案例 | 西门子数字化技术让纯电动赛车加速驶向勒芒大赛
随着可持续发展日(ri)益受到(dao)全球关注，越来(lai)越多的(de)(de)赛(sai)(sai)(sai)车(che)(che)(che)队正在考虑使用(yong)电(dian)(dian)(dian)动汽车(che)(che)(che)参(can)赛(sai)(sai)(sai)。当参(can)加勒芒耐力赛(sai)(sai)(sai)的(de)(de)赛(sai)(sai)(sai)车(che)(che)(che)都(dou)是(shi)电(dian)(dian)(dian)动汽车(che)(che)(che)，会(hui)是(shi)怎样的(de)(de)场景(jing)？如果传(chuan)统赛(sai)(sai)(sai)车(che)(che)(che)的(de)(de)加油耗(hao)时与电(dian)(dian)(dian)动赛(sai)(sai)(sai)车(che)(che)(che)的(de)(de)充电(dian)(dian)(dian)耗(hao)时相近，电(dian)(dian)(dian)动赛(sai)(sai)(sai)车(che)(che)(che)是(shi)否会(hui)得(de)到(dao)普遍应用(yong)？来(lai)自荷兰(lan)Eindhoven University of Technology的(de)(de)InMotion学(xue)生(sheng)团队正致力于给出解答(da)。
InMotion团队位于荷兰(lan)海尔(er)蒙德市的(de)汽车园区 ，他(ta)们最新研(yan)发的(de)赛车“Revolution”是一(yi)款纯电动的勒芒(mang)赛车，集成(cheng)了12分钟快速充(chong)电技术以(yi)及新(xin)(xin)一代(dai)电池组。“我们(men)(men)正努力在交(jiao)通领域(yu)取得(de)创新(xin)(xin)突破，”InMotion客户经(jing)理Martijn Scholtus表示，“据我们(men)(men)的观察，电动车充(chong)电耗(hao)时(shi)过长是人们(men)(men)不(bu)愿意选择电动汽车的原因之一。因此(ci)，我们(men)(men)希望尽(jin)可能缩短(duan)充(chong)电时(shi)间。Revolution赛车可在12分钟内完成(cheng)充电，这是一个巨大的飞跃(yue)。我们期(qi)待(dai)其能够(gou)驶向勒芒24小时耐力赛。”
InMotion团队以基金会的形式运作，成员主要由学生组成，并通过成员的每年轮换确保持续的创新。经验丰富的往届成员会定期与现任队员分享信息并帮助他们解决技术难题。
InMotion团队(dui)至今以成(cheng)功打造四辆创新型赛车(che)，包括生物(wu)乙醇赛(sai)车(che)Ignition（最(zui)快的大(da)学生三级电动(dong)(dong)方程式赛(sai)车(che)）、Fusion、Vision（更(geng)符合空气动(dong)(dong)力学的电动(dong)(dong)概念车(che)）和Revolution（可(ke)在12分钟内完成充电，速度快于保时捷电动(dong)(dong)车(che)和特斯(si)拉(la)）。
西门子解决方案提供专业指导
在过(guo)去的一(yi)年(nian)里，InMotion团队(dui)(dui)的关注重点是车(che)队(dui)(dui)的专业(ye)化(hua)。队(dui)(dui)员们希望能像真(zhen)正(zheng)的赛车(che)队(dui)(dui)一(yi)样专业(ye)化(hua)运作。InMotion团队(dui)(dui)期待西门(men)子数字化(hua)工业(ye)软(ruan)件能够(gou)助其实现这一(yi)目标。
InMotion团队(dui)(dui)经(jing)理Ewout Timmermans表(biao)示：“作为一级(ji)方程(cheng)式赛车(che)专业软(ruan)件套(tao)件的(de)提供商，西门子(zi)是(shi)InMotion团队(dui)(dui)实现这一目标的(de)重(zhong)要合作伙伴。这意味着InMotion团队(dui)(dui)将使用与职(zhi)业赛车(che)队(dui)(dui)相同的(de)软(ruan)件技术与服务。借(jie)助西门子(zi)覆盖汽(qi)车(che)设计(ji)、制造和工程的(de)所有软件，InMotion团队成功研发出Revolution赛(sai)车(che)。”
创新思维迸发灵感
InMotion团队借(jie)助西门子NX™软(ruan)件(jian)进行(xing)详(xiang)细(xi)的(de)计算机(ji)辅助设计（CAD）工作，并借(jie)助Simcenter STAR-CCM+™、Simcenter 3D等多(duo)种(zhong)Simcenter™软(ruan)件(jian)工具完成(cheng)高级工程任务，创(chuang)建(jian)出Revolution赛车及其(qi)系统(tong)的(de)数字(zi)孪生。凭借团队(dui)(dui)的创新思维，InMotion成为(wei)首批(pi)将(jiang)Teamcenter®软件(jian)完全(quan)集(ji)成到流程中，从而成为(wei)利用Revolution数(shu)字(zi)主线中正(zheng)确数(shu)据的学(xue)生团队(dui)(dui)之一。
Teamcenter、NX和Simcenter都是西门(men)子Xcelerator开放式数(shu)字商业平台中业务组合的一部分。面对TB级的数据交互，应用Teamcenter可以帮助不同的学生工程师在处理复杂的数字孪生的同时，专注于核心数据。
通(tong)过无缝连接(jie)数字(zi)主线中的高级仿真、数据管理和测试流(liu)程，Teamcenter在简化流(liu)程方面发挥了重要作用。
