TỐI ƯU HÓA QUẢN LÝ NĂNG LƯỢNG VÀ NHIỆT

Dù là xe điện thế hệ mới, xe hybrid, hay xe chạy xăng truyền thống, tất cả đều có một yêu cầu thiết yếu: duy trì nhiệt độ hoạt động ở mức “vừa phải”. Quản lý năng lượng và nhiệt trong xe giống như điều khiển một dàn nhạc, nơi mọi nhạc cụ đều phải phát ra âm lượng chính xác. Khi hệ thống vận hành tốt, kết quả thật hoàn hảo. Ngược lại, nếu có trục trặc – bạn sẽ nhận ra ngay.

Cuộc cách mạng xe điện đang khiến bài toán này trở nên cấp thiết hơn bao giờ hết. Mỗi watt điện tiêu thụ cho làm mát hay sưởi ấm đều ảnh hưởng trực tiếp đến quãng đường di chuyển sau mỗi lần sạc. Những kinh nghiệm thu được từ xe điện đang góp phần cải thiện hiệu suất của mọi loại phương tiện, bất kể động cơ sử dụng là gì.

Tối ưu hóa quản lý năng lượng và nhiệt cho phương tiện

Các phương pháp kỹ thuật phân mảnh truyền thống giờ đây không còn đáp ứng được yêu cầu. Việc phát triển hệ thống làm mát tách biệt với hệ truyền động, lại tách biệt với hệ thống điều hòa khoang lái – chẳng khác nào xây một ngôi nhà mà các đội thi công không hề phối hợp với nhau. Ngôi nhà đó có thể được dựng lên, nhưng chắc chắn sẽ không đạt hiệu quả tối ưu.

Một cách tiếp cận tích hợp là điều kiện tiên quyết để đồng bộ mọi thành phần ngay từ đầu. Đây chính là lúc các công cụ mô phỏng và thử nghiệm tiên tiến phát huy vai trò, giúp các kỹ sư nắm bắt được tổng thể hệ thống ngay cả trước khi nguyên mẫu đầu tiên được chế tạo.

Các giải pháp tích hợp VEM-VTM của Simcenter hỗ trợ toàn bộ các giai đoạn phát triển, từ xác định yêu cầu, phân tích đối chuẩn, thiết kế kiến trúc và xác định kích thước hệ thống, đến kỹ thuật chi tiết các thành phần VTM và tích hợp toàn xe.

Hãy cùng tìm hiểu sâu hơn về cách tiếp cận hiện đại này đang cách mạng hóa quy trình phát triển phương tiện…

1 – Đối chuẩn VEM và thiết lập mục tiêu

Tại cơ sở VEM chuyên dụng, các phương tiện hiện có được trang bị cảm biến để xác định tất cả các loại năng lượng cơ học, điện và nhiệt lưu thông qua chúng. Nhiều kịch bản khác nhau được thực hiện, chẳng hạn như lái xe bình thường, khởi động lạnh, khởi động nóng và sạc điện, nhằm ghi nhận hành vi tổng thể của phương tiện trong các điều kiện khác nhau.

Các kỹ sư sử dụng dữ liệu này để tạo ra mô hình sinh đôi số (digital twin) có thể được chỉnh sửa để khám phá các cải tiến và tối ưu hóa tiềm năng. Bất kỳ yếu tố nào của xe cũng có thể được thay đổi, chẳng hạn như kích thước hoặc loại pin, hệ thống HVAC, hoặc vị trí của các thành phần khác nhau, và sau đó thực hiện mô phỏng để xem cách những thay đổi này ảnh hưởng đến hiệu suất tổng thể.

Muốn tìm hiểu thêm về đối chuẩn VEM?

• Tham quan cơ sở VEM của Simcenter tại Lyon, Pháp thông qua chuyến tham quan ảo.

• Xem hội thảo trực tuyến về đối chuẩn VEM để khám phá thêm về cách triển khai quy trình đối chuẩn phương tiện một cách nhất quán nhằm hỗ trợ phát triển xe.

Muốn tìm hiểu thêm về đối chuẩn VEM?

Hãy tham quan cơ sở VEM của Simcenter tại Lyon, Pháp thông qua chuyến tham quan ảo.
Xem hội thảo trực tuyến về đối chuẩn VEM để khám phá cách triển khai quy trình đối chuẩn phương tiện một cách nhất quán nhằm hỗ trợ phát triển xe hiệu quả hơn.

2 – Xác định kiến trúc phương tiện

Xác định kiến trúc phương tiện tập trung vào việc thiết lập các yêu cầu hệ thống và xác định kích thước ban đầu nhằm đáp ứng các mục tiêu hiệu suất. Các hoạt động chính bao gồm lựa chọn loại hệ truyền động, định nghĩa kiến trúc hệ thống nhiệt, xác định kích thước các thành phần chính như động cơ và pin, cũng như đánh giá nhu cầu làm mát/sưởi.

Các hãng sản xuất (OEM) sử dụng dữ liệu và mô hình từ nhà cung cấp để xác nhận kích thước ban đầu và xây dựng chiến lược quản lý nhiệt. Cách tiếp cận này cho phép nhận diện sớm các thách thức trong tích hợp hệ thống, đồng thời tối ưu hóa kiến trúc tổng thể.

Quy trình này hỗ trợ việc phát triển hệ thống quản lý nhiệt hiệu quả, trong khi vẫn cân bằng giữa yêu cầu hiệu suất và sự thoải mái cho người dùng.

Cách tiếp cận dựa trên dữ liệu này giúp các OEM tích hợp yếu tố nhiệt ngay từ giai đoạn đầu, từ đó rút ngắn thời gian phát triển phương tiện tiết kiệm năng lượng.

