AVLシミュレーションソフトウェアリリース 2024 R1

スタートおよびベースライセンス – アプリケーションに焦点を当てたパッケージ

AVL CRUISE™ Mは、300以上のコンポーネントを提供しており、基本ライセンスパッケージに分類され、電動化およびエンジン性能分野の高度な機能を扱うアドオンライセンスグループによって拡張されています。このバージョンのCRUISE Mでは、約260の基本コンポーネントのライセンスが分割されています。新たに導入されたライセンスグループ「スタート」には、電動化、ガス経路、冷却、熱および制御の領域から約170のコンポーネントが含まれています。基本パッケージの残りの90のコンポーネントは、冷媒、機械、および車両の領域を構成しており、専用の車両制御機能も含まれています。この新しいライセンスグループにより、アプリケーションのニーズに合わせてコンポーネントおよびライセンスの範囲をより正確に調整することができます。

登坂性能

車両の登坂性能は、特定の速度とギアで車両が登ることができる最大の道路勾配を表す指標です。この特性をシミュレーションすることで、関連するトルク源、ドライブトレイン、および車両自体の設計を調整するのに役立ちます。この特定のシミュレーションタスクを容易にするために、CRUISE Mは必要なすべての入力をまとめた新しい登坂コンポーネントを提供します。結果には、計算アプローチに関する洞察を提供する時間ベースのデータや、各ギアにおける車両速度に対する最大可能傾斜を示す登坂力の図表データが含まれています。CRUISE Mの登坂性能シミュレーションは、特定の基本的なパワートレイン構成に制限されず、BEV（バッテリー電気自動車）やHEV（ハイブリッド電気自動車）のレイアウトでもすぐに実行できます。

牽引力

車両の牽引力は、駆動輪から道路に伝達される力です。これは、トルク源の特性、ドライブトレインの損失、変速比、および車両自体の特性に依存します。このようなシミュレーションの設定を短縮するために、CRUISE Mは必要なすべての入力をまとめ、タスクの実行を担当する新しい牽引コンポーネントを提供します。結果には、等出力線、異なる道路傾斜に対する牽引抵抗、牽引力、および異なるギアで計算された牽引力から抵抗力を減じた余剰力に関するデータを含む新しい牽引フォルダーが含まれています。CRUISE Mの牽引力シミュレーションは、特定の基本的なパワートレイン構成に制限されず、BEV（バッテリー電気自動車）やHEV（ハイブリッド電気自動車）のレイアウトでもすぐに実行できます。

回路レベルのphダイアグラム – 初期条件のインタラクティブな調整

冷媒回路のphダイアグラムは、コンポーネントの動作条件とシステム全体の性能を最もコンパクトかつ説明的に要約したものの一つです。CRUISE Mは、シミュレーションの実行中および後処理の一環として、オンラインでphダイアグラムを提供します。不利な初期条件が追加の計算作業を引き起こすことを認識し、システムレベルで異なるコンポーネントの初期条件を調整するための手段が必要です。このバージョンのCRUISE Mは、回路レベルでのインタラクティブなphダイアグラムを使用してこのニーズに対応します。初期値を変更したい場合は、任意の動作ノードを必要に応じて位置を移動させるだけです。

プレート熱交換器パラメータ設定ウィザード

CRUISE Mは、ジオメトリ、圧力損失、および熱伝達の詳細なパラメータ設定を可能にする、カスタマイズされたプレート熱交換器（PHE）コンポーネントを提供します。この要求の厳しい作業をサポートするために、このバージョンのCRUISE Mには専用のパラメータ設定ウィザードがリリースされました。まず、PHEに関する基本的な幾何学情報と、異なる動作条件下での動作を特徴付ける測定データや他のソースからの参照データが必要です。次に、2ページ目で最適化したいモデルパラメータ（つまり物理現象）を選択できます。その後、実際のパラメータ設定プロセスを開始できます。「完了」ボタンをクリックすると、すべてのパラメータが自動的に本物のプレート熱交換器コンポーネントに転送され、任意の冷媒回路で使用できるようになります。

冷媒回路 – 速度と堅牢性の向上

冷媒回路の数値的な堅牢性と計算要求は、他の物理領域を超えています。現代の冷媒システムは、異なる熱源と熱シンク（例：乗客キャビン、バッテリー、電動モーター、ラジエーター）を組み合わせた複雑なネットワークを特徴としており、これらは加熱または冷却モードで交互に動作したり、アイドル状態にすることができます。冷媒媒体自体はその凝集状態を変えることを意図しており、密度の変動は3桁のオーダーに及びます。このバージョンのCRUISE Mは、そのようなシステムを効果的に、ほぼリアルタイムで計算シミュレーションする必要性に対応しています。システム勾配を評価するための分析方法の適用が既存の数値解法手順に組み込まれています。性能測定により、モデルサイズに応じて10％から40％の速度向上が確認され、結果は同一のままです。

AVL CRUISE™ M レシプロエンジンおよびロータリーピストンエンジン向けの新しいプレチャンバーコンポーネント

プレチャンバーは、火花点火エンジンの燃焼効率を向上させるために一般的に使用されます。AVL CRUISE™ M 2024 R1はこれを考慮し、新しいプレチャンバーコンポーネントを提供します。

新しいコンポーネントは、標準の燃焼室コンポーネントから知られているすべての明示的な燃焼モデル（テーブル、バイブ、２ゾーンマルチバイブ）、汚染物質形成および壁熱損失モデルを提供します。プレチャンバーを備えたモデルの設定は簡単です。ライブラリからシリンダーブロックコンポーネントを取り出し、プレチャンバー付きの直接または間接噴射のオプションを選択します。CRUISE Mは、燃焼室、バルブ、インジェクター、プレチャンバー、およびプレチャンバーオリフィスを含む正しいコンポーネントアセンブリを自動的に作成します。レイアウトは必要に応じてインタラクティブに調整できます。複数のプレチャンバーを含めることも可能です。

新しいプレチャンバーコンポーネントは、レシプロエンジンとロータリーピストンエンジンの両方に適用できます。

専用のインストール例では、ロータリーピストンエンジンの角度位置に応じて、3つの異なる燃焼室に交互に接続されるプレチャンバーの設定方法を示しています。

AVL CRUISE™ M AVL CRUISE™ M エンジニアリング強化シリンダーおよびウィザードの拡張

バージョン2024 R1では、ガソリンおよびディーゼルエンジン用のエンジニアリング強化シリンダーコンポーネントおよびウィザードにいくつかの機能が追加されました。

エンジニアリング強化型ディーゼルシリンダーは以下の機能を提供します：

• ライナー、ピストン、およびデッキへの壁熱損失分布に関する詳細な洞察を提供します。データは対応するデータバスチャネルに接続することで監視できます。
• 「サイクルあたりの燃料量」、「タイミング」、「エネルギー供給時間」の関数として、油圧噴射遅延のマップをパラメータ化できます。
• 「ポストn噴射：COからTHCへの比率補正」（n = 1,2,3）を、「サイクルあたりのポスト噴射燃料量」と「ポスト噴射タイミング」の関数として、手動排出精製ページでパラメータ化できます。
• 燃料噴射装置（FIE）の量を計算する際に圧力波を補正する新しいオプションを提供します。チェックボックスで有効にできます。
• 料カット後の排気温度の出力をPT1フィルターで平滑化することができます。

AVL CRUISE™ アフタートリートメントモデリングの強化

熱壁結合：熱電対の先端に与えられる温度は、排気ガスからの対流熱伝達と壁との伝導熱交換の結果です。流れのない浸漬条件下では、後者の効果が主要な役割を果たします。このバージョンのCRUISE Mはこの要件に対応し、隣接する後処理コンポーネントの熱壁結合を導入することで、壁温度モデルの精度を向上させます。

E-ヒーター：後処理コンポーネントの電気加熱が種変換性能に与える影響をモデル化するための新しいコンポーネントE-ヒーターが利用可能になりました。

後処理ドーサー：このバージョンのCRUISE Mでは、後処理ドーサーコンポーネントの入力ダイアログが変更され、対応するガス回路レベルで定義された注入可能な流体の仕様と結合されました。

触媒および粒子フィルター：触媒および粒子フィルターコンポーネントに新しいデータバスチャネルが導入されました。

AVL EXCITE™ M

AVL EXCITE™におけるシンプルなベルト接続

ベルト駆動は、内燃機関（ICE）およびハイブリッドパワートレインの重要な要素です。AVL EXCITE™ Power Unitで利用可能だったベルトジョイントが、現在AVL EXCITE™ Mに統合されています。ベルトは、プーリーの直接選択、3D視覚化、およびアニメーションを提供するマクロ内で定義されます。また、ベルトの特性の定義を一元化し、特定の値に基づいて剛性と減衰の仕様をサポートします。

自動シャフト（アン）バランシング

クランクシャフトや電動モーターローターなどのFE（有限要素）ボディを、ジオメトリと質量が変化する最適化ワークフローのためにサードパーティのFEツールを使用して凝縮することは、計算コストが高く、時間がかかる可能性があります。この新機能は、EXCITE Mソルバー内で構造マトリックスの適応を直接簡素化し、（アン）バランスマスを追加するための凝縮を繰り返す必要を排除します。以下の図は、EXCITE Mで不均衡質量を正確に配置することによって達成された、最初に不均衡なシャフトとディスクのバランシングを示しています。

ピストンアセンブリを一つの集中質量に結合

EXCITE Power Unitのクランクトレインモデルでは、ピストンとピストンピンの質量を別々のボディとして扱うのではなく、一つの集中質量として表現することがよくあります。現在、EXCITE MのICEアセンブリでも集中質量オプションが利用可能です。

AXHD接触方向の拡張

これまで、Advanced Axial Slider Bearings（AXHD）では、サブコンポーネントのスラストプレートとフラスタムの接触方向と向きが結合されていました。これにより、負の方向に接触方向を確立するためにコンポーネントを手動で回転させる必要がありました。現在、接触方向は分離され、コンポーネントを回転させることなく直接調整できるようになりました。

フラスタムの場合、接触方向はジオメトリに基づいて自動的に設定されます。適切な接続を確立するために回転は必要ありません。

HDジョイント用の摩耗解析アプリ

EXCITE Mアプリライブラリに新しい摩耗解析アプリが導入されました。このアプリは、HDジョイントグループ（高度なラジアルスライダーベアリング、高度なスライディングガイド、および高度なアキシャルスライダーベアリング）の摩耗ワークフローの設定を可能にします。この摩耗解析ワークフローの主な利点は、パラメータ設定の自動化、ケース定義、ジョブの送信、および前のケースの結果に基づいた表面摩耗プロファイルの更新です。

摩耗解析ワークフロー – 最大摩耗深さの制限

最大摩耗深さには以下の3つのオプションがあります：

• 自動 – 各イテレーションごとに自動的に計算され、シミュレーションされた摩耗深さが複合サミット粗さ値を超えないようにします。
• なし – 選択された各ケースは単一のシミュレーションイテレーションでシミュレーションされ、摩耗深さの結果は適切な累積時間でスケールされます。
• ユーザー定義 – 最大摩耗深さの値を手動で設定します。

摩耗解析ワークフロー – ケース実行

ケース実行には、並列と逐次の2つのオプションがあります。逐次ケース実行では、ケースを実行する順序を指定でき、実際の運用条件（例えば、テストベッドや現場で）をシミュレートします。前のケースの結果として得られた摩耗プロファイルが次のケースの入力として使用されます。並列ケース実行は最も迅速なオプションで、ケースが並列に送信され、要求された運用時間の割合を使用して摩耗プロファイルが計算されます。各並列実行の終了時に、各ボディの摩耗プロファイルが合計され、次の並列実行のケースの入力として使用されます。

信号プロパティの完全サポート

EXCITE Mの多くのコンポーネント（センサー、機能、インターフェースコンポーネント、いくつかのジョイントなど）には、各入力および出力信号の特定のプロパティを示す信号セクションがあります。以前は、これらの設定は一部のコンポーネントのみ部分的にサポートされていました。このリリースでは、スケール、シフト、およびデフォルト値のプロパティがすべてのコンポーネントで完全にサポートされるようになり、EXCITE Mの全体的な信号ネットワークが改善されます。

MFCベースモデル

電磁界計算（MFC）ベースのモデルが電気励磁同期モーター（EESM）向けに導入されました。これらは、アプリライブラリで利用可能なEMCモデルアシスタントを使用してインポートされる、完全なステーターおよび励磁電流範囲またはそのサブセットにわたる磁気静的シミュレーションに基づいています。MFCベースのモデルパラメータは評価され、eモーターファイルに保存されます。代わりに、線形および飽和基本波モデルをパラメータ化することもできます。

MFCベースのモデルのパラメータ空間は4次元であり、ローターの角位置、2つの変換されたステーター電流、および励磁電流をカバーします。データ量が比較的多いため、ローターの偏心は考慮されていません。

強化された時間周波数解析 AVL COMPOSE™

信号内容をより良く表現するためには、高周波数に対して高い時間分解能、低周波数に対して低い時間分解能が必要です。この特性は、ウェーブレット変換（WT）によって達成されます。ウェーブレット変換は、時間内で位置を変更する（平行移動）だけでなく、時間的な拡張（スケーリング）も変更する、より抽象的なウィンドウ関数（数学的には畳み込みカーネル）を使用します。これにより、所望の変動する時間周波数分解能を可能にするスカログラムが生成されます。システム固有周波数や励起順序などの特定の周波数の局所化が増加し、シミュレーション量のより明確なグラフィカル表現が提供されます。

図は、電動駆動ユニット（EDU）のランアップシミュレーションからの構造応答のスカログラムを示しています。電動モーターによって課される順序の進化と、システムの固有周波数による局所的な増幅が詳細に描写されています。WTの実装は、適用された方法の特性によって影響を受ける可能性がある領域（「影響の円錐」、COI）を強調し、結果の評価から除外する必要があります（右下および左下の角に破線の白線で示されています）。

AVL EXCITE™ Power Unit

AVL EXCITE™ M 拡張へのエクスポート

EMCジョイントを使用したモデルをEXCITE Mに簡単に移動できるようになりました。電動モーター制御および供給アセンブリの構成とパラメータを含むすべての設定がシームレスに転送されます。

PMSMのスキューに対するEモーターツールのサポート

以前は、EXCITE M シミュレーションにおいて、磁力結合（MFC）法に基づくモデルのみがスキューの詳細なシミュレーションを含んでいました。現在では、すべてのPMSMモデルが、線形、V字型、または任意のスキューを処理できるようになりました。各セクションの長さと標準的な機械角度からのオフセットを簡単に定義できます。

飽和（2D）基本波モデルおよびマップベース（効率）モデルは、利用可能なマップからマルチスライスアプローチが評価されるため、追加のシミュレーション労力は最小限です。線形基本波モデルおよびマップベース（トルク/歯力）モデルは、必要なスライスを自動的に設定し、合計された機械パラメータを評価します。

プロジェクト所要時間の大幅な短縮と正確な物理モデルが、このリリースの革新の主な焦点です。最新リリースのハイライトについては、バッテリーソリューションエリアをご覧ください。

電気化学バッテリー - ヒステリシスモデル

リチウムイオン電池の電気化学的擬似2Dモデル（P2D）では、開回路電位（OCV）曲線の特性ヒステリシスなどの材料特性を考慮することが重要です。AVL CRUISE™ Mのこのバージョンでは、2つの別々のOCV曲線を使用してOCVヒステリシスを考慮することが可能になりました。CRUISE Mの材料データベースは、リチウム化と脱リチウム化のための別々のOCV曲線を処理する機能を提供することで、ヒステリシスモデリングをサポートします。

電気化学バッテリー – 粒子サイズ分布

1つの代表的な粒子のみを考慮する電気化学的擬似2Dモデルは、特に高負荷条件下で測定された放電容量と比較して大きな偏差を示しました。この問題を解決するために、このバージョンのCRUISE Mは、材料データベースおよび電気化学バッテリーコンポーネント自体の一部として、粒子サイズ分布（PSD）の影響を考慮する可能性を拡張しました。材料データベースでは、対数正規分布または正規分布の入力を選択するか、表ベースの仕様を選択できます。

開回路電位ヒステリシスおよび粒子サイズ分布の現象論的モデリングに加えて、CRUISE Mは可変固体拡散の詳細なシミュレーションも含んでいます。これらの3つの新機能により、LFPまたはSiが支配的な電極のモデリングに十分対応できます。

電気化学バッテリー – 電極バランシングウィザード

新しい電極バランシングウィザードが既存のウィザードコレクションに追加されました。これは、正確なP2Dモデルの効率的なパラメータ化を促進するために、既存のEISウィザードを補完します。このウィザードは、半電池および三電池電極測定のデータを使用して、電極容量および開回路電圧を記述する基本的な電気化学バッテリーモデル（ECB）パラメータのパラメータ化をサポートします。

電気化学バッテリー – BPX（Battery Parameter eXchange）インポート

物理ベースのリチウムイオン電池モデルのオープン標準が、2022年にファラデー機関によって発表されました（ファラデー機関、bpxstandard.comを参照）。Battery Parameter eXchange（BPX）標準は、Doyle-Fuller-Newman（DFN）およびシングルパーティクルモデル（SPM）で使用できるパラメータをカバーしており、アノード、カソード、電解質、およびセパレータ材料の主要なバッテリーパラメータを含んでいます。

このバージョンのCRUISE Mには、ユーザーが人間が読めるJSONファイルを読み込んで電気化学バッテリーモデルをパラメータ化できるBPXインポートウィザードが提供されています。パラメータはCRUISE MおよびAVL FIRE™ Mの材料データベースに転送され、新しいユーザー固有の材料として保存されます。

PyBaMMを使用してバッテリーモデルに取り組んでいるエンジニアは、バッテリーセルを超えてシステムシミュレーションに進むことができます。

円筒形バッテリーモジュールコンポーネント

CRUISE Mの円筒形バッテリーモジュールは、冷却チャンネルをより詳細にモデル化するための機能拡張を強化しました。このバージョンでは、バッテリーセルと冷却チャネルの間に配置された熱インターフェイス層を設定することが可能です。

CRUISE Mはすでに、パウチセルおよびプリズマティックセルの熱暴走イベント中に隣接するセル間の熱伝播を評価および査定する機能を提供しています。このバージョンでは、この機能が円筒形モジュールコンポーネントに拡張されました。また、ポッティング材料を介して隣接する円筒形セル間の熱伝播を考慮することも可能です。

等価回路モデル（ECM）バッテリー

フルパルスフィッティング バッテリーパラメータ化ウィザードによって提供されるフィッティング精度は、電流パルス中の電圧応答を考慮することで新たなレベルに引き上げられました。

これにより、放電または充電パルスからのデータを個別にフィットさせるか、両方の組み合わせで作業するかを選択できるようになりました。新しいオプション「フルパルスフィット」は、パルスおよびリラクゼーションフェーズの両方の電圧をフィットさせることができます。この2段階のアプローチでは、最初のリラクゼーション電圧がフィットされた後、生成されたパラメータがパルス電圧のフィッティングによって洗練されます。

AVL CRUISE™ M におけるバッテリー熱解析

このバージョンのCRUISE Mは、CFDコードから知られている範囲を提供しながら、システムレベルのシミュレーションの使いやすさを維持する新しいパウチセルコンポーネントを導入します。

