I crash test sono un banco di prova fondamentale per valutare il grado di affidabilità e sicurezza di un veicolo; per garantire alti livelli di efficienza, l’Automotive può contare sulla progettazione predittiva, un approccio che prevede la costruzione e l’analisi di modelli virtuali.

Nell’articolo di oggi, diamo uno sguardo alle opportunità dell’analisi dei comportamenti di un sistema con i prototipi digitali.

Negli ultimi 20 anni, c'è stata una crescita significativa nella tipologia di trasmissioni automotive e della loro complessità: cambio manuale, automatico convenzionale, doppia frizione, manuale automatizzato, a variazione continua, ecc.

Oltre a questo, la maggior parte dei produttori sta ora sviluppando contemporaneamente veicoli con propulsori endotermici convenzionali, ibridi e completamente elettrici con l’ineluttabile necessità di architetture di trasmissione diverse.

In questo articolo vedremo le nuove sfide che i produttori di sistemi di trasmissioni devono affrontare per rispondere alle nuove esigenze del mercato.

L’utilizzo di motori elettrici in sostituzione dei convenzionali motori a combustione è una tendenza in atto principalmente nel settore automotive, ma coinvolge in realtà tutti i mezzi di trasporto ed industriali, dalla bicicletta all’elicottero, fino ai trattori e le macchine per movimento terra. I motori elettrici montati su questi mezzi devono necessariamente essere compatti e leggeri, ma al tempo stesso devono essere in grado di erogare un’elevata potenza.

Gli ingegneri che progettano macchine elettriche utilizzano strumenti di simulazione che consente loro uno sviluppo rapido ed accurato di prodotto. L'impiego di strumenti e metodi di calcolo agli elementi finiti già nelle prime fasi del processo di progettazione, rende possibile accelerare lo sviluppo del prodotto e contemporaneamente ottenere una maggior efficienza energetica della macchina, risparmio sui materiali, e dei costi complessivi.

Per una progettazione ottimale del motore occorre strutturare un flusso di lavoro che analizzi il progetto da un punto di vista multifisico e su uno scenario potenziale di funzionamento un po' più ampio di quello previsto. Questa strategia consente di considerare l'intera gamma di potenziali applicazione al fine di ridurre al minimo eventuali guasti.

Le performance delle batterie al litio (Li-Ion e Li-Po) sono strettamente legate alla temperatura di funzionamento: soprattutto quelle per applicazioni Automotive, spesso alloggiate in vani inaccessibili all'interno dell'autotelaio, alle quali è richiesta la massima efficienza in tutto il ciclo di funzionamento: ricarica e scarica.

Il range di temperature, ottimale, entro il quale fare funzionare questi accumulatori di energia è da 15°C ai 30°C:  sono consentite anche temperature comprese fra i -40°C e i 60 °C. Tuttavia, maggiore è la temperatura di lavoro della cella, maggiore è il suo rate di invecchiamento.

Ma non basta. Anche la differenza di temperatura tra le singole celle ne influenza performance e durata. Infatti, in un pacco di batterie il ΔT tra celle non dovrebbe superare i 4 °C, con uno scostamento massimo di 6-8 °C.

In questo articolo è descritto l’approccio, tipicamente utilizzato dai progettisti di accumulatori, per dimensionare correttamente un pacco batterie attraverso la simulazione CAE.

Recentemente Samsung ha annunciato di aver trovato il modo per produrre batterie affidabili, tecnicamente “accumulatori di energia”, allo stato solido. Questa nuova tecnologia consentirebbe di superare i limiti degli equivalenti basati sul Litio (Li-Ion | Li-Po) ovvero di aumentarne la densità di potenza che in termini di resa energetica per l’automotive si tradurrebbe in mediamente 800 km di autonomia… Un enorme passo avanti considerando gli indicativi 400-450 km raggiunti sinora da alcuni veicoli-test efficienti e con un buon numero di accumulatori a bordo.

La mobilità delle merci e delle persone si sta sempre più evolvendo verso l’elettrificazione e questo trend si registra anche nel mercato dell’automobile convenzionale: tradizionalmente conservativa e molto più lento a reagire rispetto ad altri.