3 – Xác định kích thước và phát triển hệ thống

Quá trình xác định kích thước VEM giống như việc xây dựng một “bản thiết kế năng lượng” cân bằng cho phương tiện. Cần bao nhiêu năng lượng lưu trữ để đáp ứng phạm vi di chuyển mong muốn? Động cơ điện cần mạnh đến mức nào để đảm bảo khả năng tăng tốc, leo dốc, và vận hành ở tốc độ cao? Hệ thống điện công suất sẽ điều phối dòng năng lượng giữa pin và động cơ ra sao? Hệ thống làm mát có duy trì được nhiệt độ vận hành an toàn cho toàn bộ hệ thống không?

Tất cả các thành phần cấu thành phải được thiết kế ăn khớp với nhau. Nếu một bộ phận quá nhỏ hoặc quá lớn, hiệu suất của toàn bộ hệ thống sẽ bị ảnh hưởng. Mục tiêu là tìm ra điểm cân bằng tối ưu – nơi mọi thành phần vận hành hiệu quả, phối hợp nhịp nhàng và đáp ứng đầy đủ các yêu cầu thiết kế.

4 – Kỹ thuật chi tiết cho các thành phần

Trong suốt vòng đời hoạt động, các thành phần trên phương tiện thường xuyên phải chịu nhiệt độ lên đến hàng trăm độ C. Nếu không được quản lý nhiệt đầy đủ, các bộ phận này có nguy cơ hư hỏng, dẫn đến các vấn đề nghiêm trọng về an toàn và chi phí.

Các giải pháp của Simcenter hỗ trợ kỹ sư dự đoán hành vi nhiệt của từng thành phần, từ đó xác định mức độ làm mát cần thiết. Đồng thời, các công cụ này cũng đảm bảo rằng pin trên xe điện luôn duy trì trong khoảng nhiệt độ vận hành tối ưu, nhằm đảm bảo hiệu suất tối đa và an toàn tuyệt đối.

Mô phỏng tích hợp cũng cho phép các kỹ sư tối ưu hóa sự thoải mái nhiệt trong khoang lái bên cạnh hiệu suất của phương tiện. Sự thoải mái đang trở thành yếu tố phân biệt ngày càng quan trọng, đặc biệt là trong các dòng xe sang, do đó, sự thoải mái phải được tối ưu hóa mà không làm ảnh hưởng đến hiệu suất.

Đọc các tài nguyên sau để biết thêm thông tin về quản lý nhiệt cho các thành phần:

• Blog về mô phỏng và an toàn pin, từ thiết kế tế bào 3D cho đến toàn bộ gói pin và sự lan truyền nhiệt trong trường hợp sự cố runaway.

• Các bản ghi âm của hội thảo mới nhất về nhiệt học động cơ đốt trong (ICE), nơi các chuyên gia trong ngành chia sẻ các phát triển mô phỏng mới nhất cho động cơ đốt trong.

• Xem hội thảo trực tuyến về sự thoải mái nhiệt trong khoang lái để khám phá cách mô phỏng độ phân giải cao giúp thiết kế các hệ thống điều khiển HVAC hiệu quả, hoặc đọc về cách Calsonic Kansei Corporation, hiện đã hợp nhất với Magneti Marelli và được biết đến với tên gọi Marelli, giảm một nửa số nguyên mẫu vật lý trong thiết kế hệ thống điều hòa không khí.

5 – Tích hợp toàn phương tiện

Đối với các phương tiện hiện đại, một cái nhìn tổng thể ngay từ đầu là điều cần thiết, vì có vô số yếu tố phụ thuộc lẫn nhau ảnh hưởng đến việc sử dụng năng lượng và quản lý nhiệt. Việc không tích hợp những yếu tố này từ sớm sẽ dẫn đến những thay đổi thiết kế tốn kém và mất thời gian sau này.

Tích hợp ảo thông qua mô phỏng cấp hệ thống là một yếu tố quan trọng, cho phép các nhóm chức năng khác nhau phá vỡ các rào cản truyền thống và hợp tác hiệu quả. Một “digital thread” (chuỗi số) kết nối các phân hệ đang phát triển, đảm bảo rằng các mô hình mới nhất được tích hợp xuyên suốt quá trình phát triển. Điều này giúp mỗi bộ phận hiểu được cách công việc của họ ảnh hưởng đến – và bị ảnh hưởng bởi – hệ thống phương tiện tổng thể.

Mô hình Simcenter Amesim này tích hợp dòng khí trong khoang lái 3D chi tiết, hiệu suất hệ thống HVAC, động học nhiệt của động cơ điện, và chiến lược quản lý nhiệt để tối ưu hóa các hệ thống nhiệt của phương tiện một cách toàn diện.

Để biết thêm thông tin về tối ưu hóa quản lý năng lượng khi tích hợp,

• Xem hội thảo trực tuyến này để tìm hiểu cách tối ưu hóa quản lý nhiệt và hiệu quả năng lượng từ thiết kế thành phần đến tích hợp hệ thống điện tổng thể.

• Đọc các câu chuyện về tích hợp VEM từ BAIC Motor và Applus IDIADA.

Vậy, bước tiếp theo là gì?

Các phương tiện hiện đại cần những phương pháp phát triển hiện đại. Việc phá vỡ các rào cản truyền thống giữa các nhóm kỹ thuật không chỉ là một yếu tố tốt – mà là điều kiện thiết yếu để thành công. Triển khai phương pháp tiếp cận toàn diện của Simcenter để tối ưu hóa VEM và VTM giống như việc có toàn bộ đội ngũ kỹ sư nói cùng một ngôn ngữ.

Nguồn: Siemens

Quý doanh nghiệp, khách hàng có nhu cầu liên hệ SDE TECH theo thông tin sau: