Как моделировать реальные условия эксплуатации электромобилей при валидации прототипов?

Для моделирования реальных условий эксплуатации электромобилей при валидации прототипов нагрузка должна отражать не только пиковый крутящий момент и скорость, но и реальные ездовые циклы, температурные градиенты, вибрацию и воздействие окружающей среды. Neway сочетает имитационное моделирование в разработке с аппаратным тестированием в контуре для компонентов, используемых в электротранспорте и автомобильных силовых установках, обеспечивая, чтобы прототипы испытывали рабочие циклы, аналогичные реальному использованию транспортного средства, уже на самых ранних этапах разработки.

Определение реальных рабочих циклов

Первый шаг — преобразование ездовых циклов в нагрузки на уровне компонентов. Типичные городские, шоссейные и смешанные ездовые циклы электромобилей преобразуются в профили крутящего момента и скорости, события рекуперативного торможения и последовательности запуска-остановки. Эти входные данные определяют матрицу испытаний для зубчатых передач, валов двигателей, корпусов дифференциалов и корпусов инверторов.

Neway использует ранние прототипы, изготовленные с помощью прототипирования на станках с ЧПУ и 3D-печати для прототипирования, чтобы быстро оценить, как изменения конструкции влияют на прочность, NVH-характеристики и эффективность в рамках этих смоделированных рабочих циклов.

Создание репрезентативных прототипов, соответствующих производственным требованиям

Чтобы результаты испытаний были значимыми, прототипы должны максимально соответствовать производственным требованиям с точки зрения материалов и технологий изготовления. Конструктивные корпуса и кронштейны двигателей производятся такими процессами, как литье под давлением алюминия или точное литье, с использованием сплавов, таких как A380 или литой алюминий, для достижения реалистичной жесткости и теплового поведения.

Высоконагруженные мелкие компоненты — шлицевые втулки, стопорные собачки и детали приводов — могут быть изготовлены методом металлического литья под давлением из марок, таких как MIM-4140 или MIM 17-4 PH, что гарантирует, что усталостные характеристики при испытаниях соответствуют характеристикам конечного серийного решения.

Комбинирование механических, тепловых и электрических нагрузок

Силовые установки электромобилей работают в условиях тесной взаимосвязи механических и тепловых факторов. Испытательные стенды программируются на приложение переходных профилей крутящего момента и скорости, в то время как агрегат работает при реалистичных температурах и расходах охлаждающей жидкости на входе. Литой алюминиевые корпуса инверторов и крышки электромостов, изготовленные с помощью прототипирования, оцениваются на предмет образования горячих точек и поведения при тепловом расширении.

Для имитации длительного теплового воздействия материалы подвергаются термообработке для достижения целевой прочности и твердости перед испытаниями. Для компонентов, находящихся рядом с выхлопными трактами или высокотемпературной электроникой, оцениваются системы теплового покрытия или теплозащитного покрытия, чтобы обеспечить изоляцию и сопротивление усталости при повторяющихся тепловых циклах.

Учет воздействия окружающей среды и дорожных нагрузок

Реальные условия эксплуатации электромобилей включают вибрацию, ударные нагрузки, коррозию и загрязнение. Данные о дорожных нагрузках преобразуются в многокомпонентные профили вибрации и ударов, прикладываемые к полным узлам, включая корпуса, кронштейны и электрические разъемы. Компоненты для интеграции в днище и шасси часто изготавливаются с использованием изготовления листового металла в сочетании с литыми или формованными интерфейсами для воспроизведения реальной жесткости крепления.

Защита поверхности имеет ключевое значение для точной оценки срока службы. Покрытия, такие как порошковое покрытие, анодирование или оцинковка, наносятся перед испытаниями в соляном тумане и на влагостойкость, чтобы коррозионное поведение прототипа действительно отражало поведение конечного продукта.

Замыкание цикла между моделированием и испытаниями

Во время валидации измеренные данные о деформации, температуре и вибрации передаются обратно в цифровые модели для уточнения допущений по нагрузкам и коэффициентов безопасности. При обнаружении отклонений выполняются итерации по проектированию и быстрое повторное тестирование с использованием быстрого прототипирования литьем или обновленных прототипов на ЧПУ. Такой замкнутый подход гарантирует, что к моменту запуска силовой установки в производство она уже прошла испытания в условиях, соответствующих эксплуатации электромобилей, как в виртуальной, так и в физической среде.