電動方程式車隊利用仿真技術提高效率

隨著?人們邁向全電動汽車未來，保時捷等原始設備制造商正在對一些有史以來速度最快、重量最輕的車輛進行敏捷性測試。世界上只有一?項比賽?，可以讓您看到電動汽車以每小時200英里的速度在城市街道上飛馳45分鐘，這就是ABB FIA E級方程式世界錦標賽。

E級方程式賽車不僅僅關乎動力，還關乎如何高效地利用動力來贏得比賽。在這里，速度最快與效率最高相吻合，損耗的測量單位不僅?僅是千瓦，?還會以毫秒?計算。為了應對這一全電動挑戰(zhàn)，一級方程式賽車的各個方面都經過了重新思考、重新設計和改造，以實現(xiàn)高性能、高效、可持續(xù)的比賽。

為了實現(xiàn)制勝的效率水平，Gen3的電動動力總成必須?面向廣泛的工作運行需求點?進行優(yōu)化。這些性能要求?涉及多個大洲不同地形的不同賽道，?而最終效率和速度的完美結合將決定一切。

保時捷99X Electric在2023年開普敦E-Prix比賽中完成一圈。泰格豪雅保時捷電動方程式車隊車手António Félix da Costa贏得了比賽

持續(xù)優(yōu)化實現(xiàn)更智能的能耗

保時捷賽車運動部門的Leonard Mengoni了解ABB FIA電動方程式賽車的挑戰(zhàn)，以及效率對未來電動賽車發(fā)展的影響。他是參與保時捷99X Electric Gen3電動方程式賽車電動動力總成持續(xù)優(yōu)化的多位設計工程師之一。他?以仿真?數(shù)據(jù)作為參考，?將?各種變量?納入考慮，以進行基準測試，并幫助?車輛在比賽中保持最高的效率。

Mengoni表示：“在比賽中，可能會出現(xiàn)不同的情況，例如安全車或全程黃燈，這將導致必須完成更多的圈數(shù)。一旦發(fā)生此類事件，驅動器的能耗目標就會被調整。我們還可以?監(jiān)測競爭對手?的情況，以估計他們正在使用的策略，并據(jù)此調整我們的策略?！?/P>

泰格豪雅保時捷電動方程式車隊的維修團隊在2023年開普敦E-Prix比賽中?，詳細介紹了支持保時捷99X Electric的技術細節(jié)

Mengoni的團隊定期查看動力總成組件的詳細模型，以確定保時捷99X Electric電機及其逆變器優(yōu)化和輕量化?的可能性。在此基礎上，該團隊將不斷地進行設計修改，從而在整個比賽中實現(xiàn)最高的效率，擁有高效的動力總成有助于泰格豪雅保時捷電動方程式車隊在比賽中超越競爭對手，因為他們可以?充分利用優(yōu)化節(jié)省的能量。

Mengoni指出：“通過將賽前仿真數(shù)據(jù)與練習期間在賽道上獲得的數(shù)據(jù)進行比較，我們可以評估對賽道條件（例如抓地力或溫度）的估計值是否與現(xiàn)實相符。利用數(shù)據(jù)分析這些差異并找出原因，使我們能夠改進仿真模型，并在比賽前調整整體策略。”

Ansys對保時捷的動力總成概念進行測試

保時捷99X Electric Gen3賽車的最新版本與其前代車型有顯著不同。它具有更高的功率驅動和能量回收能力，但電池容量較小，這要求該團隊在高功率密度和高效率之間找到合適的平衡點。

在開始?進行任何測試和驗證之前，?會對可能的硬件和軟件動力總成修改進行仿真，以判斷其潛力。在前期開發(fā)階段，仿真發(fā)揮著特別關鍵的作用，因為有許多技術和動力總成拓撲?方案可供選擇。在測試之前確定最有前景的方法，可確保團隊盡可能高效地利用測試時間。

在第九賽季開始之前，泰格豪雅保時捷電動方程式車隊將提高賽車的動力水平視為研究廣泛動力總成概念的動力。最初，在分析了不同的動力總成備選方案后，該車隊?仍無法決定采用哪種路徑。通過仿真重新審視分析?后，他們花了大量的時間進一步研究組件損耗是如何產生的細節(jié)，以及如何以最有效的方式對損耗進行建模。

保時捷99X Electric賽車在2023年開普敦E-Prix比賽的維修道上等候

泰格豪雅保時捷電動方程式車隊利用仿真技術進行了大量迭代工作，以開發(fā)一種幾乎在任何條件下都能高效運行的動力總成。具體而言，該車隊使用Ansys Maxwell 2D和3D進行電機仿真，因為它可提供許多自由度和模型中根據(jù)數(shù)據(jù)估算的參數(shù)。在Ansys專家的支持下，泰格豪雅保時捷電動方程式車隊能夠納入額外的損耗模型，并將逆變器的開關輸出電壓考慮在內。

Ansys Motor-CAD還可用于評估電機的熱性能，因為該團隊發(fā)現(xiàn)它可以提供快速而精確的結果。對于逆變器，該團隊將分析計算與Ansys Twin Builder中逆變器模型相結合，進行更詳細的計算和設計驗證。

如何在仿真驗證期間進行測量

在賽車環(huán)境中，每次仿真都必須通過測量進行驗證。每當在前期開發(fā)過程中使用仿真時，該團隊都會嘗試盡快驗證仿真，以確保它們包含所有相關的物理效應。總之，只要所研究的技術和材料在一定的差異范圍內，更準確的仿真驗證意味著從長遠來看更少的測量活動。

Mengoni表示：“在賽季開始之前，我們必須使用仿真來精確評估哪種概念或技術對新的動力總成系統(tǒng)有利。通過將仿真結果與來自測試臺和賽道的測量數(shù)據(jù)進行比較，我們可以進一步改進模型。對我們來說，提前掌握需要進行哪些修改非常重要，因為在賽季期間，我們只能通過軟件?方面的更新來改進賽車。”

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