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Simulación de acoplamiento electromagnético y acústico-estructural en motores eléctricos en rueda
Nombre organización: ELAPHE PROPULSION TECHNOLOGIES LTD
Otras organizaciones participantes

CINECA.

Sitio web otros participantes
Fuente de financiación:

Comisión Europea Horizonte 2020.

Tipo de problema / sector: Estructural-Multifísica.

Aplicación: HPC-Simulación.

Empresa:

ELAPHE PROPULSION TECHNOLOGIES LTD es una pyme eslovena que se encuentra entre las compañías con más experiencia en el campo del desarrollo de motores en rueda para vehículos eléctricos e híbridos. CINECA participó como centro proveedor HPC.

Reto:

Aunque posee varias ventajas, la tecnología de propulsión eléctrica en rueda no suspendida todavía está considerada inferior a la propulsión eléctrica montada en chasis. Por ello, es de gran importancia que cada aspecto de los motores ELAPHE sea excelente para ganar visibilidad y reconocimiento tanto entre los competidores de sistemas de propulsión eléctrica montados en chasis y como en rueda. Esto es cierto especialmente en las dificultades del proceso de diseño relacionadas con la optimización de las características de ruido, vibración y dureza (NVH, por sus siglas en inglés), que deben asegurar el cumplimiento del Reglamento UE No. 540/2014 en cuanto a nivel de sonido de vehículos a motor. Obtener un diseño optimizado y adecuado a NVH para la versión industrializada del producto es crítico para lograr un proceso de producción con menos ensamblaje y evaluación de prototipos físicos, que conduzca a una reducción significativa en el coste de materiales y recursos y acelere el tiempo de comercialización.

Solución:

El principal resultado del experimento es el desarrollo completo de un flujo de trabajo para la optimización y la computación multifísica acoplada automática de un mapa detallado del ruido acústico de motores en rueda. Esta nueva metodología, que se beneficia de los recursos HPC-cloud, fue implementada y evaluada en el prototipo de nueva generación de motores en rueda ELAPHE M700 y L1500. En general, el nivel de ruido mejoró desde un mínimo de 20dB(A) hasta 60dB(A) sobre el rango operativo de motores en rueda.

Beneficio:

La preferencia del mercado por productos ecológicos está creciendo y las normativas ambientales están cada vez más a favor de la propulsión eléctrica sostenible y altamente eficiente. Con menores niveles de ruido, los vehículos eléctricos mejorarán el paisaje sonoro urbano para muchas personas, mitigando la contaminación acústica en todo momento. Por otra parte, la búsqueda de aligerar el peso de vehículos eléctricos y de mejorar la eficiencia bajo condiciones estrictas está conduciendo a un aumento de esfuerzos de los diseñadores y fabricantes en estudiar distintos conceptos de vehículo, siendo las características NVH uno de los aspectos más importantes. Una aproximación holística que requiera simulaciones de acoplamiento electromagnético y acústico-estructural es necesaria para optimizar los niveles de sonido manteniendo el rendimiento requerido y otras características de diseño impuestas. Durante este experimento, el uso de HPC redujo de manera sustancial el tiempo de simulación y mejoró la calidad de los resultados obtenidos. Esto resultó en un ciclo de desarrollo sustancialmente más corto: el proceso se completó 10 veces más rápido permitiendo al mismo tiempo simulaciones más complejas, lo que va a resultar directamente en mejores productos para ELAPHE. Beneficios:
1. El flujo de trabajo optimizado permite a ELAPHE llevar a cabo el proceso de producción utilizando menos prototipos y evaluaciones, con unos ahorros estimados en desarrollo/diseño del rango de 120.000-150.000 euros al año.
2. ELPAHE estima que la inversión en el experimento será recuperada en aproximadamente 7 meses.
3. Además del ahorro, ELAPHE espera hasta un 80% de reducción en el tiempo de comercialización y al menos un 80% de reducción de tiempo en la introducción de mejoras relacionadas con NVH en sus productos.
4. El diseño optimizado se espera aumente las ventas de ELAPHE aproximadamente un 20%.
5. CINECA espera que este caso de éxito conlleve a clientes adicionales del campo de la automoción, con unas ganancias adicionales de 10.000 euros al año.

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