파워트레인 시스템의 NVH와 내구성을 최적화하려면 동적 거동에 대한 정확한 이해가 필요합니다. EXCITE M은 엔지니어들이 파워트레인 구성요소의 복잡한 동역학을 탁월한 정확도로 모델링, 시뮬레이션, 분석할 수 있도록 지원합니다. 이 물리 시뮬레이션 소프트웨어는 움직이고, 변형되며, 상호작용하는 유연체의 실제 거동을 처리합니다. 기어와 롤러 베어링 같은 접촉, 오일 필름 베어링 같은 윤활 접촉, 그리고 전기기계적 및 신호 상호작용까지 모두 다룹니다.
개별 효과를 따로 다루는 기본적인 다물체 동역학 소프트웨어와 달리, EXCITE M은 모든 상호작용을 동시에 시뮬레이션합니다 – 마치 실제 조건처럼 말입니다. 이 도구는 접촉 동역학, 구조 변형, 윤활 효과와 같은 핵심 요소들을 포착하여 파워트레인 성능에 대한 완전하고 현실적인 그림을 보장합니다.
EXCITE M을 통해 엔지니어들은 상세한 모델을 신속하게 구축하고, 설계를 검증하며, 가상 환경에서 잠재적 문제를 예측할 수 있습니다. 기어 세트, 크랭크샤프트, 피스톤-라이너 상호작용 등 어떤 경우든, 이 고정밀 다물체 동역학 소프트웨어는 더 빠르고 정확한 의사결정을 가능하게 하여 물리적 프로토타입의 필요성을 줄이고 출시 기간을 단축합니다.
비용 부담
물리적 테스트에는 프로토타입뿐만 아니라 많은 시간과 인력이 필요하고, 이에 따른 비용이 발생합니다.
속도
개발 시간이 항상 개발 노력과 균형을 이루는 것은 아닙니다.
복잡성
상호 작용하고 상호 의존하는 구성 요소의 수가 증가하고 있습니다.
간단한 기하학적 모델링부터 시작하여 강체를 사용하고 플레인 또는 롤러 베어링, 기어 쌍, 커플링 또는 스플라인 샤프트와 같은 회전 결합 요소로 구성 요소를 연결하면 시뮬레이션 모델을 빠르게 구축할 수 있습니다.
통합된 Component Modeler를 통해 정교한 FE 모델을 원활하게 준비하고 유연한 구성 요소를 제작할 수 있습니다. 예를 들어, 유성 기어 세트나 크랭크 트레인 등의 완전 통합형 어셈블리는 복잡한 계산 시스템을 쉽게 구축할 수 있도록 해줍니다. 운동학 계산과 애니메이션을 통해 구성 요소의 상호 작용을 쉽게 확인할 수 있습니다. 그런 다음 실제 시뮬레이션을 수행하게 됩니다. 빠른 주파수 영역 분석 또는 시간 영역의 비선형 분석 중 선택하여 상세한 조사를 진행할 수 있습니다.
사용자는 시뮬레이션 평가를 위해 시리즈 계산을 위한 캠벨 다이어그램(Campbell diagram)과 PowerPoint 또는 PDF 형식의 표준화된 보고서를 자동으로 받을 수 있습니다.
EXCITE M은 기존 워크플로우에 매끄럽게 통합되어 기계 시스템부터 전기기계적 상호작용까지 모든 것을 포괄하는 다학제적 접근을 지원합니다. 소음 저감이든 내구성 향상이든, EXCITE M은 목표를 정밀하게 달성할 수 있는 도구를 제공합니다.
정확도
상세한 물리 모델을 사용하고 복잡한 상호작용을 동시에 해석함으로써, 이 소프트웨어는 고정밀 결과를 제공하여 비용이 많이 드는 물리적 프로토타입에 대한 의존도를 줄입니다. 이는 개발 프로세스를 대폭 단축하면서도 최고 품질의 결과물을 보장합니다.
다단계 접근 방식
개별 구성요소와 전체 시스템에 대해 다양한 모델링 깊이를 제공하여 정확도와 시뮬레이션 시간 사이의 균형을 맞춥니다. 시뮬레이션 모델은 개발 프로세스 중에 확장하고 더욱 상세화할 수 있습니다.
모델링 효율성
EXCITE M 솔버는 처음부터 성능을 위해 설계되었습니다. 이를 통해 사용자는 특정 현상에 대한 상세한 조사를 적시에 수행할 수 있습니다. FVA-Workbench용 REXS 인터페이스나 E-Motor Tool 같은 내장 도구들이 모델 준비 작업을 간소화합니다.
트라이볼로지(Tribology)
건식 윤활 조건에서 마찰, 윤활 및 마모의 영향은 많은 기술 분야에서 필수적입니다. AVL EXCITE™ M을 통해 마찰을 줄이고 마모를 최적화하여 베어링과 구성 요소의 내구성을 높이고 에너지 소비를 줄일 수 있습니다.
