電動(dòng)方程式車隊(duì)利用仿真技術(shù)提高效率

隨著?人們邁向全電動(dòng)汽車未來(lái)，保時(shí)捷等原始設(shè)備制造商正在對(duì)一些有史以來(lái)速度最快、重量最輕的車輛進(jìn)行敏捷性測(cè)試。世界上只有一?項(xiàng)比賽?，可以讓您看到電動(dòng)汽車以每小時(shí)200英里的速度在城市街道上飛馳45分鐘，這就是ABB FIA E級(jí)方程式世界錦標(biāo)賽。

E級(jí)方程式賽車不僅僅關(guān)乎動(dòng)力，還關(guān)乎如何高效地利用動(dòng)力來(lái)贏得比賽。在這里，速度最快與效率最高相吻合，損耗的測(cè)量單位不僅?僅是千瓦，?還會(huì)以毫秒?計(jì)算。為了應(yīng)對(duì)這一全電動(dòng)挑戰(zhàn)，一級(jí)方程式賽車的各個(gè)方面都經(jīng)過(guò)了重新思考、重新設(shè)計(jì)和改造，以實(shí)現(xiàn)高性能、高效、可持續(xù)的比賽。

為了實(shí)現(xiàn)制勝的效率水平，Gen3的電動(dòng)動(dòng)力總成必須?面向廣泛的工作運(yùn)行需求點(diǎn)?進(jìn)行優(yōu)化。這些性能要求?涉及多個(gè)大洲不同地形的不同賽道，?而最終效率和速度的完美結(jié)合將決定一切。

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

持續(xù)優(yōu)化實(shí)現(xiàn)更智能的能耗

保時(shí)捷賽車運(yùn)動(dòng)部門的Leonard Mengoni了解ABB FIA電動(dòng)方程式賽車的挑戰(zhàn)，以及效率對(duì)未來(lái)電動(dòng)賽車發(fā)展的影響。他是參與保時(shí)捷99X Electric Gen3電動(dòng)方程式賽車電動(dòng)動(dòng)力總成持續(xù)優(yōu)化的多位設(shè)計(jì)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(jìn)行基準(zhǔn)測(cè)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(huì)出現(xiàn)不同的情況，例如安全車或全程黃燈，這將導(dǎo)致必須完成更多的圈數(shù)。一旦發(fā)生此類事件，驅(qū)動(dòng)器的能耗目標(biāo)就會(huì)被調(diào)整。我們還可以?監(jiān)測(cè)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手?的情況，以估計(jì)他們正在使用的策略，并據(jù)此調(diào)整我們的策略。”

泰格豪雅保時(shí)捷電動(dòng)方程式車隊(duì)的維修團(tuán)隊(duì)在2023年開普敦E-Prix比賽中?，詳細(xì)介紹了支持保時(shí)捷99X Electric的技術(shù)細(xì)節(jié)

Mengoni的團(tuán)隊(duì)定期查看動(dòng)力總成組件的詳細(xì)模型，以確定保時(shí)捷99X Electric電機(jī)及其逆變器優(yōu)化和輕量化?的可能性。在此基礎(chǔ)上，該團(tuán)隊(duì)將不斷地進(jìn)行設(shè)計(jì)修改，從而在整個(gè)比賽中實(shí)現(xiàn)最高的效率，擁有高效的動(dòng)力總成有助于泰格豪雅保時(shí)捷電動(dòng)方程式車隊(duì)在比賽中超越競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，因?yàn)樗麄兛梢?充分利用優(yōu)化節(jié)省的能量。

Mengoni指出：“通過(guò)將賽前仿真數(shù)據(jù)與練習(xí)期間在賽道上獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，我們可以評(píng)估對(duì)賽道條件（例如抓地力或溫度）的估計(jì)值是否與現(xiàn)實(shí)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(jìn)仿真模型，并在比賽前調(diào)整整體策略?！?/P>

Ansys對(duì)保時(shí)捷的動(dòng)力總成概念進(jìn)行測(cè)試

保時(shí)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(qū)動(dòng)和能量回收能力，但電池容量較小，這要求該團(tuán)隊(duì)在高功率密度和高效率之間找到合適的平衡點(diǎn)。

在開始?進(jìn)行任何測(cè)試和驗(yàn)證之前，?會(huì)對(duì)可能的硬件和軟件動(dòng)力總成修改進(jìn)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(guān)鍵的作用，因?yàn)橛性S多技術(shù)和動(dòng)力總成拓?fù)?方案可供選擇。在測(cè)試之前確定最有前景的方法，可確保團(tuán)隊(duì)盡可能高效地利用測(cè)試時(shí)間。

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

保時(shí)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(shí)捷電動(dòng)方程式車隊(duì)利用仿真技術(shù)進(jìn)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(yùn)行的動(dòng)力總成。具體而言，該車隊(duì)使用Ansys Maxwell 2D和3D進(jìn)行電機(jī)仿真，因?yàn)樗商峁┰S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(shí)捷電動(dòng)方程式車隊(duì)能夠納入額外的損耗模型，并將逆變器的開關(guān)輸出電壓考慮在內(nèi)。

Ansys Motor-CAD還可用于評(píng)估電機(jī)的熱性能，因?yàn)樵搱F(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)它可以提供快速而精確的結(jié)果。對(duì)于逆變器，該團(tuán)隊(duì)將分析計(jì)算與Ansys Twin Builder中逆變器模型相結(jié)合，進(jìn)行更詳細(xì)的計(jì)算和設(shè)計(jì)驗(yàn)證。

如何在仿真驗(yàn)證期間進(jìn)行測(cè)量

在賽車環(huán)境中，每次仿真都必須通過(guò)測(cè)量進(jìn)行驗(yàn)證。每當(dāng)在前期開發(fā)過(guò)程中使用仿真時(shí)，該團(tuán)隊(duì)都會(huì)嘗試盡快驗(yàn)證仿真，以確保它們包含所有相關(guān)的物理效應(yīng)?？傊灰芯康募夹g(shù)和材料在一定的差異范圍內(nèi)，更準(zhǔn)確的仿真驗(yàn)證意味著從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看更少的測(cè)量活動(dòng)。

Mengoni表示：“在賽季開始之前，我們必須使用仿真來(lái)精確評(píng)估哪種概念或技術(shù)對(duì)新的動(dòng)力總成系統(tǒng)有利。通過(guò)將仿真結(jié)果與來(lái)自測(cè)試臺(tái)和賽道的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，我們可以進(jìn)一步改進(jìn)模型。對(duì)我們來(lái)說(shuō)，提前掌握需要進(jìn)行哪些修改非常重要，因?yàn)樵谫惣酒陂g，我們只能通過(guò)軟件?方面的更新來(lái)改進(jìn)賽車。”

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