従来、車両開発は分野とアセンブリに厳密に分けられていました。電動化、デジタル化、コネクティビティ、運転支援などの最新トレンドにより、新たなアプローチが求められています。
今日では、車両の属性と機能に焦点が当てられています。これには、全体的なマルチフィジカルアプローチが必要です。このようなアプローチは、仮想上での解析・最適化・妥当性確認によってのみ実現できます。
これにより、従来のコンピューター支援エンジニアリング（CAE）手法の種類（雨水の分離やセンサーの汚染など）だけでなく、システムシミュレーションの適用分野も拡大しています。
車両属性には、運転やステアリングの挙動、加速時間だけでなく、空調や航続距離も含まれます。後者は、eモビリティが受容されるために特に重要です。
航続距離は、さまざまな要因により影響を受けます。バッテリーのサイズ、エネルギーの効率的な利用、運転挙動などに加え、空力抵抗も大きく影響します。
回生により、ブレーキエネルギーを電気エネルギーに変換することができます。抵抗係数（cw値）を10%減らすことができれば、最大8%の航続距離伸長につながります。
バッテリー電気自動車には大型バッテリーパックが搭載されています。その重量と分布は、運転やステアリングの挙動に影響を及ぼします。
キャビンの空調を調整する際には、さまざまな気候の影響を考慮しなければなりません。ここでの課題は、乗員の快適性とそれに必要なエネルギーが、航続距離の減少によって相殺される点にあります。
バーチャルツインを利用すれば、これらの相互関係性をすべて把握し、まとめて解析できます。個々のコンポーネントやシステム、さらには車両全体、またその環境も含めて、仮想上のイメージとして開発を推進するための効率的なツールです。
運転者はADAS（先進運転支援システム）およびAD（自動運転）システムの最新技術にますます依存するようになっています。その過程で、必要なセンサーやカメラの数は増え続けています。
最大限の安全性を確保するには、センサーとカメラが確実に機能する必要があります。このシミュレーションソリューションを使用すれば、乱流空気力学と粒子ベースのシミュレーションを組み合わせて、車両表面の汚染を予測できます。仮想試験を実施することで、コンセプト段階から車両の設計とセンサーの配置を最適化できます。
完成車モデルによる数値シミュレーションでは、実験の手間を大幅に減らすことができます。物理モデルを利用する前にバーチャルツインを使用すれば、V字開発プロセスの非常に早い段階で予測が可能です。これにより、開発品質が向上し、開発時間が短縮されます。
エネルギー効率と運転体験とのバランスを達成
性能、乗り心地、操作性、快適性などの優れた運転特性と、エネルギーの効率性や消費量などのコンセプト段階で定義された目標を組み合わせるためには、システム全体を考慮しなければなりません。
車両システム全体の最適化
シミュレーションを開発プロセスに統合することで、システム全体における個々のコンポーネントの相互作用を研究できます。これにより、目標が競合する場合に車両属性を分析し、理想なバランスを取ることができます。
シミュレーションは以下をサポートします。
- 車両コンセプト
- 車両ダイナミクスの評価
- 車両機能の開発
- 車両全体レベルでのエネルギー管理
- レースにおけるラップタイムの最適化
シミュレーションによるHVAC、温度、機械、電気の各システムの統合
電気自動車を開発する際、エンジニアは温度管理面で全く新たな課題に直面しています。内燃機関の廃熱は従来、車室内の空調に使用されていましたが、電動車両ではバッテリーを使用しなければなりません。これはさらに航続距離の悪化につながります。
温度および電気エネルギー管理の最適化
電動化により、エネルギー管理の複雑さが増していますが、急成長する市場では、開発期間が短縮されています。ここでは、車両全体レベルでシステムを検討することがますます重要になってきています。
- コンパートメント快適システム：暖房、換気、空調
- コンポーネント向け温度管理システム
- 電気・電子コンポーネントの調整
シミュレーションによる車体の最適化
車体は多種多様な役割を果たしています。外観を決定づける車体は、車両の外部（放射）と内部（車内ノイズ）に対する音響挙動にも影響を及ぼします。しかし、最も重要な役割は、乗員と貨物をあらゆる外部からの影響から保護することです。
センサーとカメラに付着する汚れについて仮想上での研究
計算流体力学（CFD）と粒子ベースのシミュレーションソリューション（SPH）を適用して、車両周辺に発生する流れのパターンを計算・視覚化します。
- 水のシミュレーション – 渡河性能と雨水に関するものを含む
- 車両への積雪のシミュレーション
- フロントガラス、ミラー、センサーに付着した汚れのシミュレーション
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。AVLにはエンジニアたちも在籍しており、同時に彼らは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。