NVH
EXCITE의 핵심 역량 중 하나는 파워트레인 유닛의 구조전달 소음과 공기전달 소음을 계산하는 것입니다. 운영 변형 형상, 시스템 모달 해석, 수치 전달 경로 해석(Numerical Transfer Path Analysis), 모달 기여도(Modal Contribution Factors)와 같은 평가 도구를 통해 가진 및 진동의 원인과 발생 위치를 규명할 수 있습니다.
전기·기계 상호작용
전기 모터는 e-드라이브에서 주요 토널 소음원입니다. EXCITE M은 PMSM(영구자석 동기 모터), SCIM(유도 모터), EESM(외부 여자 동기 모터)에 대한 이러한 소음을 예측할 수 있습니다. 전자기력은 작동 조건, 속도, 로터 오정렬, 제어기 설정에 따라 달라지며, 이 모든 요소를 시뮬레이션 소프트웨어 내에서 고려할 수 있습니다.
PWM(펄스 폭 변조)가 스테이터 힘과 로터 토크에 미치는 영향도 함께 고려됩니다.
내구성
EXCITE M은 바디 하중과 그 변형을 정확하게 예측할 수 있습니다. 이 정보는 시간에 따라 유한요소(FE) 및 피로 해석 도구로 전달되어 크랭크샤프트와 같은 핵심 구성요소의 응력 및 수명을 예측합니다. EXCITE M 도구들을 통합하여 FE 및 피로 해석 도구에 필요한 전용 입력을 얻는 간소화된 워크플로우를 제공합니다.
AVL EXCITE™ M을 사용하면 초기 개발 단계부터 생산 시작까지 연소 엔진의 NVH에 대해 신뢰할 수 있는 분석이 가능합니다. 열역학의 자극, 구조의 투과 거동, 높은 예측 품질을 함께 고려함으로써 컨셉 단계부터 신뢰할 수 있는 진술이 가능합니다. 또한 프로토타입 개발 시 검증된 모델을 통해 테스트 엔진의 진동 거동을 분석할 수 있습니다. 이를 통해 개발 목표를 설정하고 음향 목표를 달성할 수 있습니다.
– 마르쿠스 디터리히(Markus Dieterich), AUDI AG 음향 개발 엔지니어
피스톤 링 설계는 저희의 핵심 업무입니다. 고객 요구가 복잡해지면서 설계 검증의 중요성도 커졌습니다.
AVL EXCITE™ M Piston&Rings는 이 과제를 완벽하게 해결합니다. 기존 개발 도구와 함께 사용하면 효율성과 완성도가 모두 향상됩니다. 직관적인 인터페이스로 모델 작업이 간편해지고, 자동 보고서 생성으로 귀중한 시간을 아낄 수 있습니다.
무엇보다 AVL의 신뢰할 수 있는 파트너십, 빠른 기술 지원, 고객 요구를 반영한 지속적인 개선이 큰 도움이 됩니다.
– 마르틴 아커만(Martin Ackermann), Kolbenschmidt Pistons Germany GmbH 글로벌 기술 전문가 - 피스톤 시스템
출력 밀도가 높은 최신 풍력 기어를 설계 시에는 시스템 간 분석 도구를 사용해야 합니다. 특히 유성 기어에 플레인 베어링을 사용하면 계산 도구 자체에 대한 새로운 요구 사항이 발생합니다.
AVL EXCITE™를 사용하면 유성 기어의 일반 베어링에 가해지는 하중을 시뮬레이션하고 주변 구조물과의 상호 작용을 조사한 후 풍력 터빈용 유성 기어박스에 대한 적용 가능성을 평가할 수 있습니다.
– 슈테판 셰머트(Stefan Schemmert), Eickhoff Antriebstechnik GmbH 검증 및 개발 총괄
WinGD에서는 거의 25년 동안 AVL EXCITE™를 사용한 EHD 시뮬레이션을 수행해 왔습니다. 모든 것은 베어링 레이아웃이 EHD를 기반으로 하지 않은 96C 엔진에서 메인 베어링이 연이어 고장 나면서 시작되었습니다. AVL EXCITE™ 덕분에 제품 최적화를 위한 최적의 솔루션을 찾을 수 있었습니다. 이후 첨단 다물체 동역학 시뮬레이션 툴인 AVL EXCITE™는 엔진 개발 프로세스의 필수적인 부분이며, EHD 계산 결과는 AVL 베어링의 서비스 경험과 매우 밀접한 관련이 있습니다.
