AVL Simulation Software Release 2024 R2

Sankey-Diagramm – Effiziente Systemanalyse

Während die Analyse von Komponenten-KPIs einfach ist, kann die Netzwerkanalyse schnell komplex werden. Um dieser Komplexität zu begegnen, führt diese Version von AVL CRUISE™ M Sankey-Diagramme ein, eine bewährte Visualisierungstechnik, bei der Flüsse zwischen Komponenten durch Pfeile dargestellt werden, die auf die Flussrate der transportierten Eigenschaft skaliert sind. Die Erstellung von Sankey-Diagrammen ist so einfach wie das Aktivieren eines Kontrollkästchens in den Ausgabeeinstellungen von CRUISE M. Die Ergebnisse umfassen Leistung (d. h. Leistungsfluss) und Energie (d. h. zeitintegrierter Leistungsfluss), da es sich hierbei um universell in allen Bereichen verwendete Größen handelt. Das Sankey-Diagramm bietet eine Reihe von Funktionen, mit denen Sie es an Ihre Bedürfnisse anpassen können. Wenn ein Diagramm zu voll wird, können Sie eine andere Gruppierung wählen, indem Sie entweder im Vorfeld Subsysteme in Ihr Modell aufnehmen oder die Visualisierung bestimmter physikalischer Bereiche deaktivieren. Sobald ein Sankey-Diagramm Ihren Anforderungen entspricht, können Sie eine der Exportfunktionen anwenden und es in einen Ihrer Berichte einbinden.

Konventioneller Heizkörper – Heat Exchanger Wizard

Die Vordimensionierung von Wärmetauschern entsprechend den Anforderungen und Betriebspunkten ist eine wesentliche Aufgabe für Simulationsingenieure und indirekt auch für die von ihnen verwendeten Werkzeuge. Der CRUISE M Heat Exchanger Wizard führt Sie durch die Dimensionierung aller wesentlichen Geometrien, die Konfiguration von Strömungsanordnungen und durch eine Auswahl verschiedener Wärmeübergangs- und Druckverlustkorrelationen, um ein betriebsbereites Wärmetauschermodell zu erstellen. In dieser Version von CRUISE M sind die vom Wizard abgefragten Eingaben weiter spezialisiert, um sie an die typischerweise verfügbaren technischen Datenblätter konventioneller Heizkörper anzupassen. Wenn Sie das neue Kontrollkästchen „Evaluation mode“ aktivieren, können Sie eine Liste von Betriebspunkten konfigurieren, die automatisch in verschiedene Simulationsfälle übertragen werden, wenn Sie auf die Schaltfläche „Fertig stellen“ klicken, um das Wärmetauschermodell zu erstellen. Wenn Sie den Fall aus dem Evaluierungsmodus heraus simulieren, erhalten Sie Ergebnisse, die denen auf der Vorschauseite des Assistenten entsprechen, was die Konsistenz des Arbeitsablaufs unterstreicht.

Kältemittelkreisläufe – Stabilität von deaktivierten Zweigen

Das Verhalten von Kältemittelkreisläufen wird häufig ausschließlich für den Heiz- oder Kühlbetrieb simuliert, wobei nur die für den jeweiligen Modus relevanten Zweige modelliert werden. Je nach Modus werden die Zweige aktiviert oder deaktiviert. Diese Version von CRUISE M geht das Problem konsequenter an, und zwar direkt auf der Ebene des Solvers. Wenn Sie einen Zweig mit Ventilen auf beiden Seiten ausstatten, prüft CRUISE M, ob diese geschlossen sind. Wenn die Ventile geschlossen sind, werden die Zustände des eingeschlossenen Kältemittels eingefroren und alle Wärmeübertragungen zu den angeschlossenen Wänden, dem Kühlmittel oder den Gaskreisläufen abgeschaltet. Dadurch wird gewährleistet, dass die verbleibenden aktiven Teile des Kreislaufs störungsfrei arbeiten und dank eines reduzierten, richtig dimensionierten Kreislaufs eine noch höhere Berechnungsgeschwindigkeit aufweisen.

Constant Drive – Bewertung der Fahrzeugleistung

Ein gängiger Ansatz zur Bewertung der Eigenschaften eines Fahrzeugs und seiner Antriebsstrangkonfiguration besteht darin, es mit konstanter Geschwindigkeit in verschiedenen Gängen zu fahren. Um die Einrichtung solcher Simulationen zu vereinfachen, führt CRUISE M eine neue konstante Antriebskomponente ein, die alle erforderlichen Eingaben bündelt und die Ausführung der Aufgabe übernimmt. Konstantfahrsimulationen in CRUISE M sind nicht auf bestimmte grundlegende Antriebsstrangkonfigurationen beschränkt; sie können für BEV, HEV oder jedes andere Layout durchgeführt werden, das Sie analysieren möchten.

Draht – Ohmsche Verluste, berechnet aus Materialeigenschaften

Elektrische Komponenten wie Batterien und E-Motoren sind in Netzwerke elektrischer Verbindungen integriert, die zu bestimmten ohmschen Verlusten beitragen. Um diese Verluste zu berücksichtigen, werden häufig Widerstandskomponenten verwendet, die die Auswirkungen von Stromschienen oder Drähten darstellen. Diese Version von CRUISE M vereinfacht die Berechnung der ohmschen Verluste durch die Einführung einer Drahtkomponente. Für diese Komponente müssen Sie ihre Geometrie angeben und ein Material aus der Materialdatenbank von CRUISE M auswählen. Daraufhin wird der entsprechende ohmsche Widerstand berechnet, wobei auch die temperaturabhängige elektrische Leitfähigkeit berücksichtigt wird, sofern vorhanden.

Verschlüsseltes Subsystem – Benutzerdefinierter Modellschutz

Wenn Modellierungsingenieure gemeinsam an Modellen arbeiten, gibt es oft verschiedene Ebenen von Informationen, die gemeinsam genutzt werden sollten. Diese Version von CRUISE M bietet die Möglichkeit, ein Modell teilweise zu schützen. Ausgewählte Teilsysteme können ausgeblendet werden, während der Rest des Modells voll zugänglich bleibt. Sie verschieben die Modellkomponenten, die Sie schützen möchten, in ein Subsystem, wählen „Subsystem verschlüsseln“ aus dem Kontextmenü, geben ein Passwort ein und das war's. Wenn Sie bestimmte Parameter offenlegen möchten, können Sie die Subsystem-Maskierung von CRUISE M mit der neuen Verschlüsselungsfunktion kombinieren.

AVL CRUISE™ M - Numerischer Gaspfad

Mit der vorherigen Version von AVL CRUISE™ M wurde eine spezielle, logdateibasierte Anleitung zur Überwachung und Beeinflussung der Beiträge verschiedener Gaspfadkomponenten (z. B. Drossel, Restriktion, Verdichter, Turbine) zur numerischen Stabilität eines vollständigen Gaspfadmodells eingeführt. Die Informationen können genutzt werden, um die Modellparametrisierung in zwei Bereichen manuell anzupassen, indem der Zeitschritt oder der Trägheitsmultiplikator der instationären Impulsbilanz verändert wird.

Ab Version 2024 R2 von CRUISE M interpretiert die Software selbst die extrahierten Informationen und ergreift bei Bedarf Maßnahmen, um eine hohe Stabilität der Simulation zu gewährleisten. Der Benutzer wählt lediglich die von ihm bevorzugte Option für Korrekturmaßnahmen aus. Er kann sich für eine adaptive Zeitschrittreduzierung entscheiden oder die Auto-Option für die Eingabe des Trägheitsmultiplikators wählen.

CRUISE M 2024 R2 überwacht dann das Modell im Hinblick auf vorgegebene Stabilitätskriterien und ändert (erhöht und/oder verringert) den Zeitschritt oder die Trägheitsmultiplikatoren kritischer Komponenten. Ein Vergleich der gemessenen Echtzeitfaktoren ergab, dass eine Änderung der Zeitschritte die Rechenleistung deutlich beeinflusst, während online angepasste Trägheitsmultiplikatoren keine signifikanten Auswirkungen zeigen.

AVL CRUISE™ M Thermodynamik

Mit CRUISE M 2024 R2 werden mehrere Verbesserungen eingeführt, um die Modellierungsmöglichkeiten und die Leistung von thermodynamischen Zyklussimulationen zu erweitern. Diese umfassen:

• Ein Leckagemodell für Volumina, das es den Nutzern ermöglicht, Leckageeffekte optional direkt im Plenum zu modellieren, wobei Eingaben für Leckagequerschnitt, Umgebungsdruck und Strömungskoeffizient erforderlich sind
• Verbesserte Simulationsgeschwindigkeit der Turboladerkomponente mit einem vollständigen Modell mit Leistungskennfeldern
• Abgleich der NO_x-Emissionsberechnung in mittelwert- und kurbelwinkelaufgelösten Motormodellen
• Einführung von Datenbuskanälen für
  • Beginn und Ende der Einspritzung, wenn das Einspritzprofil als Eingabetabelle vorgegeben oder berechnet wird
  • Zyklusgemittelter statischer Druck in der Komponente Plenum und mittlerer Gesamtdruck in den Leitungen
  • Ausgabe der Machzahl für die Komponenten Restriction und Throttle

• Eine neue Eingabe für „map of tables“. Bei der Auswahl der Eingabeoption „rate of x table“ kann der Benutzer nun die Domänenachse von Motorhub auf Zeit ändern
• Nutzung der massenstromgewichteten Eingaben der Verbrennungsprodukte und der verbrannten Kraftstoffanteile für den Lambdawert, der an den Messpunkten der Gasdurchflussleitung angegeben wird. Dies liefert einen repräsentativeren Wert für das tatsächliche Lambda im Abgassystem.

AVL FIRE™ M Verbrennungs- und Emissionsmodellierung

Im Bereich der Verbrennungs- und Emissionsmodellierung lag der Schwerpunkt der Entwicklung von AVL FIRE™ M 2024 R2 auf der Bereitstellung von Erweiterungen des ECFM-3Z-Modells, um dessen Anwendbarkeit für die Modellierung neuer Kraftstoffe weiter zu verbessern.

Diese Erweiterungen ermöglichen es:

• Dem Modell ECFM-3Z, Kraftstoffmischungen aus Kohlenwasserstoffen und Nicht-Kohlenwasserstoffen zu verarbeiten. Diese Erweiterung ist für die Simulation von Wasserstoffmotoren mit Selbstzündung geeignet. Für Diesel/Ammoniak-Gemische ist die Modellerweiterung noch in Arbeit.

Darüber hinaus bietet FIRE M 2024 R2 die folgenden Erweiterungen im Hinblick auf die Verbrennungs-/Emissionsmodellierung für Motoren:

• Der allgemeine Modul für Gasphasenreaktionen wurde um einen Kalibrierungsfaktor für die Reaktionsrate erweitert. Der Parameterwert kann in der GUI eingestellt werden. Dieser Faktor ermöglicht eine bessere Kalibrierung der Simulationen.
• Die Funktion der adaptiven Netzverfeinerung wurde erweitert. Sie funktioniert nun auch auf der Basis von spezifischen Massenanteilen verschiedener Spezies.

Unterstützung von Ebenen in AVL EXCITE™ M

Die Erzeugung unterschiedlicher Modellkonfigurationen und die Variation dieser Konfigurationen durch Simulationsfälle kann nun mit minimalem Aufwand durch den Einsatz von Ebenen erreicht werden. Ebenen ermöglichen die Deaktivierung bestimmter Modellkomponenten zur Visualisierung, die Aktivierung oder Deaktivierung von Modellteilen und den Wechsel zwischen verschiedenen Kopplungen (einfach/komplex). Zu den Elementen, die auf Ebenen platziert werden können, gehören Körper, Kopplungen, Baugruppen, Lasten, Sensoren, Funktionen usw.

Sowohl der Topologie-Editor als auch der 3D-Viewer unterstützen Ebenen, indem Teile je nach ihrer Aktivierung in der Konfiguration ein- oder ausgeblendet werden. Die Aktivierung und Sichtbarkeit der einzelnen Ebenen kann in einem Ebenen-Konfigurationspanel eingestellt werden.

Wälzlagerkatalog

Wälzlager sind standardisierte Komponenten, die üblicherweise über Herstellerkataloge spezifiziert werden. AVL EXCITE™ M ermöglicht nun die Lagerauswahl von Herstellerkatalogen anhand deren Bezeichnung, z.B. „6205“ für ein Rillenkugellager mit 25 mm Innendurchmesser.

Nach der Auswahl wird die Einbaugeometrie des Lagers automatisch in die verknüpften Wellen- und Gehäuseseinbaumaße übernommen. Obwohl die detaillierte innere Lagergeometrie und die Anzahl der Wälzkörper nicht Teil des Katalogs ist, schätzt EXCITE M diese anhand der statischen und dynamischen Tragzahlen (ISO 96 und ISO 281). Derzeit werden Lagerkataloge von SKF und Timken unterstützt.

Berechnung der Lebensdauer des Lagers

Die Lebensdauer von Wälzlagern, die für die Haltbarkeit des Antriebsstrangs entscheidend ist, wird durch Faktoren wie Belastungsbedingungen, Geometrie, Schmierstoffalterung, Verunreinigungen und Lagerverkippung beeinflusst.

Eine neue App zur Berechnung der Lagerlebensdauer berechnet die Lebensdauer (ISO 281 und erweiterte ISO/TS 16281) für alle in EXCITE M unterstützten Wälzlagertypen. Die App ist eine Schnittstelle zwischen EXCITE M und FVA-Workbench . Lagereigenschaften und Betriebslasten werden aus dem EXCITE M-Modell gewonnen. Zusätzliche Eingaben für lebensdauerspezifische Geometrie-, Schmierstoff- und Lebensdauerkennwerte können innerhalb der App spezifiziert werden.

Die Berechnung einzelner oder mehrerer ausgewählter Lastfälle ermöglicht die Ermittlung der kumulierten Lebensdauer unter Berücksichtigung des jeweiligen Zeitanteils. Die App zeigt die Lebensdauerergebnisse und erstellt einen HTML-Bericht für jedes Lager und jeden Berechnungstyp. Dieser enthält die für die Berechnung verwendeten Daten, die Kraftverteilung, die Hertz'schen Kontaktspannungen und zusätzliche Kennwerte für die Lebensdauer.

Hinweis: Diese Funktion basiert auf den Funktionen zur Berechnung der Lagerlebensdauer in FVA-Workbench 9.0 oder höher(https://www.fva-service.de/fvaworkbench).

Kontur-Kontakt

Der Kontur-Kontakt, welcher jetzt in EXCITE M verfügbar ist, ermöglicht die Simulation des Kontakts von geometrischen Konturen auf Basis einer Knoten-Knoten-Kopplung. Die 2D-Konturen werden mit einem Satz parametrischer Kurven dargestellt, wie sie für Pendeldämpfer, Nockenformen und für Zykloidgetriebe verwendet werden. In diesem Beispiel wird mit Hilfe einer Kontur eine Pendelgeometrie zu einem Körper hinzugefügt. Die Kontur wird in Form von Segmenten, die mit Bögen, Verrundungen, Splines und Linien definiert werden.

Berücksichtigung von Stützeffekten in Zahnradkontakten

In einigen Fällen kann die Breite des Ritzels deutlich größer sein als die des Zahnrads. Der nicht belastete Bereich des breiteren Zahnrads stützt den Flankenkontakt zusätzlich ab und erhöht folglich die Kontaktkräfte/den Druck lokal in der Nähe der Enden der gemeinsamen Breite Dieser Effekt wird als Stützeffekt bezeichnet.

Im Advanced Cylindrical Gear Joint (ACYG) wird ein Plattenmodell eingeführt, um die Wechselwirkung zwischen den Kraftangriffspunkten auf der Flankenoberfläche und entlang der Berührungslinie zu berücksichtigen. Dieses Modell, das unabhängig auf jedes Flankenpaar von Ritzel und Rad angewendet wird, berücksichtigt die Auswirkungen unterschiedlicher Zahnbreiten.

