O fabricante de ônibus da escola elétrica usa o O simcenter Amesim para simulação de sistema para otimizar o projeto de bateria e gerenciamento térmico

Buscando uma urbanização mais sustentável

De acordo com as Nações Unidas, a urbanização está crescendo rapidamente. Por 2030, o mundo é projetado para ter 41 megacidades com 10 milhões ou mais habitantes. Mais pessoas significam mais carros na estrada e mais poluição do ar como transporte representa um terço das emissões poluentes. Isso também significa que há um limite para o número de carros que a infraestrutura poderá acomodar, razão pela qual é tão importante desenvolver soluções sustentáveis de transporte em massa.

Essa é uma das razões pelas quais os líderes das maiores cidades do mundo, iguais a 650 milhões pessoas, decidiram criar o grupo de liderança climática das cidades do C40 para combater as alterações climáticas e impulsionar a ação urbana que reduz as emissões e o congestionamento do gás de estufa. Eles estão se candidatando a obter apenas ônibus de emissão zero por 2025, que eles esperam levar a verde e saudável "ruas sem combustível fóssil".

Simcenter Amesim vehicle model.

Melhoria da qualidade geral de vida

A partir de sua fundação em 2011, o objetivo do Lion Electric Co., foi oferecer transporte público sustentável. A empresa, que está sediada em Saint-Jérôme, Quebec, Canadá, designs, engenheiros e fabrica todos os ônibus escolares elétricos, MIDI/microônibus para necessidades especiais e trânsito urbano, bem como caminhões urbanos. A empresa acredita que a transição para veículos todos elétricos levará a grandes melhorias em nossa sociedade, ambiente e qualidade de vida geral.

Simcenter Amesim battery model.

Assumir novos desafios de engenharia no desenvolvimento de produtos

O desenvolvimento de um barramento movido a energia elétrica apresenta novas e desafiadoras considerações de engenharia, como o gerenciamento térmico da bateria, assim como sua integração no veículo geral.

Raphael Ouellet, que é engenheiro de produto de transmissão na equipe de engenharia elétrica Lion, explica que as expectativas são definidas em dois níveis: "Primeiro, no caso de um veículo movido a bateria, é necessária uma análise de subsistema para ter uma visão precisa sobre como os ciclos de movimentação e os cenários de carregamento afetariam a capacidade da bateria de desenvolver as soluções de gerenciamento térmico apropriados e identificar balanceamento de fluxo de refrigeração em circuitos de aquecimento de refrigeração para otimizar o gerenciamento térmico geral. Em segundo lugar, desde o desenvolvimento precoce no nível do veículo, esperamos poder avaliar o desempenho geral do veículo sobre os ciclos reais de acionamento, a fim de estimar um intervalo realista. "

All-electric Urban Class 8 truck.

Desenvolvendo rapidamente uma potência elétrica robusta

Essas considerações precisam ser entendidas no início do processo de desenvolvimento do produto. Isso permite que o Lion Electric Evite recalls no início da produção por causa de erros de projeto, o que pode afetar a segurança do veículo, mas também implica custos adicionais e aumento do tempo de entrada no mercado. Em seguida, para desenvolver uma bateria e avaliar seu desempenho, uma vez integrado ao veículo completo no início do ciclo de desenvolvimento, a equipe de engenharia elétrica do Lion escolheu o O simcenter™ Amesim™ software de simulação de sistema da Siemens digital Industries, que é parte do portfólio do O simcenter.

O Lion Electric começou do zero modelando seu projeto de bateria e gerenciamento térmico. Eles foram inicialmente suportados pela Maya HTT, uma empresa de serviços de engenharia, que forneceu suporte e expertise para modelar a bateria e ajudá-los através do processo de iteração até que eles encontraram uma arquitetura otimizada. Eles começaram a projetar as células e todas as trocas térmicas das células primeiro com a caixa de alumínio e, em seguida, dentro do ambiente geral da bateria.

"Usar o O simcenter Amesim para reproduzir as trocas térmicas dentro da bateria e o arrefecimento de ar forçado nos permitiu definir a melhor arquitetura para todos os elementos da bateria", explica Ouellet. "Maya HTT forneceu a orientação de que precisávamos para encontrar a arquitetura certa."

A tensão de circuito aberto da bateria e as curvas de resistência interna foram identificadas em apenas alguns cliques a partir da folha de dados do fornecedor usando as três baterias de importação de folha de dados.

Uma vez que a bateria tenha sido projetada, o Lion Electric testou o desempenho de seu gêmeo físico em uma sala controlada pelo clima para ajustar o modelo digital em relação aos resultados. Graças à fase de testes, a precisão do modelo foi melhorada em termos de desempenho elétrico e rejeição de calor.

"Usar o O simcenter Amesim nos permitiu tomar as decisões corretas desde o início e otimizar o tempo de comercialização", diz Ouellet. "Também somos capazes de executar simulações para clientes e oferecer a eles detalhes sobre o intervalo esperado ou a carga prevista para um caso de uso específico."

Battery cycle profile in Simcenter Amesim.

Um software de fácil utilização que facilita o relatório eficiente

A satisfação do Lion Electric com o O simcenter Amesim é reforçada pela facilidade de uso e criação de relatórios. Na verdade, o Ouellet explica, "o O simcenter Amesim nos ajuda a produzir gráficos e relatórios rapidamente, fazendo apresentações em tempo hábil. Além disso, muitas outras variáveis podem ser consideradas em relação ao uso de cálculos de planilhas, o que nos permite produzir resultados mais refinados. Reprises são fáceis, então quando meu gerenciamento solicita modificações, eu posso implementá-los rapidamente.

"O o simcenter Amesim tem muitos benefícios: A interface intuitiva, algoritmos poderosos e otimizados, a facilidade de uso do gerenciamento de dados (visualização, pós-processamento, parâmetros globais, etc.) e ferramentas implementadas (otimização, visualização 3D, etc.) nos permitem economizar tempo para oferecer topo gerenciamento e clientes com resultados fáceis de entender.

Electric mini school bus.

Custos de produção menores

"Temos a mesma quantidade de tempo para desenvolver nosso modelo e, ao substituir o software de planilha com o O simcenter Amesim, agora podemos melhorar nossa avaliação de desempenho de bateria e aprofundar os detalhes de nossa análise", diz Ouellet. "Essa mesma quantidade de tempo é então gasta para desenvolver, otimizar e construir a arquitetura de bateria mais apropriada e o gerenciamento térmico relacionado. Isso nos permite oferecer um produto mais confiável e maduro no início da produção.

"Em geral, acreditamos que essa abordagem leva a custos de desenvolvimento de produtos mais baixos. Na verdade, se tivermos que modificar um produto após a produção ter sido iniciada, pode ser muito dispendioso. Recalls abrangendo erros de projeto que afetam a segurança do veículo é um pesadelo OEM, e todos nós trabalhamos arduamente para evitar isso. "

O tempo e o custo salvos graças ao uso da simulação permitem que o Lion Electric comece a procurar por tecnologias futuras. Ouellet explica: "quando a produção em veículos começar, já estamos procurando maneiras de melhorar os sistemas para as gerações futuras. A eficiência é algo que sempre pode ser otimizado. Além disso, controlamos todos os aspectos de nossos projetos, fazendo produtos muito melhores do que as empresas que eletrificam chassis e veículos de outras empresas.