– 엘즈비에타 그뤼닝거(Elzbieta Grüninger), Winterthur Gas & Diesel Ltd. R&D 파워트레인 수석 개발 전문가
AVL White Paper – AVL E-Motor Tool™ – Bridge the Gaps in E-Motor Development Workflow
Development processes that rely heavily on simulation have been honed over time for conventional powertrains, but they could also be applied to e-drive development. However, some gaps specifically related to the e-drive development, must be bridged to ensure a smooth development process. This whitepaper demonstrates how the innovative E-Motor Tool supports e-drive development.
The AVL E-Motor Tool™ - Easily Parameterize the E-Motor Emulator for Inverter Testing
E-Motor Emulator is used for the physical testing of the inverter removing the need for a physical e-motor. With AVL E-Motor Tool it is possible to effortlessly design a customized e-motor tailored specifically to your inverter testing needs. The precise set of parameters for this e-motor are provided to the E-motor Emulator in one click.
AVL Customer Case Study - EHD Bearing Simulations on WinGD 2 Stroke Engines
Increased demand to minimize cylinder distance for new twostroke, low-speed marine engine developments, including new engine structure concepts and design-to-cost approach, result in an increased need for EHD calculations of WinGD`s main bearings.
Find out how our multi-body dynamics simulation solution AVL EXCITE™ helped WinGD to successfully deal with this challenge.
AVL White Paper – Predictive Transmission NVH Analysis for ICE Based and Electrified Powertrains
Download our white paper to discover how simulation can be applied to optimize key powertrain NVH attributes, extending classical IC engine NVH to modern powertrains including highly complex transmissions and electrified powertrains.
AVL Customer Case Study - NVH Simulation at Deutz
Legal constraints which impose ever stricter emission limits are forcing engine manufacturers to drastically reduce the sound emission of their products. In addition, increasing end customer expectations require a greater focus on the acoustic behaviour of an engine.
AVL Customer Case Study - System Simulation in BEV Development at EDAG
For battery electric vehicles (BEV), the high-voltage storage unit is the crucial component in terms of performance, efficiency and range. To optimize these attributes extensive investigations are required. Both in the overall vehicle context and under different, sometimes extreme boundary conditions.
전기차(EV)는 자체의 성능, 주행 거리 및 비용으로 평가됩니다. 또한 열 관리에 영향을 주는 컴팩트한 파워트레인 설계가 요구됩니다.
전기 모터가 거의 무소음 수준에 도달하여 차량은 조용해졌지만, 더 이상 엔진으로 다양한 소음과 진동을 가릴 수는 없습니다.
AVL은 차량 개발 시뮬레이션 분야의 선두주자로, 전 세계 주요 엔진 제조사들이 AVL 내연기관 시뮬레이션 솔루션을 사용하고 있습니다.
시뮬레이션을 통해 AVL은 파워트레인 개발에서 세 가지 목표를 달성합니다. 첫째, 크랭크샤프트부터 커넥팅 로드, 플레인 베어링, 전체 부품에 이르기까지 모든 구성품의 내구성을 보장합니다.
Properly considering the excitation of the e-motor is essential when analyzing the NVH of e-drives. Typically, electromagnetic forces on the stator and torque on the rotor are precalculated using electromagnetic tools.
E-drives and hybrid powertrains often operate in transient conditions with changing loads and speeds, and it is essential to consider the dynamic effects of these conditions when evaluating their durability and NVH.
Modern e-axle concepts bring with them new types of design peculiarities. This can result in various disruptive effects. We will show you how special vibration phenomena can be analyzed simulatively early in the development process.
We will give you an insight into how to combine the strengths of statistical design of experiments and intelligent optimization with 3D multibody simulation using the AVL CAMEO™ and AVL EXCITE™ tools.
The elimination of the masking effect caused by the combustion engine and the trend towards high-speed e-axles make the topic of NVH a central aspect in vehicle development. We will present the current state of the art for the dynamic analysis of e-drives.
Due to the elimination of the noise-masking combustion engine, the acoustic phenomena of the transmission come to the fore in electrified vehicle concepts. We present you a workflow for calculating the map of stator tooth forces and torque fluctuations on the rotor.
Renewable energy tops the list of measures to be taken to reduce greenhouse gases in most discussions about climate change. In that respect, wind turbines show enormous potential for the future.
On the path to a clean and carbon-neutral mobility, hybrid vehicles will doubtlessly play a major role for the next decade, especially in the field of passenger cars.
Electrified powertrains are flexible in construction, highly complex and often lightweight, yet they operate at incredibly high torque loads.
The understanding of wear phenomena is relevant for several engineering fields. Basically, every application where force is transferred between directly connected and relatively moving components is prone to wear.
Legislation is pushing automotive propulsion engineers to apply advanced transmission and drivetrain technology while striving towards improving efficiency. The required measures are often negatively impacting the vehicle’s NVH behavior.