Die Darstellung der Kontaktlastverteilung an den einzelnen Flankenpaaren zeigt die Ergebnisse ohne Berücksichtigung des Stützeffektes (graue Pfeile), während die roten Pfeile den Einfluss der Abstützung auf die Kraftintensität zeigen. Es ist ersichtlich, dass die überstehende Breite des Ritzels zu einer Erhöhung der Kontaktkräfte an der Stirnfläche der gemeinsamen Breite führt.

Hypoid-Verzahnung (SHYP)

Die Hypoid-Verzahnung in EXCITE M enthält jetzt verbesserte Geometrieprüfungen, um hohe Momentenabweichungen zu reduzieren. Eine erweiterte Fokusansicht liefert Kontaktpunktkoordinaten und Lage der Ersatzkegel und bietet Informationen zur Paarungsgeometrie der Kegelräder.

EHD-Verbindungen für vordefinierte Planetenradsätze

Viele Industriezweige, darunter Windturbinen und Gebläse für Mantelstromtriebwerke, setzen Gleitlager in Planetengetrieben ein. EXCITE M unterstützt jetzt elasto-hydrodynamische Gleitlager in Planetenradsätzen, um diesem Trend Rechnung zu tragen.

Verschiedene elasto-hydrodynamische Lagertypen (ENHD, EHD2, AXHD) können für Planetenlager verwendet werden. Der Wechsel zu Gleitlagern erzeugt automatisch die notwendigen Verbindungsgeometrien.

Kolben/Pleuel-Analysebaugruppe

Die Konfiguration einer kompletten Verbrennungsmotorbaugruppe erfordert häufig Daten, die für gezielte Analysen der Pleuellager, der Pleuelspannungen oder des Kontakts von Kolben/der Kolbenlaufbuchse nicht erforderlich sind. Die Kolben/Pleuel-Analysebaugruppe bietet anpassbare Topologien:

• Nur mit Pleuel: Die Trägheit des Kolbens und des Kolbenbolzens wird durch eine virtuelle Kraft ersetzt, und die entsprechenden Verbindungen werden entfernt. Die Gaskraft wird auf das Zentrum des kleinen Pleuelauges aufgebracht.
• Pleuel und Kolbenbolzen: Die Trägheit des Kolbens wird durch eine virtuelle Kraft ersetzt, und die Verbindungen zwischen Kolbenbolzen und Kolben werden entfernt. Der Zylinderdruck wirkt auf die Kolbenbolzenknoten.
• Kombinierter Kolben und Kolbenbolzen: Der Kolbenbolzen wird zusammengeführt und die zugehörigen Verbindungen werden entfernt. Die Pleuelstange wird mit einem neuen Bolzen am kombinierten Körper verbunden.
• Vollständiges Modell: Pleuelstange, Kolbenbolzen und Kolben werden als Standard EXCITE M Körper modelliert.

Neue Ergebnisse zur äquivalenten akustischen Abstrahlungsleistung

Die Berechnung der äquivalenten akustischen Abstrahlungsleistung ist ein häufig verwendetes Kriterium für die Bewertung von NVH im Antriebsstrang. Die App „Internal Data Recovery“ ermöglicht nun die Auswertung dieser Abstrahlungsleistung für ausgewählte Oberflächenbereiche.

Man kann die Berechnung einfach auf der Registerkarte „Ergebnisse“ der App auswählen und die erforderlichen Parameter angeben. Die Ergebnisse werden im HDF5-Format gespeichert und sind in AVL IMPRESS™ M unter dem Knoten „3D Recovery“ zugänglich. Für jede Oberfläche werden sowohl lineare als auch Pegelamplituden bereitgestellt.

Zur Analyse von Variationen der äquivalenten Abstrahlungsleistung unterstützt die App auch den Vergleich von Ergebnissen mit einer Variation von verschiedenen Parametern (z. B. Drehzahl) Die Visualisierung umfasst Saumdiagramme und aggregierte Ergebnisse (Reihenfolge oder Häufigkeit) als 2D-Oberflächendiagramme in IMPRESS M.

Um die Vorgänge in der Batterie genau zu verstehen und die Einflüsse auf die Alterung richtig einschätzen zu können, wurden in die aktuelle Version zahlreiche neue Funktionen aufgenommen. Informieren Sie sich über die Highlights in unserem Bereich Batterielösungen.

Elektrochemische Batterie - Breathing and Swelling

Die Wechselwirkung zwischen der durch die Volumenänderungen ausgelösten mechanischen Beanspruchung und den elektrischen Prozessen innerhalb der Zelle kann nun mit der neuesten Version von CRUISE M untersucht werden. Die SEI-Bildung ist mit dem mechanischen Stressmodell gekoppelt und berücksichtigt damit die Volumenänderung, die auch als Breathing bezeichnet wird. Umgekehrt beeinflussen die auf die Struktur wirkenden Kräfte die SEI-Bildung durch veränderte Übergangswiderstände.

Der kombinierte Modellierungsansatz ermöglicht einen tieferen Einblick in die Elektroden und liefert Informationen über die Bereiche, die am empfindlichsten auf mechanische Spannungen, Unterschiede in der Porosität oder andere Veränderungen des internen Zellzustands reagieren.