InMotion团队技术部(bu)经(jing)理Thomas Kuijpers说：“人(ren)们(men)认为我们(men)的产品设(she)计(ji)刚(gang)起步(bu)，其实不然。我们(men)已经(jing)设(she)计(ji)出Revolution赛(sai)车，其中(zhong)涉及到赛(sai)车的各项详细(xi)指标，包括(kuo)赛(sai)车要求、参数设(she)置、构思(si)和约束条件。”
全面数字孪生的力量
基于设(she)(she)计和赛(sai)车标准，InMotion团队(dui)的(de)工程师们(men)采(cai)用了经典的(de)V型(xing)循环法(fa)，这是大(da)多(duo)数汽(qi)车原始设(she)(she)备(bei)制造商（OEMs）常用的(de)迭(die)代(dai)设(she)(she)计开发(fa)(fa)方(fang)法(fa)。经过数月的(de)设(she)(she)计和分析，该团队(dui)开发(fa)(fa)出了Revolution赛(sai)车的(de)设(she)(she)计图。
“在设计像(xiang)Revolution赛车(che)这样的(de)(de)产品时，必(bi)须先建立一个可(ke)靠(kao)的(de)(de)模(mo)型，” Kuijpers表示(shi)，“这就(jiu)是我们采(cai)用西(xi)门(men)子技(ji)术的(de)(de)价值所在。例如，我们可(ke)以通过西门(men)子NX进行(xing)3D建模，进而在(zai)数字环境中对其(qi)进行(xing)测试(shi)，一旦在(zai)测试(shi)中发现(xian)(xian)问题，就可以及时进行(xing)调整(zheng)和优化(hua)，从而确(que)保(bao)我们(men)可以更加顺畅地在(zai)现(xian)(xian)实世界中进行(xing)生产。”
工程团(tuan)队面临的(de)(de)主要挑战(zhan)之一是(shi)Revolution赛车装(zhuang)配的(de)(de)规(gui)模以及来自于(yu)不同(tong)领域(yu)的(de)(de)组装(zhuang)该(gai)车型(xing)的(de)(de)专业工程师数(shu)量。
“我们拥有一个阵容庞大的工(gong)(gong)程(cheng)(cheng)(cheng)团队(dui)，不同(tong)(tong)的工(gong)(gong)程(cheng)(cheng)(cheng)师(shi)会(hui)有不同(tong)(tong)的委托任(ren)务。”Kuijpers说道，“西门子Teamcenter平台可(ke)以(yi)帮助这些工(gong)(gong)程(cheng)(cheng)(cheng)师(shi)实现(xian)在同(tong)(tong)一个装配(pei)模块上的协同(tong)(tong)工(gong)(gong)作，同(tong)(tong)步更新迭(die)代设计，这样既可(ke)以(yi)避免覆盖其他工(gong)(gong)程(cheng)(cheng)(cheng)师(shi)的工(gong)(gong)作，也无需(xu)将装配(pei)模块进(jin)行拆分。”
利用数字主线开展设计
对(dui)于(yu)团(tuan)队中(zhong)的一(yi)些工程师(shi)来(lai)说，在数字主(zhu)线中(zhong)应用数字孪生是一(yi)种(zhong)崭新(xin)尝试，原型设计和(he)现场故障排(pai)除等老(lao)式的工作模式已经(jing)成为过(guo)去。
Kuijpers解释说：“我认为对(dui)大多数工程师来说，可以在虚拟(ni)世界中开展如此细(xi)节的工作，并(bing)准(zhun)确地呈现先(xian)进的设计和工程性(xing)能，让(rang)人大开眼界。”
然而，该团队很快就认识到，让每(mei)个人(ren)都能快速掌握所(suo)有的西门(men)子解决方案并非易事。他们还从cards PLM Solutions上获(huo)得帮助。cards PLM Solutions是(shi)位于荷兰(lan)南部贝斯特（Best）的西门(men)子白(bai)金智(zhi)能专家(jia)合作伙伴 。
“cards PLM Solutions的顾问能(neng)够迅速作出响应，在我们(men)遇到困难时及时解答。”Kuijpers解释说，“对于(yu)学(xue)生(sheng)来(lai)说，西门子Xcelerator还能(neng)够提供各类课程与案例，这(zhei)对我们(men)来(lai)说大有(you)裨益。”
“我经(jing)常(chang)使用西门子NX和Simcenter进行(xing)强度分析，”InMotion的电(dian)池组工程师(shi)Chiel Boons表(biao)示，“特(te)别是在设计(ji)有(you)难度的部(bu)分时，比如承载(zai)所(suo)有(you)部(bu)件的管状框架(jia)、整个电(dian)动动力系统、后(hou)悬挂和后(hou)翼(yi)。所(suo)有(you)这(zhei)些都必(bi)须与轮(lun)胎载(zai)重相匹配。这(zhei)一工作可以通过NX中的模型在Simcenter中进(jin)行强度分析测试来完成，看看车架(jia)是否能保(bao)持住，哪里需要(yao)设计(ji)加固，哪里可能会损失一些材料。”
“基于(yu)这些互通的(de)西门(men)子数字化软(ruan)件，我们的(de)设计将和(he)赛车非(fei)常(chang)匹配，并发挥其应有的(de)作用(yong)。” 他(ta)补(bu)充说，“无(wu)需(xu)做任何改动，一切就(jiu)能正(zheng)常(chang)工作。”
借助西门子Xcelerator业(ye)(ye)务组(zu)合(he)中业(ye)(ye)内领先(xian)的功(gong)能，InMotion团队可依靠坚实的工程基础在电动(dong)赛车中取得成功(gong)，并有望(wang)让电动(dong)赛车驶入(ru)勒芒大赛。