CRUISE Mの電気化学バッテリーコンポーネントは、多物理および多次元です。詳細な電気化学は、コレクタープレートの電流分布の2Dモデルおよび3D熱モデルに組み込まれています。パウチセルコンポーネントは、CADモデルを必要とせずにセル配置およびタブ位置の調査をサポートします。

AVL FIRE™ Mにおけるバッテリー熱解析

FIRE Mは数年ぶりに最大のアップデートをしました。これらのアップデートは、特にバッテリーパックに見られるような大規模で複雑な形状を対象としています。また、ワークフローのすべての部分を含みます：新しい前処理の柔軟性、シミュレーション速度と機能、および後処理速度。

これは、FIRE Mのバッテリー熱暴走ワークフローにも適用され、その基本構造が完全に見直され、ユーザーの使いやすさと調整可能性を向上させるための重要なアップデートと新機能が追加されました。

バッテリーの熱暴走 - 固体化学

バッテリーセル内の熱放出は、FIRE Mで固体化学機能を使用してモデル化することができます。ユーザーは、バッテリー内の成分（例えば、カソード、アノード、SEIなど）の分解、融解、および反応による熱放出を予測的にモデル化するための反応機構を提供できます。これらの機構は、代表的な種（例えば、アノードは一つの種）としてのバッテリー成分の詳細な化学計算と、それぞれの反応機構における熱放出を利用します。

バッテリーの熱暴走 – ブレークダウン電圧

ベントガス自体が、電流を運ぶ2つの部分間のブレークダウン電圧を低下させる可能性があり、その結果、アークのリスクが増加します。FIRE Mの新しいリリースでは、選択されたベントガス種に関してブレークダウン電圧を計算することが可能です。

SOxCシステム・ジェネレーター

固体酸化物スタックとバランスオブプラント（BOP）システムモデルのセットアップは、必要なスタック構成、媒体供給コンポーネント、そのサイズ、配置、および過渡シミュレーションを実行するための制御に関する専門知識を必要とする困難な作業です。

現在のAVL CRUISE™ Mのリリースでは、SOxCシステムジェネレーターを使用してそのようなモデルのセットアップを容易にします。最も簡単なアプローチでは、必要なのは2つの単一スタック特性、つまりアクティブセル面積とスタック内のセル数だけです。オプションの入力ブランチでは、スタック内で発生する反応化学の詳細を構成することができます。その構成により、スタックを操作するのに十分な簡略化されたシステムモデルを効率的に作成できます。

オプションとして、ブロワー、熱交換器、酸化触媒、および完全なシステムを操作するための制御を備えた、より詳細な標準BOPシステムモデルを生成することができます。推定されたコンポーネントパラメータを備えた自動生成モデルは、すぐに実行可能です。専用のシミュレーションダッシュボードと組み込みの結果プレビューを提供します。

化学平衡 - 動力学的自由種変換

化学平衡（CE）の計算は、気相およびそれ以外の化学反応が種の変換に与える影響を評価するための確立された方法です。
このバージョンのCRUISE Mでは、新しい化学平衡コンポーネントを使用してCE計算を実行でき、プレナム、準次元パイプ、および固体酸化物スタックコンポーネントで化学平衡を計算するオプションがあります。CE計算を有効にすると、計算の構成ステップを案内されます。

CE計算全体は、Canteraパッケージの助けを借りて実行され、非ガス反応パートナーの存在に応じて単相および多相平衡を提供します。CEアプローチの適用性は、燃料改質器およびアフターバーナー触媒の動的変換計算をCE計算に置き換えることができる固体酸化物燃料電池（SOFC）システムモデルで検証されています。

CE機能は、スタック内部の燃料改質反応の影響を考慮するために、SOxCウィザードにも組み込まれています。シンプルなサンドボックスインストール例と実際のSOFCシステムデモモデルが用意されており、迅速に開始することができます。

種分離器 – カスタム反応モデリング

CRUISE Mは、化学平衡コンポーネントやスタックコンポーネントなどの専用コンポーネントを通じて、ガス種を含む化学反応または電気化学反応のモデリングをサポートします。ただし、これらのライブラリコンポーネントでは完全にカバーされていない反応の配置もあります。

このバージョンのCRUISE Mは、新しい種分離器コンポーネントの導入により、この制限を解除します。ライブラリから取り出し、プレナムおよび準次元パイプコンポーネント、選択された転送コンポーネントにサイドフロー構成で接続できます。種分離器コンポーネント内で、ガス経路から排他的に追加または除去する種を選択できます。

分離質量流量をコンパイルされた関数コンポーネントに接続すると、あらゆる種類の化学反応をモデル化するためのすべてが手元に揃います。水素をガス流から分離する方法とカスタム燃料電池スタックをモデル化する方法を示す2つのインストール例があります。これらのモデルは、インスピレーションを得るために一見の価値があります。

高温PEM燃料電池

高温PEM燃料電池（HT-PEMFC）は、従来の低温燃料電池に代わる興味深い選択肢です。これらは最大200°Cの温度で動作し、供給される水素の不純物に対して感度が低いことが知られています。