Elektrochemische Batterie - Verlust von aktivem Material  (LAM) 

Das mechanische Degradationsmodell berechnet auf der Grundlage der simulierten mechanischen Belastungen den Anteil der Partikel, die den Kontakt verlieren und inaktiv werden. Das Modell zeigt, wie unterschiedliche Lade-/Entladestrategien der Zelle die mechanischen Spannungen und damit den LAM beeinflussen. Der Einfluss des Betriebs der Zelle an der oberen SoC-Grenze auf die Auflösung der Kathode kann nun untersucht werden.

Elektrochemische Batterie – Präzises Thermisches Zellmodell

Bei Batteriezellen ist es nicht nur wichtig, ihr elektrisches, sondern auch ihr thermisches Verhalten genau bestimmen zu können. Die immer höher werdenden Lade- und Entladeströme führen zu Zelltemperaturen, die in kausaler Wechselwirkung mit der Zellchemie stehen.

Mit dieser Version erleichtert die elektrochemische Batteriekomponente von CRUISE M diese Art von Simulationsstudien, indem sie das bestehende thermische Modell von der Ebene der Einheitszelle auf den Maßstab einer kompletten Pouch-, prismatischen oder zylindrischen Zelle hochskaliert. Das neue Wärmemodell bietet spezielle Zelloberflächentemperaturen zur genauen Vorhersage der externen Wärmeübertragung an. Dazu gehören auch die Auswirkungen anisotroper innerer Zelleigenschaften auf interne Wärmeübertragungen und die Berücksichtigung unterschiedlicher Temperaturen für die oberen/unteren bzw. umlaufenden/seitlichen Zelloberflächen.

Elektrochemische Batterie - Stabilität bei niedrigen Temperaturen

Die Modellierung von Lithium-Ionen-Batterien mit elektrochemischen Modellen ist in vielerlei Hinsicht eine anspruchsvolle Aufgabe. Eine bekannte Herausforderung ist der Betrieb einer virtuellen Batteriezelle bei niedrigen Temperaturen, hohen Strömen und niedrigen SoCs. In dieser Version der elektrochemischen Batteriekomponente von CRUISE M wurden die numerischen Verfahren auf der Grundlage einer gründlichen Ursachenanalyse aller zugrunde liegenden elektrochemischen und Transporteffekte verbessert.

Die virtuellen Zellen von CRUISE M helfen somit dabei, über die typischen Grenzspannungen hinauszublicken, die auf reale Zellen angewendet werden.

Thermische Analyse der Batterie in AVL FIRE™ M

Mit der Veröffentlichung von 2024 R1 wurde eine neue Vernetzungslösung eingeführt, die bei der Bewältigung von Herausforderungen im Preprocessing einen entscheidenden Fortschritt darstellt. Die neue Version von FIRE M führt eine weitere wichtige Neuerung ein, die die tägliche Arbeit mit großen Batteriepaketen weiter beschleunigt.

FIRE M verlangt nicht mehr, dass ein einzelnes Oberflächennetz eingegeben wird. Stattdessen kann die Geometriebeschreibung nun aus mehreren einzelnen Teiloberflächen bestehen. Selbst die komplexesten und größten Geometrien können nun in kleine und einfach zu handhabende Teile der Gesamtgeometrie aufgeteilt werden.

Zusammen mit der Möglichkeit, Bauteile flexibel konform oder nicht-konform zu verbinden und auf einzelne Prozessoren zu verteilen, wurde eine weitere erhebliche Verkürzung der Projektdurchlaufzeit erreicht.

PEM-Elektrolyseur

AVL CRUISE™ M bietet eine neue Komponente zur Modellierung von PEM-Elektrolyse-Stacks für die Anwendung in Systemsimulationsmodellen an, um z.B. die Anlagenkonfiguration, die Dimensionierung von BoP-Komponenten, die Optimierung des dynamischen Verhaltens, etc. von PEM-Elektrolyseuren zu unterstützen.

Das Stack-Modell berücksichtigt den Gas- und Flüssigkeitstransport in den Medienversorgungskanälen, einschließlich möglicher Phasenwechsel, der molaren und Knudsen-Diffusion durch die Gasdiffusionsschichten und des Kapillartransports von flüssigem Wasser aus den Kanälen zu den Katalysatorschichten.

In den Katalysatorschichten werden die elektrochemischen Reaktionen, in der Membran die Auswirkungen von Ionomerdiffusion, elektroosmotischem Widerstand und hydraulischem Widerstand modelliert. Ein spezielles Crossover-Modell beschreibt den Transport von Wasserstoff durch die Membran zur Sauerstoffanode. Das Modell wurde anhand von Referenzdaten und Ergebnissen detaillierter 3D Multiphysik-Simulationen mittels FIRE M validiert, wobei Zellspannungen, Austrittstemperaturen und Polarisationskurven für verschiedene Betriebsbedingungen verglichen wurden.

