近年の交通事情を見れば、モビリティの変革が本格化していることがわかります。電動化車両は、もはや日常の交通において珍しいものではなくなっています。誰でも電動化車両を利用できるようにすることが現在の課題です。
そのため、自動車メーカーや部品メーカー各社は、既存のシステムをさらに迅速に開発したり、新たなソリューションを見出すことが求められています。
再考の必要性
環境意識の高まり、資源保全の必要性、激しい競争圧力が事態を加速させています。
こうした加速が表れているのは、市場投入までの期間の短縮化だけにとどまりません。むしろ、車両やコンポーネント開発の初期段階にまで感じられるようになっています。新たな車両のコンセプトは、コンポーネント数が増え、その相互依存性が大きくなるにつれて、ますます複雑化しています。
それと同時に、車両に搭載されるソフトウェアの割合が増え続けていることも無視できません。
したがって、当然ながら、純粋なハードウェア主導による開発ではこのペースには間に合いません。バーチャルツインは1つのソリューションです。個々のコンポーネント、システム全体、さらには車両の正確なイメージとして、開発全体を通してバーチャルツインを利用できます。その特長として、システム内外のあらゆるオブジェクトと通信できることがあります。
- 初期コンセプトからシステム設計、コンポーネント構築、試験まで、シンプルで反復可能なプロセスを導入することで、開発期間を短縮
- 正確なバーチャルツインを作成することで、必要なプロトタイプの数を削減バーチャルツインは高価な原材料が不要で、比較的迅速に作成可能
- 物理的なプロトタイプが不要な、マルチフィジカルシミュレーションおよびマルチディシプリナリーシミュレーションを使用して車両レベル全体を表示リアルな環境で仮想的に試験を実施
- 保証コストや信頼性の欠如によるイメージの低下を回避できるだけ短時間でバーチャルツインを広範囲に試験可能
電動化の急速な発展は、自動車産業全体にとっての課題です。ここで後れを取らないためには、新たな道を歩まなければなりません。私たちはバーチャルツインを活用しています。シミュレーションにより、開発と最適化のタスクが大幅に時間を短縮して実現できます。
- AVL List GmbH ソリューションマネジメントスキルチームリーダー オリバー・クナウス
電動駆動システムは、純粋なバッテリー電気式であれ、燃料電池で動作するものであれ、複雑なシステムです。コンポーネントのサイズ、重量、熱特性、構造特性は相互に影響するため、システム全体のパフォーマンスにも影響します。包括的な開発アプローチが必要です。
シミュレーションでバッテリー開発を加速
性能と航続距離は、バッテリー電気自動車（BEV）が受け入れられるためには極めて重要です。人々は、内燃機関で慣れた快適性を享受し続けたいと考えています。これを実現するには、エンジニアとして、セルの種類、運用条件、重量、性能目標について適切なバランスを取る必要があります。
仮想上でのバッテリー開発を極める
ここで重要なのは温度です。車種に応じたバッテリーパックの適切な設計、優れた冷却コンセプト、適切な運用戦略が非常に重要です。
AVLのスケーラブルなシミュレーションソリューションを利用すれば、以下を実現できます。
- バッテリーの安全コンセプトの開発
- 最適な運用戦略の策定
- 適切なバッテリー設計の確保
シミュレーションで燃料電池と電解槽の開発を推進
燃料電池と電解槽は、特にモビリティ分野において、カーボンニュートラルなモビリティ、エネルギー生成・貯蔵の有望なソリューションだと考えられています。航続距離と燃料補給時間について大きな可能性があり、特に長距離自動車での利用について注目されています。
仮想上での開発推進
AVLは、PEM型燃料電池およびSO型燃料電池の最適化を実現する、特別なシミュレーションソリューションを提供しています。このソリューションには、スタックに加えて、加湿器、水分離器、インジェクター/エジェクターなどの関連するバランスオブプラント（BoP）コンポーネントが含まれます。
AVLのツールは以下を実現します。
- 目標設定と要件仕様をサポートするバーチャルツインの作成
- スタックの最適な効率と最大の耐用年数を実現
- あらゆる条件下でのより安全で効率的な運用戦略の策定
電動駆動系の開発を加速
シミュレーションは、実にさまざまな方法でパワーユニット開発をサポートします。性能向上と効率最適化に加えて、熱と音響に関する課題を解決することが重要な課題です。
仮想駆動系開発をスムーズに推進
コンセプトが開発され、最適化されると、詳細な解析が必要になります。シミュレーションは以下をサポートします。
- マル チフィジックス・シミュレーション・ソリューショ ンを活用し、性能、コスト、重量のバランスをとる
- eモーターの熱出力の評価や冷却戦略の研究に詳細な電磁気・熱シミュレーションを使用可能
- 電動駆動システムから始まるNVH解析により、音響と乗員の体感を把握可能
モビリティ革命が本格化しています。この革命は、持続可能性を高めた、新たな推進システムの開発だけにとどまるものではありません。むしろ、開発プロセス全体が激変しています。その変化を主導しているのは、シミュレーションです。
現時点では、設計プロセスとエンジニアの限界を押し上げることについて、完成車メーカーやサプライヤーを含むどの企業も直面する課題を理解することが重要です。さまざまなシステムが増えるにつれて、部門やチームの構造も変化しています。AVLは、その変化を把握しています。AVLはソフトウェア開発者たちだけで成り立つ企業ではないため、こうした変化のプロセスについても経験があります。私たちはエンジニアであり、また、ユーザーでもあります。ソフトウェアやプロジェクトにおける直感的なワークフロー、ジェネレーター、操作ガイド機能、評価には、こうしたさまざまな視点から得られたAVLの知識を活かしています。