CRUISE Mは、高温用途向けに電気化学性能を調整した新しいHT-PEMFCスタックモデルを導入しています。これには、ネルンスト方程式の定式化と、液体水の存在を考慮しないオーミック損失および輸送損失の計算が含まれます。

このモデルは、異なる温度、供給ガス濃度、および供給質量流量比での分極曲線などの文献データで検証されています。比較結果は非常に良好であり、温度依存性や活性化損失のスケーリングに関するモデルの適応を確認しています。

モデルパラメータの識別は、既存のPEMFCスタックウィザードによって完全にサポートされています。HT-PEMFCの迅速な開始には、対応するインストール例を参照してください。

化学的PEM燃料電池の劣化 – 速度と堅牢性

CRUISE Mの化学燃料電池劣化コンポーネントは、さまざまなカソード触媒および膜の劣化現象を調査するための包括的で強力なアプローチを提供します。これには、炭素腐食、白金粒子の分離および凝集、ならびにフェロスイオン（フェントン反応）との反応を介してH2O2から生成されるOHラジカルによるイオノマーの劣化などの影響が含まれます。

ご想像の通り、これらの現象の背後にある反応および輸送モデルの計算要求は、シミュレーション時間に大きく影響を与える可能性があります。このバージョンのCRUISE Mは、構成方程式のセットに適用される分析手法を導入し、数値手順をサポートすることで、精度を変えずに計算速度を20％から40％向上させます。

PEMFCスタックモデルと閉ループで劣化モデルを実行する、数百時間の物理的運転時間をカバーするエージング調査も効率的に処理できます。

PEM燃料電池スタックウィザード – 柔軟性の向上

このバージョンのCRUISE Mは、既存のPEMFCスタックコンポーネントからパラメータ化プロセスを開始し、パラメータ化手順を再訪、修正、および再実行したい場合に備えてすべての参照データを保存できるようにする、アップグレードされたPEM燃料電池スタックウィザードを提供します。この新しいアプローチは、暗黙的に1つの重要な強化を提供します。材料特性を含むすべての初期設定スタックモデル設定とパラメータは、ウィザードによって引き継がれ、パラメータ最適化プロセスで考慮されます。もちろん、動作するPEMFCスタックモデルを生成することも引き続きサポートされています。

PEMおよび固体酸化物燃料電池システム – 監視および制御のためのチャネル

CRUISE MのPEMおよび固体酸化物燃料電池モデルをHiL環境で効率的に運用するために、このバージョンのCRUISE Mはシステム監視のためのより広範なチャネルセットを提供します。これには、例えば、スタック圧力降下、露点温度、比熱およびプラナムおよびガスノードコンポーネントの断熱指数、最小および最大チャネル質量流量、準次元パイプコンポーネントのレイノルズ数および動粘度、プラナム質量などが含まれます。

新しいチャネルは燃料電池システムの監視範囲を拡大するだけでなく、コンパイルされた機能コンポーネントにおける制御戦略の実装も容易にします。

燃料電池および電解槽スタックモデルの自動キャリブレーション

このバージョンのAVL FIRE™ Mでは、測定された分極曲線に基づいて多物理ベースの燃料電池および電解槽スタックモデルを自動的にキャリブレーションすることができます。分極曲線の各領域（活性化、オーミック、輸送）に対して、特定のモデルパラメータセットが効率的に最適化され、統一されたスタックモデルパラメータセットが得られます。統一されたモデルパラメータ値セットにより、測定された分極曲線の全体が高精度で一致し、さらに測定でカバーされた元のパラメータ空間を超えた外挿能力も提供します。

機械的膜劣化モデル

このFIRE Mのリリースでは、PEM燃料電池膜の機械的劣化に対処するために特別に設計されたモデルを導入します。このモデルは、クランプ圧力、水分含有量の変化、および温度に焦点を当てて、膜の耐久性に影響を与えるさまざまな要因を考慮しています。

PEM燃料電池が動作するにつれて、水分含有量と温度の変動により膜が膨張および収縮します。これらの変化は、膜の全体的な完全性に影響を与える緊張と変形エネルギーを生み出します。もともと粘性材料のために開発されたEyringモデルに基づいて、このモデルを拡張し、PEM燃料電池膜に特有の熱効果とクリープ挙動を組み込みました。

液体および溶解水処理の改良

このFIRE Mのリリースでは、低温燃料電池、電解槽、および水素圧縮機の触媒層における液体および溶解水の処理のためのモデル改良が利用可能になりました。

低温PEM燃料電池およびPEM水素圧縮機では、液相と溶解相の間の質量移動のために個別の移動係数が使用されます。

PEMおよびAEM電解槽では、液相の個別の平衡水分含有量が追加で使用されます。これは通常、温度に依存します。溶解相への水質量移動における液相の個別の考慮は、液体水が重要な役割を果たすケースでさらに改善された結果をもたらします。