SOEC Systemgenerator

Generatoren, welche die automatische Erstellung komplexer Modelle aus wenigen Leistungsparametern unterstützen, sind integraler Bestandteil von CRUISE M. Mit dieser Version wird die bestehende Bibliothek um einen weiteren Generator erweitert. Diese Ergänzung unterstützt die Erstellung eines SOEC-Stack- und Balance of Plant (BoP)-Modells anhand von zwei Stack-Eingabegrößen sowie einiger zusätzlicher Informationen, wie beispielsweise zur BoP-Isolierung und Wärmetauscher-Effektivität. Auf der Grundlage der eingegebenen Leistungsparameter liefert der Systemgenerator erste Schätzungen zur erwarteten Systemspannung, zu Strombedarf und Wirkungsgrad. Dazu gehört auch eine visuelle Darstellung, wie sich beispielsweise die benötigte elektrische Energie auf die produzierte Wasserstoffmenge und auf Anlagenverluste aufteilt. Auf Knopfdruck erstellt der SOEC-Systemgenerator ein detailliertes BoP-Modell mit Gebläsen, Wärmetauschern sowie Monitoren und Steuerungen zum Betrieb des gesamten Systemmodells. Das generierte Modell, das auch die abgeschätzten Komponentenparameter enthält, ist sofort einsatzbereit und bietet ein spezielles Simulations-Dashboard zum einfachen Betrieb des Modells sowie zur Analyse der Simulationsergebnisse.

Alkalischer Elektrolyseur mit porösen Elektroden

Das AVL FIRE™ M Brennstoffzellenmodul wurde erweitert, um das Design und die Optimierung von alkalischen Elektrolyse-Stacks zu unterstützen, z.B. im Hinblick auf einen verbesserten Gasblasenentransport, erhöhte Wärmeableitung, reduzierte Überspannungen, etc.

Ein alkalischer Elektrolyseur wird mit einer hochkonzentrierten Elektrolytlösung, z. B. Kaliumhydroxid, betrieben. Dank der alkalischen Umgebung können unedle Materialien wie Eisen oder Nickel als Katalysatoren verwendet werden. Die Elektroden sind durch ein ionenleitendes poröses Diaphragma getrennt, das den Übergang von Elektronen und Gasen verhindert und dadurch hohe Leistungsdichten ermöglicht.

Das Modell des alkalischen Elektrolyseurs in FIRE M umfasst die folgenden Transportmechanismen:

• Ionentransport im flüssigen Elektrolyten (Konvektion, Diffusion und Migration)
• Ionischer Ladungstransport im flüssigen Elektrolyten
• Elektronischer Ladungstransport in den Elektroden, der porösen Transportschicht und den bipolaren Platten
• Transport des flüssigen Elektrolyten im Separator, den Elektroden, den porösen Transportschichten und Strömungskanälen
• Transport gelöster Gasspezies im flüssigen Elektrolyten
• Transport von Gasspezies in den Elektroden, den porösen Transportschichten und den Strömungskanälen
• Wärmetransport in allen Bereichen

FIRE M unterstützt den flexiblen geometrischen Aufbau von alkalischen Elektrolyseuren, d.h. Designvarianten mit Spalten zwischen Elektrode und Separator sind ebenso möglich wie Konfigurationen mit Kanälen, die direkt die Elektroden berühren.

Signifikante Leistungssteigerung im AVL Scenario Simulator™

Unser Ziel ist es, skalierbare und kosteneffiziente virtuelle Tests für Software für assistiertes Fahren (ADAS) und automatisiertes Fahren (AD) anzubieten. Unsere neue Version enthält viele Verbesserungen, die den Durchsatz von Tests pro Zeit erhöhen. Schnelles Feedback zu Funktionstests ist entscheidend, um die Entwicklungszyklen zu verkürzen und die Markteinführungszeit insgesamt zu verringern. Je höher der Testdurchsatz, desto schneller erhalten Entwickler und Validierungsingenieure das Feedback zu ihren Testkampagnen. Für Entwickler werden die Tests automatisch als Teil der CI/CD-Pipeline für jede festgelegte Codeänderung ausgeführt. Validierungsingenieure erstellen Parametervariationen, um einen Release-Kandidaten gründlich zu testen. Natürlich sorgt eine höhere Testabdeckung für bessere Qualität und Sicherheit.

Das Bild oben zeigt die Cut-Out-Szenario-Variante des Automated Lane Keeping System (ALKS) Installationsbeispiels. Die Simulationen wurden mit der alten Version 2024R1 und der neuen Version 2024R2 auf demselben Rechner (i5-11500H 6-Kern-CPU, 32 GB RAM) durchgeführt, wobei eine Leistungssteigerung von 67 % gemessen wurde. Die Ausführung von 150 Testfällen dauerte mit 2024R1 fast 5 Minuten. Mit 2024R2 kann die gleiche Anzahl von Tests nun in weniger als 3 Minuten ausgeführt werden. Sie können Ihren eigenen Benchmark mit der kostenlosen Version des Tools durchführen und sehen, wie Ihre lokale Hardware abschneidet.  

Klicken Sie hier, um die kostenlose Version des AVL Scenario Simulator™ anzufordern.

Neu: Echtzeit-Visualisierung der Ergebnisse von Parametervariationen

Bei der Durchführung von Hunderten oder Tausenden von Testvarianten ist eine effiziente und automatisierte Ergebnisanalyse von entscheidender Bedeutung, um sich schnell einen Überblick über den Gesamterfolg der Tests zu verschaffen und kritische Testfälle zu identifizieren, die eine Drilldown-Analyse erfordern. AVL Scenario Simulator™ bietet zwei Ebenen der Ergebnisanalyse. Benutzer können Python-basierte Post-Processing-Skripte definieren, um Sicherheitsmetriken auf der Grundlage der Rohergebnisdaten jedes Simulationsfalls zu berechnen. Die Laufübersicht zeigt alle Fälle einer Szenarioparametervariation und kodiert sie automatisch nach dem zusammengefassten Status aller Sicherheitsmetriken:

Grün: Alle Sicherheitsmetriken wurden erfolgreich bestanden.

