Внедрение цифрового моделирования позволило практически в полтора раза сократить сроки разработки и вывода на рынок новых моделей электротранспорта, при этом существенно снизив количество необходимых натурных испытаний. Об этом рассказал Андрей Келлер, профессор, доктор технических наук, член Ассоциации автомобильных инженеров России, выступая в преддверии II Международного форума Автонет.
За последние 20 лет цифровое проектирование и моделирование динамики движения автомобиля стали неотъемлемой частью работы разработчиков в автомобильной промышленности. Если раньше создание новой модели требовало множества испытаний физических прототипов, то сейчас значительная часть тестирования проводится в виртуальной среде.
При этом Андрей Келлер отмечает, что полностью отказаться от натурных испытаний пока невозможно: «В автомобилестроении на данный момент нельзя перейти только к цифровому моделированию. После этапа цифрового проектирования необходима разработка нескольких прототипов, обычно 2-3 образцов, чтобы прийти к предсерийной модели для опытно-промышленной партии».
Переход на электротранспорт существенно изменил подходы к моделированию. Хотя базовая конструкция автомобиля осталась прежней — энергетическая установка, шасси, кузов, электрооборудование и дополнительное оборудование — физические процессы в электромобиле принципиально отличаются от происходящих в автомобилях с двигателем внутреннего сгорания.
Если в традиционном автомобиле основное внимание уделялось процессам преобразования тепловой энергии в механическую, то в электромобиле на первый план выходит моделирование электромеханической системы. «Мы рассматриваем электродвигатель как идеальный источник энергии, но на самом деле это сложная динамическая система со своими нелинейными характеристиками, которые необходимо учитывать», – поясняет эксперт.
Новые задачи появились и в области моделирования климатического комфорта. В традиционном автомобиле источником тепла служил двигатель внутреннего сгорания, а в электромобиле потребовались новые подходы к созданию климатических установок для обеспечения комфортной температуры как в жару, так и в холод.
Особое значение приобрело моделирование взаимодействия электромобиля с окружающей средой. В отличие от автомобилей с ДВС, электромобили показывают лучший запас хода в городском цикле благодаря возможности рекуперации энергии при торможении. Точное прогнозирование этих процессов требует создания сложных алгоритмов управления.
По словам профессора Келлера, качество исходного проектирования и применяемых математических моделей напрямую влияет на эффективность электромобиля: «Разница в запасе хода в городском и загородном цикле существенно зависит от класса автомобилей. Например, у BMW i4 eDrive35 GranCoupe эта разница меньше, чем у недорогих моделей автомобилей (в частности Chevrolet Bolt EV), что связано в том числе с качеством проектирования».
Цифровое моделирование также играет ключевую роль в разработке систем управления электроприводом. То, что в обычном автомобиле было предопределено механической связью, в электромобиле требует создания сложных алгоритмов, связывающих положение педали с выходным моментом электромеханической передачи.
Новым направлением стало моделирование процессов в аккумуляторной батарее, включая систему термоменеджмента для поддержания оптимального температурного режима. Все эти факторы в совокупности изменяют внутреннюю систему базовых процессов движения электромобиля и требуют более сложных математических моделей.
Более подробно вопросы развития электротранспорта будут обсуждать на II Международном форуме Автонет «Развитие электротранспорта в России – от концепции к технологическому суверенитету», который пройдет 3 декабря 2024 года в Московском Политехе. В форуме примут участие более 100 ведущих экспертов отрасли. Участники обсудят стратегические перспективы производства электротранспорта до 2030 года, развитие компонентной базы и программного обеспечения, вопросы зарядной инфраструктуры и подготовки кадров. Для представителей СМИ будет организована экскурсия по лабораториям Передовой инженерной школы электротранспорта Московского Политеха, включая демонстрацию Smart шаттлов и электромотоциклов MIG R2 и MIG V2.