モデル改良の主な効果は電解槽で観察され、液相から溶解相への質量移動がより現実的に処理されるため、シミュレーションされたセル性能の精度が向上します。

新しいフリーミアムAVLシナリオシミュレーター™の紹介

AVLシナリオシミュレーター™は、ASAM OpenSCENARIO® XML標準に基づいた完全自動化された大規模ADAS/ADテストのためのコスト最適化ソリューションです。柔軟でオープンなシミュレーションプラットフォームで計画および制御スタックを継続的に統合およびテストし、フィードバックループを高速化し、テストカバレッジを向上させます。

各テスト目的に最適な仮想プロトタイプを構築します。オープンインターフェースは、ADAS/ADソフトウェアや他のシミュレーションモデルやツールの容易な統合を可能にし、最大限の柔軟性を提供します。

高性能なオブジェクトベースのセンサーモデルは、リソース集約型の物理センサーシミュレーションを必要とせずに、計画および制御のスケーラブルなクローズドループテストを可能にする欠けていたピースです。オブジェクトベースのセンサーモデルは、ASAM OSI®（オープンシミュレーションインターフェース）標準をネイティブにサポートし、理想的なグラウンドトゥルースに幾何学的、現象学的、および/または統計的な効果を追加します。40以上のセンサーを搭載した仮想プロトタイプをリアルタイムよりも高速かつ高度に並列化してシミュレートします。シミュレーションの実行にはCPUのみが必要なため、数千の並列シミュレーションへのスケーリングが非常にコスト効率が高いです。

このツールのフリーミアムバージョンは、すべての機能を無料で使用できますが、1日に実行できるシミュレーションの数には制限があります。いつでもアップグレードして無制限のシミュレーションを利用できるようにし、専門家サポートチームへのアクセスや、認定された安全性論証ツールチェーンAVL SCENIUS™とのシームレスな統合を利用することができます。

最新のローンチイベントとウェビナーシリーズをお見逃しなく。

AVLシナリオデザイナー™ – OpenSCENARIO XML 1.3およびカスタム交通標識のサポート

新しいリリースにより、AVLシナリオデザイナー™は最新バージョンの標準であるOpenSCENARIO XML 1.3でシナリオの作成、インポート、検証、およびエクスポートをサポートします。もちろん、ユーザーはOpenSCENARIO 1.xのすべてのバージョンから選択することができます。

多くの改善とバグ修正に加えて、注目すべき新機能としてカスタム交通標識アイコンのサポートがあります。ユーザーが異なる国からの交通標識を含むOpenDRIVE道路ネットワークをインポートすると、ツールは常に交通標識の位置を表示し、マウスをホバーするとOpenDRIVEからのすべての情報が提供されます。シナリオデザイナーには現在、ドイツの交通標識の完全なアイコンセットが付属しています。他の国のアイコンセットは、シナリオデザイナーフォルダーにコピーするだけで簡単に追加できます。フォルダー名（国コード、改訂）およびアイコンファイル名（タイプ、サブタイプ）に基づいて、シナリオデザイナーは新しい交通標識アイコンを自動的に検出し、インポートされたOpenDRIVEマップに表示します。この新機能により、国際的なユーザーはローカライズされたコンテンツの視覚化を簡単に改善するための完全な柔軟性を得ることができます。

新しいAVL VSM™リリースは、乗用車へのオフロードシミュレーションを拡張し、商用車向けの車両モデルファクトリー機能を含みます。

新AVL VSM™乗用車向けオフロードシミュレーション

異なる市場の乗用車のオフロード性能は、今後数年間で向上することが期待されています。これは、市場に出回っているクロスオーバーやSUVモデルの増加と新技術の使用に関連しています。ICE車両に特別で高価なハードウェアと制御が必要な改善は、(P)HEVおよびBEVの新しい制御機能のみで行うことができ、多くの場合、ハードウェアはすでに利用可能です。

土、砂、泥、雪道などのオフロード条件でのテストは、実際には非常に困難です。これは、土壌の変形や天候条件に基づいてトラックの状態が常に変化するためです。異なるテスト日ごとに道路の状態が異なるため、車両の開発、制御のキャリブレーション、および検証が困難になります。信頼性の高いテスト条件を提供するために、AVL VSM™ 2024 R1は乗用車向けにもオフロード機能を導入します。

このソリューションは、オフロードの仮想開発、キャリブレーション、およびテストのための一貫した再現可能な土壌条件を可能にします。事前定義された道路、土壌条件、タイヤ、および車両テンプレートが含まれており、これらがVSMパワートレインオプションおよび車両制御モデルと組み合わされると、効率的なワークフローと高いシミュレーション精度が実現します。よく知られているリアルタイムVSM機能はオフロードのトピックにも適用され、XiLの使用を可能にします。

 Vehicle Model Factoryは商用車にも対応

VSMは2021年にVehicle Model Factoryの初公開を行い、乗用車モデルの構築と検証に焦点を当てました。それ以来、その貢献の拡張と改善はVSMロードマップに従い、シミュレーションコミュニティが要求するさまざまな車両システムの識別を簡単なワークフローでサポートしています。新しいVSMリリースは、成功した車両モデルファクトリー機能を商用車に拡張します。