Rot: Mindestens eine Sicherheitsmetrik hat die Akzeptanzkriterien überschritten.

Die neue Parameteransicht liefert über 2D- oder 3D-Streudiagramme aller Testfälle aggregierte Informationen wie es beispielsweise in der UN-Regelung Nr. 157 für automatische Spurhaltesysteme empfohlen wird. Die Achsen sind Variationsparameter wie Quergeschwindigkeit oder Cut-Out-Distanz und können vom Benutzer frei gewählt werden. Diese Visualisierung ermöglicht es, die Leistung des automatisierten Fahrzeugs im Kontext der Parametervariation schnell zu erfassen und kritische Parameterkombinationen zu identifizieren. Der Benutzer kann die Farbskala zwischen dem Status der Fälle oder einzelner Sicherheitsmetriken (z.B. Zeit bis zur Kollision: 1,8s > 1,5s = bestanden), aber auch anhand der tatsächlichen skalaren Werte der Sicherheitsmetrik (z.B. Zeit bis zur Kollision: 1,8s) umschalten. Scenario Simulator bietet eine Echtzeit-Job-Übersicht, die den Simulationsjob-Status und die Post-Processing-Ergebnisse in einem interaktiven Dashboard kombiniert. Ein Klick auf einen der Fälle liefert detaillierte Informationen zu Parametern und Sicherheitsmetriken sowie Simulationsprotokoll und -wiedergabe für eine detaillierte Analyse.

Scenario Simulator ist eine leistungsstarke Plattform für die Durchführung vieler Tests auf Notebooks, Workstations oder Cloud-Clustern. Dank seines Freemium-Lizenzmodells ist es möglich, einfach loszulegen und zu sehen, was dieses Tool für Sie tun kann.

Wenn Sie auf der Suche nach einer kompletten Toolchain sind, die auch den Entwurf neuer Testszenarien sowie eine unternehmensweite Verwaltung von Szenarien und Testplänen und das Reporting umfasst, ist AVL SCENIUS™ die richtige Lösung für Sie. Sie ist ISO26262 zertifiziert durch den TÜV Süd und fügt sich dank offener Standards wie ASAM OpenSCENARIO® und modularer Architektur nahtlos in jede bestehende Infrastruktur ein. SCENIUS ermöglicht eine nachvollziehbare und zuverlässige Sicherheitsargumentation.

Viele weitere Road Builder Templates und Support für Klothoide

Mit dem Road Builder Add-On für Scenario Designer können Benutzer innerhalb von Sekunden komplette Straßensegmente erstellen und diese im ASAM OpenDRIVE®-Format exportieren. Jedes Straßensegment verfügt über eine Reihe von Parametern, die es dem Benutzer ermöglichen, auf einfache Weise Varianten der Straße zu erstellen (z. B. Krümmung, Farbe der Fahrspur, Einmündungswinkel, Art der Verkehrszeichen, ...). 

Die neue Version von Road Builder enthält einen neuen Satz von Vorlagen für Straßenabschnitte wie Kreuzungen, Kreisverkehre und Parkplätze. Außerdem können Kurven jetzt mit Klothoiden erstellt werden.

Das Erstellen neuer Straßensegmente mit einem Editor kann eine mühsame Arbeit sein. Der Road Builder spart Ihnen eine Menge Zeit und Arbeit, indem er relevante Vorlagen von Straßensegmenten bereitstellt, die typischerweise für virtuelle Fahrversuche von ADAS/AD-Systemen benötigt werden.

ISO26262-Zertifizierung durch TÜV Süd

Der Scenario Designer als Teil der SCENIUS Toolchain wurde strengen Tests und Verifizierungen unterzogen, um sicherzustellen, dass das Tool keine Fehler oder Mängel in das zu entwickelnde System einführt oder diese nicht erkennt. Die Kunden profitieren von einem geringeren Aufwand und geringeren Kosten für die Entwicklung einer konformen Toolchain, einer höheren Glaubwürdigkeit der Toolchain bei der Vermeidung von Fehlern und Störungen, der Gewissheit, dass sichere Systeme in die Automobilindustrie geliefert werden, und der Einhaltung gesetzlicher und behördlicher Normen für die funktionale Sicherheit in Straßenfahrzeugen. Diese Qualifizierung gewährleistet, dass die Toolchain zuverlässig ist und die erforderlichen Sicherheitsstandards erfüllt, was sie zu einem vertrauenswürdigen Teil des Validierungsprozesses macht.

AVL VSM™ kann Lenkung und Pedale mit dem VSM 3D-Viewer verbinden. In dieser Version wurden auch das Fahrzeugimportwerkzeug für die Modellkonvertierung nach VSM aktualisiert zudem gibt es neue Optionen für die Nachbearbeitung von Simulationsergebnissen.

Neue AVL VSM™-Schnittstelle für die Anbindung von Lenkung und Pedalen an  den VSM Viewer für DiL

VSM 2024 R2 führt eine neue Schnittstelle ein, die verschiedene Lenk- und Pedalsysteme mit dem 3D-Viewer verbindet und so einen Pretest des Modells in Echtzeit und in der ersten Phasen der Entwicklung, Kalibrierung und Prüfung ermöglicht. Die Verwendung dieser Systeme (z.B. Logitech) unterstützt Testaktivitäten im Büro, die einen „Driver-in-the-Loop“ unter Berücksichtigung von Testfällen erfordern, ein professioneller Fahrsimulator ist nicht erforderlich.

