fokus auf der thermischen
Analyse, bei der das elektrothermische
Verhalten in Bezug auf
Ladezustand, Stromaufnahme bzw.
-abgabe und Betriebstemperatur der
einzelnen Zellen korrekt abgebildet
werden muss. Diese Daten können
auf Zell-Vermessungen oder auf
elektro-chemischer Simulationen der
Zellen mittels AVL FIRE™ M basieren.
Die Kühlungssimulation erfolgt
mittels 3D CFD von deren Ergebnissen
wiederum Ersatzmodelle für die
Systemsimulationsmodelle abgeleitet
werden. Die detaillierte Analyse der
E-Maschine wird mit AVL FIRE™ M
durchgeführt und besteht in erster
Linie in der Magnetfeldberechnung.
Die daraus am Luftspalt resultierenden
Kräfte dienen als Anregungen in
der Rotordynamik und NVH Simulation
in AVL EXCITE™. Zusätzlich
werden die Kupfer, Eisen und Magnetverluste
ermittelt, die wiederum
als Wärmequellen in der thermischen
Analyse der E-Maschine dienen. Bei
dieser werden über den Multi-Material
Ansatz sowohl die Temperaturen
im Kühlmedium (Luft, Wasser oder
Öl) als auch in den Strukturteilen in
einem Modell gemeinsam berechnet.
Aufgrund der hohen Betriebsdrehzahl
benötigen alle E-Antriebe
zumindest ein einfaches Untersetzungsgetriebe,
das mithilfe von AVL
EXCITE™ exakt simuliert wird. Die
berechneten Zahneingriffskräfte dienen
einerseits als Anregungen für die
Akustiksimulation und werden andererseits
als Eingabegrößen für die
Festigkeitsbeurteilung
verwendet.
FAHRZEUGINTEGRATION
Sobald die detaillierte Auslegung
der Einzelkomponenten abgeschlossen
ist, erfolgt die virtuelle Integration
in die Sub-Systeme mittels AVL
CRUISE™ M. Eines dieser Sub-Systeme
ist das elektrische Netzwerk.
Hier gilt es, die Hochvoltbatterie mit
dem dazugehörigen Batteriemanagementsystem
BMS, die E-Maschine
mit der Leistungselektronik sowie
DC/DC Konverter mit dem zusätzlichen
elektrischen Board-Netz gemeinsam
zu berechnen und zu beurteilen.
Ein wichtiges Sub-System
bildet der Kühlkreislauf. Dieser wird
unter Berücksichtigung des thermischen
Models der Batterie, der EMaschine
sowie der Leistungselektronik
ausgelegt. Der Antriebsstrang
stellt ein weiteres Sub-System dar,
dessen dynamisches Schwingungsverhalten
mit AVL EXCITE™ berechnet
wird. Diese Simulation dient
der Dimensionierung von Wellen und
Kopplungen und bildet eine wichtige
Grundlage für die Regelcharakteristik.
ECHTZEITMODELLE FÜR INTEGRATIONSTESTS
UND KALIBRIERUNG
Die in der Konzept- und Designphase
erstellten Simulationsmodelle werden
in weiterer Folge als Echtzeitmodelle
im Rahmen der Funktionsentwicklung,
bei Integrationstests sowie in der
Komponenten- und Fahrzeugkalibrierung
eingesetzt. <
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Die Systemmodelle begleiten die
Fahrzeugentwicklung von der
Konzeptphase bis zur Kalibrierung.