【電動車】電動車軟體使越野冒險邁向大眾化

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發佈日期 2022-08-02


【電動車】電動車軟體使越野冒險邁向大眾化

電動汽車 (EV) 已經在重塑我們所知道的關於駕駛的一切,大家都預測在不久的將來我們會看到多少變化。生物辨識、個人語音助理和可以幫助您找到好停車位的自動停車功能都已漸漸實現,但是對於我們這些喜 歡開車的人來說,未來會是怎麼樣呢? 儘管有這些趨勢,但人們對休閒娛樂性質的駕駛體驗仍然很感興趣,這就是為什麼 Potential Motors 的共同創辦人兼執行長 Sam Poirier,正在將越野車電氣化,並透過軟體增強駕駛體驗。 

Poirier 最初對 EV 的興趣使他開拓了一條新道路。透過這項工作,Poirier 看到一般汽車產業正發生重大轉變,邁向電氣化且不僅侷限於硬體,所以他決定利用這一點將此技術應用到越野車的領域。 

Poirier 現在希望加強,而不是減少駕駛員與環境之間的越野互動。其中的訣竅就是添加一層軟體,以在極端條件下輔助駕駛車輛。該軟體應根據駕駛員的技術水平做出相對的反應,而不會削弱駕駛在泥沼和岩石 地形中的控制感。透過 Ansys 模擬軟體蒐集數據此一重要步驟,得以幫助釐清這種互動式體驗應該是什麼樣子。 

模擬大塊岩石和泥漿沼澤

在發布之前對負載狀況進行可靠的測試是整個軟體開發的核心。越野車在行駛時需要能夠承受一些相當大的負載,因為它們將在岩石上上下移動,從而給懸吊系統和車架帶來很大的應力。Potential Motors 已經能夠使用 Ansys Startup 計畫中的工具對所有相關的問題進行建模,並確保車輛的結構能夠在不同的負載條件下保持穩定。 

存取 Ansys 軟體對於測試負載狀況,和其他對推進整體車輛設計等至關重要的領域非常有價值。它使 Potential Motors 的工程師了解了車輛如何在崎嶇的越野環境中前行。如果沒有模擬,要做出這樣的決定 將需要數小時的人工計算,來檢查和驗證設計是否適合越野使用。實際驗證涉及多個關鍵面向,包括底 盤、懸吊系統組件、電池堆設計和轉向系統,甚至延伸至車輛線束和乘坐人員的分布等等。 

在驗證過程中,Potential Motors 使用了許多 Ansys 工具來實現其目標,包括:

  • Ansys SpaceClaim 一 種使用者便利的 3D 電腦輔助設計 (CAD) 建模軟體,可輕鬆進行幾何前處理,以模擬懸吊系統、底盤和相關組件。 
  • Ansys Workbench 一 個模擬整合平台,可幫助團隊將所有設計疊代集中在一個地方。
  • Ansys Mechanical 一 有限元素分析(FEA) 軟體,可幫助辨識使用者介面中可用的熱元件,而無需使用指令。
  • Ansys Fluent 一 流體模擬軟體幫助他們解決大型且複雜的問題。
  • 與 SolidWorks 成功共享數據。

在 Potential Motors 使用模擬的工程師從共享工作站中,透過 64 GB 和 128 GB RAM 的 AMD Ryzen Threadripper 3990X,與具有 64 GB RAM 或更少 RAM 的六核 Intel i7 處理器上執行,以及 Amazon Web Services (AWS) ,視情況如果有需要的話。 

Exploded view of the Potential Motors platform with components highlighted

借助 Ansys Mechanical 對 EV 的電池技術進行測試

Potential Motors 透過使用 Ansys Mechanical 受益良多,因為他們至今工作上最重要的一部分就是評估車輛 負載,包括負載對電池堆的影響。而車輛電池模組安裝在實際的電池外殼上,也是越野車設計的一部分。 

電池堆外殼包括一個盒子,裡面裝有所有電子設備和電池模組。這個盒子中的每個電池模組都是獨立的, 需要向下安裝,然後連接到匯流排,匯流排是用於在車輛配電系統的輸入源和輸出端子之間分配電流的元 件。在這種情況下,還需要考慮周圍的佈線和電氣元件。重要的是,電池堆及其相關組件在車輛行駛時需保持穩定,以防止導致熱失控的短路,這可能接著產生煙霧、火災,甚至導致車輛爆炸。

「基本上我們能夠預先進行大量分析,實際上也針對圍繞電池堆的安裝方式進行了幾次設計疊代,」 Poirier 表示。「在意識到它不符合將要承受的負載要求之前,我們先提出了一個初始設計。使用 Ansys 模 擬軟體,真的幫助我們重新設計出更貼合我們整體設計策略的設計。」 

Potential Motors' simulation expert works with various simulation tools.

Ansys Mechanical 為防傾桿設計中的負載位移進行分類

Potential Motors 的車輛模擬工程師 Vincius de Almeida Lima ,非常熟悉 Ansys 模擬軟體。他運用 Ansys 模擬軟體來了解防傾桿 (ARB) 設計的最大偏轉。簡而言之,他想找出懸吊系統元件,在負載下可能發生的位 移程度,這樣的位移可能發生在某些動態的越野條件下。 

為此,Lima 首先在 CarSim 環境中運行了一個完整的車輛動力學模型,以獲得車輪中心懸吊系統的最大位 移。來自該模型的數據隨後被傳送到 Mechanical 中的詳細子系統模型,然後可以根據慣性效應將位移或 加速度作為邊界條件,應用到整個懸吊系統上(下臂、轉向和 ARB 或扭轉彈簧建模)的 FEA。

「ARB 是懸吊系統幾何結構不可或缺的一部分——它連接了同一軸上車輪之間共享的所有懸架元件,」 Lima 說。 「我們模型中的大多數連接點在第一次疊代期間都使用了 Ansys Mechanical 的剛體動力學求解 器。 如果我注意到有任何應力集中的狀況,我可以輕鬆地改變其接觸區域以得出更可行的設計。」

在 Ansys Startup 計劃的支持下,Potential Motors 很榮幸作為越野電動汽車技術的創新者,並同時加入電 動汽車電氣化 2.0 的行列。該團隊面臨的最大挑戰之一,就是對越野環境進行建模。為了克服它,需要混 合模擬和真實世界的數據:使用越野 EV 實體原型在真實世界測與蒐集數據,然後借助這些資料以驗證他 們的模擬。

 

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