VSM unterstützt auch professionelle Fahrsimulatoren in Kombination mit unterschiedlicher Visualisierungssoftware, die üblicherweise in verschiedenen Phasen der Fahrzeug- und Steuerungsentwicklung eingesetzt wird. Die neue Funktion ermöglicht die Verwendung von Basissystemen, die direkt mit dem PC oder Laptop verbunden sind, auf dem VSM installiert ist, so dass das Fahrzeugmodell auch im Büro gesteuert werden kann.

Die verschiedenen 3D-Strecken, Fahrzeuge und Cockpits können aus 3D-Grafiksoftware (z.B. Blender) importiert und im VSM Viewer verwendet werden. Darüber hinaus stellt VSM vordefinierte 3D-Strecken und Fahrzeuge zur Verfügung, die in Kombination mit dem VSM Viewer und dem Lenk- und Pedalsystem verwendet werden können, somit können die Benutzer die Vorteile der neuen Lösung sofort erleben.

Neue AVL VSM™ Simulationsnachbearbeitungsoptionen

Die Verwendung von vordefinierten Diagrammen und Plots für die Nachbearbeitung von virtuellen Tests ermöglicht es Benutzern, die Ergebnisse schnell zu analysieren, schnellere und bessere Entscheidungen zu treffen und Berichte in wenigen Minuten zu erstellen. Mit dem Schwerpunkt auf effizienten Post-Processing-Methoden hat AVL eine Reihe von vordefinierten Beispielen vorbereitet, die Benutzer direkt zur Analyse und zum Vergleich ihrer Simulationsergebnisse verwenden können. Diese Post-Processing-Modelle können für verschiedene Analysefälle angepasst werden, und so dabei helfen bei der Entwicklung von Fahrzeugmodellen und der Untersuchung verschiedener Testfälle Zeit und Kosten einzusparen.

Aktualisierte AVL VSM™ Fahrzeugimporteure für die Modellumstellung auf VSM

VSM 2024 R2 bringt Updates für Fahrzeugimporteure von Drittanbietersoftware, die es den Benutzern ermöglichen, mehrere Modellparametrisierungen in einem effizienten Prozess in VSM zu konvertieren. Die konvertierten Modelle können mit der Vehicle Model Factory weiterentwickelt und validiert werden, indem sowohl Fahrzeugmessungen als auch Simulationsdaten als Input verwendet werden. Dies ermöglicht es, die Modelle automatisch abzustimmen und zu korrelieren (z. B. Fahrzeugmessung vs. VSM-Simulation oder Simulationsergebnisse von Drittanbietersoftware vs. VSM-Simulation).

Unterstützung von Model.CONNECT™ und SiL-Tests 

Virtuelle Bus-Komponente

Die Virtuelle Bus-Komponente wurde zu  Model.CONNECT™ hinzugefügt, um den Anforderungen der SDV (Software Defined Vehicle)-Entwicklung an die Virtualisierung und Automatisierung des Testens von Fahrzeugsteuerungen gerecht zu werden und um die Prozesseffizienz zu unterstützen:

• Die Integration von virtuellen Steuergeräten mit einem Simulationsanlagenmodell in einer SiL (Software-in-the-Loop) Testumgebung
• Der Konfiguration der Signale der Steuergeräte
• Dem Aufbau einer kontinuierlichen Testpipeline in einem CI/CT/CD-Prozess (Continuous Integration/Testing/Deployment)
• Einen automatisierten Headless-Testing-Prozess mit automatischem Varianten- und Datenmanagement

Die Virtuelle Bus-Komponente simuliert eine ideale CAN-Bus-Komponente und unterstützt Softwareentwickler, Systemintegrations- und virtuelle Testingenieure. Die Signale des Busses können automatisch aus einer Datei (DBC - CAN-Datenbank) gelesen oder manuell hinzugefügt werden. Jedes Signal wird als Port dargestellt, der automatisch oder halbautomatisch mit den passenden Signalen aus den virtuellen Steuergeräten oder den Simulationsanlagenmodellen verbunden werden kann. Ein solcher Port lässt nur einen einzigen Signalschreiber zu, d.h. er kann nur mit einem einzigen Ausgangsport verbunden werden, so dass die Quellenkonsistenz des Signals gewährleistet ist. Es sind jedoch mehrere Leser erlaubt, so dass der Port mit beliebig vielen Eingangsports verbunden werden kann.

Neben der SiL-Integrationsumgebung Model.CONNECT bietet AVL die Anlagenmodellierungstools AVL CRUISE™ M und AVL VSM™ (AVL vSUITE™, einschließlich einer Bibliothek gebrauchsfertiger validierter Modelle), das vECU-Entwicklungs- und Verifizierungstool AVL MAESTRA™ sowie SiL-Testorchestrierung und Datenanalyse mit der AVL SiL Suite und der AVL Data Analytics Plattform. 
SiL-Modell-Setups mit virtuellem Bus, virtuellen Steuergeräten (vECUs) und Anlagensimulationsmodellen können im Rahmen der DevOps-Methodik in verschiedenen Testumgebungen eingesetzt werden, von HiL-Systemen im Büro bis hin zu rein virtuellen Validierungs- und Testsystemen im großen Maßstab in einer Cloud-Computing- und HPC-Umgebung (High Performance Computing).