ゼロから完全な車両モデルを設定し、初期の開発およびテスト活動が始まる前に検証することは、もはやコストと時間のかかる作業ではありません。これは、商用車向けの人工知能を含む初の公開リリースです。走行損失、電動駆動ユニット、バッテリー、または内燃機関、ステアリングおよびブレーキに関連するパラメータは、道路/試験場の測定データから自動的に識別されます。

既存の測定データを再利用してシステムや車両全体を自動的に構築および検証することができるほか、使いやすいデータ収集セットアップを使用して新しいテストを実行することもできます。例えば、SAE1939標準に準拠したシステムや、テスト対象車両に関連する特定のDBCファイルを使用することができます。GPSデータもインポートできるため、一般的に統合されている常設車両ロガーの使用を含む多くの代替手段が可能です。

車両テンプレートジェネレーターがAVL VSM™の一部としてリリース

初期開発段階や車両入力データや測定データが利用できない場合、モデル構築プロセスは既存のVSM車両テンプレートを開発、最適化、およびテストの開始点として利用することができます。これらのテンプレートの変更が必要な場合、ユーザーエクスペリエンスが重要な役割を果たし、通常適用されます（測定データが不足しているため、車両モデルファクトリーが使用できないことを考慮）。

一部のユーザーは、年々増加する複雑さのため、すべての車両システム（例：シャシー、パワートレイン、バッテリーなど）に精通していない場合があります。VSMと完全に統合された新しいソリューションを提供するために、車両テンプレートジェネレーターを開発しました。期待されるKPI（物理的な結果、例：0-100 km/hの時間）と境界条件を定義することから始め、人工知能モデルが車両パラメータを最適化して期待される結果に一致させます。

これは単独の方法ではなく、既存の入力データや車両モデルファクトリーでの部分的な測定と組み合わせて使用することができます。逆に、新しい車両テンプレートジェネレーターは車両モデルファクトリーの補完として使用することができ、測定データが不足している場合には、その特定の不足部分に適用することができます。これにより、仮想車両モデルの作成と検証のための最も効率的な方法を確立します。

AVL VSM™はAVL vSUITE™の一部としても利用可能

VSM 2024 R1（アドオンを含む）は、vSUITE 2024 R1の一部でもあり、ユニークなオールインワンソリューションで車両システムのシミュレーションと最適化を強化します。

「シェル」オプションを使用せずに薄い埋め込みボディを処理

ラメユーザー定義パータEMB_KEEP_SHELLSを「1」に設定すると、CFDメッシュで解決されない埋め込みボディの形状が人工的に厚くなります。これにより、埋め込みボディのすべての表面に少なくとも1つの完全な固体セルが存在することになります。図1に示されているように、この新しい処理により、薄い部分の解像度が大幅に向上し、予測される気流場が改善されます。 注意: ボディに「シェル」オプションが有効になっている場合、埋め込み体の表面に交差するすべてのセルは「完全な固体」に設定されます。

埋め込みボディ表面における3D結果の改良された補間

埋め込みボディを使用する場合、ユーザー定義パラメータ「EMB_3DRES_SURFACE_NODE_VALUES」を「1」に設定すると、特定の量の3D結果をボディの表面メッシュ上で直接取得できます。これは、ソルバーで表面メッシュノードの値を表面の境界にある周囲の混合CFDメッシュセルから補間することで行われます。混合セルとは、固体体積分率がゼロより大きく、1未満のセルです。

しかし、ノードを含む表面要素が混合セルと交差していない場合、ボディ表面ノードが補間値を取得できないという潜在的な問題がありました。これは通常、図2（左）に示されているように、細かいボディ表面メッシュと粗いCFDメッシュで発生しました。この問題は、2回目の補間ステップで周囲の表面ノードからそのようなノードの値を補間することで修正されました。以下の図はその違いを示しています。左側は補間が失敗した角、尾、かかとの先端に青い斑点がある古い補間で、右側はこれらの斑点を除去した新しい補間です。

PreonLab向け、選択ベースの3Dトランジェント気流の効率的なエクスポート

セル選択に制限された3D結果出力は、要素ペインで「3D結果」を右クリックし、「新しい3D結果」または「3D結果」の横にある「+アイコン」を選択することで定義できます。この出力は、標準の3D出力とは独立して、results/selフォルダー内の別々のサブフォルダーに書き込まれます。

選択はメッシュ選択またはデータムオブジェクトとして指定できます。さらに、カスタム出力頻度を有効にすることができ（この場合、グローバル3D結果の出力頻度がこの選択に対して上書きされます）、特定の選択に対してのみ出力が必要な場合は標準出力をオフにすることができます。これにより、PreonLabシミュレーションに必要な定常またはトランジェント気流データ（Ensight単一ファイル形式で書き出される）の非常に効率的な生成が可能になります。