전통적으로 차량 개발은 분야별 엔지니어링과 어셈블리로 엄격하게 나뉘어 진행되었습니다. 그러나 현재는 전동화, 디지털화, 커넥티드 모빌리티 및 운전자 지원 등의 추세로 새로운 접근 방식을 채택하고 있습니다.
오늘날 개발의 초점은 차량 속성과 차량 기능에 맞추어져 있으며, 이를 위해서는 총체적이고 다중 물리적인 접근 방식이 필요합니다. 이러한 접근 방식은 가상 분석, 최적화 및 검증을 통해서만 달성할 수 있습니다.
따라서 전통적인 컴퓨터 지원 엔지니어링(CAE) 기법의 적용 분야가 확장되었을 뿐만 아니라(예: 빗물 분리, 센서 오염), 시스템 시뮬레이션의 활용 영역도 넓어지고 있습니다.
차량 속성에는 주행 및 조향 성능, 가속 시간뿐만 아니라 에어컨 및 주행 거리도 포함됩니다. 특히 주행 거리는 e-모빌리티의 수용에 매우 중요합니다.
주행 거리는 다양한 요인에 의해 영향을 받습니다. 배터리 크기, 에너지의 효율적인 사용, 운전자의 주행 동작 등 외에도 공기저항도 중요한 영향을 미칩니다.
회생(recuperation)을 통해 제동 에너지를 다시 전기 에너지로 변환할 수 있으며, 공기저항 계수(cw 값)를 10% 줄이면 최대 8%의 주행 거리가 증가할 수 있습니다.
대형 배터리 팩은 배터리 전기 차량에 장착됩니다. 이 배터리의 무게와 그 분포는 운전 및 조향 행위에 영향을 미칩니다.
실내 에어컨을 조정할 때는 다양한 기후 요인을 고려해야 합니다. 여기서 문제는 승객의 편안함과 그에 필요한 에너지가 주행 거리 감소로 이어진다는 점입니다.
버추얼 트윈을 사용하면 이러한 모든 상호 관계를 파악하고 함께 분석할 수 있습니다. 버추얼 트윈은 개별 구성 요소와 시스템 또는 차량 전체를 환경과 함께 가상으로 구현해 개발을 추진하는 데 효율적인 툴입니다.
운전자들은 ADAS 및 AD 시스템의 최신 기술에 점점 더 많이 의존하고 있습니다. 이 과정에서 이에 필요한 센서와 카메라의 수는 계속 증가하고 있습니다.
최대한의 안전성을 제공하려면 센서와 카메라가 안정적으로 작동해야 합니다. 시뮬레이션 솔루션을 사용하여 난류 공기역학과 입자 기반 시뮬레이션을 결합하여 차량 표면의 오염을 예측할 수 있습니다. 가상 테스트를 통해 초기 컨셉 단계에서 차량의 설계와 센서의 위치를 최적화할 수 있습니다.
전체 차량 모델을 활용한 수치 시뮬레이션을 통해 실험 수고를 크게 줄일 수 있습니다. 물리적 모델 이전에 구축된 버추얼 트윈을 통해 V-개발 프로세스 초기에 예측이 가능하여, 개발 품질이 향상되고 개발 시간이 단축됩니다.
에너지 효율성과 주행 경험의 균형 달성
성능, 탑승, 핸들링 및 승차감과 같은 뛰어난 주행 특성과 에너지 효율 및 소비와 같은 컨셉 단계에서 정의된 목표를 결합하려면 전반적인 시스템을 고려해야 합니다.
전체 차량 시스템의 최적화
시뮬레이션을 개발 프로세스에 통합함으로써 전체 시스템에서 개별 구성 요소의 상호 작용을 연구할 수 있습니다. 이를 통해 목표가 상충되는 경우 차량 속성을 분석하고 이상적으로 균형을 맞출 수 있는 기회를 얻을 수 있습니다.
시뮬레이션은 다음을 지원합니다.
- 차량 컨셉
- 차량 동력학 평가
- 차량 기능 개발
- 전반적인 차량 수준의 에너지 관리
- 레이싱 랩타임 최적화
시뮬레이션을 통한 HVAC, 열, 기계 및 전기 시스템 통합
전기차 개발 시, 엔지니어들은 열 관리 측면에서 완전히 새로운 도전에 직면하고 있습니다. 기존 내연 기관 차량에서는 엔진에서 발생하는 폐열을 실내 에어컨에 사용했지만, 전기차에서는 배터리를 사용하여 에어컨을 가동해야 합니 이는 곧 주행 거리 감소로 이어집니다.
열 및 전기 에너지 관리 최적화
전동화로 인해 에너지 관리의 복잡성이 증가하고 있으며, 빠르게 성장하는 시장은 개발 시간을 단축시키고 있습니다. 이에 따라 전체 차량 수준에서 시스템을 고려하는 것이 점점 더 중요해지고 있습니다.
- 편안한 객실 시스템: 난방, 환기 및 공조
- 구성 요소의 열 관리 시스템
- 전기 및 전자 장치 정렬
시뮬레이션을 통한 차체 최적화
차량의 차체는 다양한 임무를 수행합니다. 외관을 책임지는 동시에 차량의 외부(방사선) 및 내부 소음에도 영향을 미칩니다. 그러나 무엇보다 중요한 역할은 모든 외부 영향으로부터 승객과 화물을 보호하는 것입니다.
센서 및 카메라 오염 가상 연구
계산 유체 동력학(CFD)과 입자 기반 시뮬레이션 솔루션(SPH)을 적용하여 차량 주변의 유동 패턴을 계산하고 시각화합니다.
- Water 시뮬레이션 - 수로 통과(Wadig) 및 빗물 흐름 포함
- 차량에 쌓인 적설 시뮬레이션
- 앞유리, 미러 및 센서의 오염 시뮬레이션
모빌리티 혁신이 본격화되고 있습니다. 이는 단순히 새롭고 지속 가능한 동력 시스템을 개발하는 것만을 의미하지 않습니다. 더 정확히는 전체 개발 과정이 변화하고 있으며, 그 중심에는 시뮬레이션이 있습니다.
지금은 OEM과 공급업체 모두 설계 프로세스와 엔지니어의 경계를 허물고 현재 직면한 과제를 이해하는 것이 중요합니다. 다양한 시스템의 수가 증가함에 따라 부서와 팀 구조도 변화하고 있습니다. AVL은 이를 잘 이해하고 있습니다. AVL은 단순한 소프트웨어 개발자가 아닌, 엔지니어이자 사용자입니다. AVL은 AVL의 전문지식을 직관적인 워크플로우, 생성기, 마법사, 평가 기능을 통해 소프트웨어와 프로젝트에 구현하고 있습니다.
AVL은 고객의 미래 모빌리티를 실현하는 글로벌 파트너입니다. 환경에 미치는 영향을 최소화하는 모빌리티를 추구합니다. 구성 요소부터 시스템 분석까지 다양한 시뮬레이션 솔루션을 제공합니다. 소프트웨어 솔루션(툴 및 프로젝트)은 개발 프로세스에 깊이 통합되어 가상화 과제를 해결할 수 있습니다.
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