凭借阳光即可行驶的车——Lightyear One
2023-02-07
本文原载于Ansys Advantage:《Driving on Sunshine with Lightyear One》位于荷兰海尔蒙德的一家汽车公司Lightyear利用太阳能电池制作车顶,以便用户可以在日间驾车时为电池充电,这是对环保汽车概念的一次重大颠覆——借助太阳就可以为电池充电,就像可以随车携带充电站。作为Ansys初创公司计划的成员,Lightyear从零开始设计Lightyear One车型,包括轻量化铝和碳纤维底盘、4个轮毂电机、动力总成和太阳能车顶,以实现最大续航里程和最高效率。Lightyear首席结构工程师Andrea Carpi指出:“环保意识较强的驾驶者们不强调时速能够几秒破百,他们追求效率,用清洁能源提供最大续航里程,而无需频繁停车充电。”Carpi和他的工程师同事通过使用Ansys Mechanical、Ansys Fluent和Ansys HFSS为5座型Lightyear One进行结构、空气动力学、电磁学和热设计,让用户可以一次充电行驶725公里(约450英里)。从挡风玻璃顶部延伸到后备箱后部的太阳能电池,可以让用户在阳光下的每小时行驶里程延长12公里。Lightyear One也配备了能够插入普通民用插座的插头。不过根据用户的驾驶习惯和所在地区的日照量不同,也许很多用户并不需要频繁使用它。从一开始就取得成功的设计Lightyear团队现在是独立于埃因霍温大学的实体,但它其实是从 “埃因霍温太阳能小组 (Solar Team Eindhoven)” 发展而来的,该学生工程团队在2013年到2019年间,连续四次赢得 “普利司通世界太阳能车挑战赛 (Bridgestone World Solar Challenge)” 冠军,(该比赛每两年举行一次,因此他们都赢得了冠军)。在参加 “实用太阳能汽车” 的 “巡航车” 类比赛中,该车队的Stellar Era太阳能车于2019年10月完成了从达尔文到阿德莱德,穿越澳大利亚内陆3,020公里(约1,876英里)的赛程,车辆耗电仅71.24千瓦时。如此优异的成绩让人们不禁思考,如何将这款太阳能车商业化。2016年,埃因霍温大学工程学教授兼该车队教员领导Lex Hoefsloot,以及联合创始人Koen van Ham、Martijn Lammers、Arjo vander Ham和Qurein Biewenga决定把它商业化。2020年11月,Lightyear现任首席执行官Hoefsloot在接受《福布斯》杂志采访时表示,做出这个决定是基于久经时间考验的商业信条——“如果我们不做,我们将会后悔”。商业化&重新设计虽然团队已从“普利司通世界太阳能车挑战赛”中受益良多,但作为一家商业公司,Lightyear必须从消费者的角度出发,重新思考自己的设计。这意味着不仅要降低成本,同时还要提高效率和舒适度。比如,在为比赛设计时,可能可以接受在澳大利亚的长途自驾游中关闭空调,但普通消费者不太可能忍受这种状态。因此,团队利用积累的经验和知识,从零开始重新设计这款太阳能汽车。Ansys初创公司计划在这个阶段提供了支持,助力他们对结构、空气动力学和电子设计开展虚拟测试,避免了物理原型制作和测试的成本。仿真模拟车辆前端在受到最大道路载荷时的最大变形(位移)Carpi表示:“我们受益于Ansys初创公司计划,以低成本实现了仿真。企业必须明智地使用投资人的资金,才能使之发挥出最大效益,而Ansys仿真软件帮助我们节省了时间和资金。”Lightyear One面临着一个独特的结构问题,他们需要确保5平方米大小的太阳能电池板能够承受道路颠簸,并且在发生轻微碰撞时也不会完全损坏。Lightyear工程师利用仿真技术设计了一种分层结构,包括在太阳能电池顶部覆盖安全玻璃,以及在下方加装支撑结构,以增加强度。标准太阳能电池板结构中的单个电池如果发生故障,整块电池板就会停止工作,而Lightyear One系统与之不同,即使在太阳能电池板的一部分受损后仍能继续工作。为了减少阻力和升力,提高空气动力学效率,Lightyear工程师使用Ansys Fluent进行仿真,优化设计汽车的气动外形。随后他们开展了风洞测试,以验证仿真结果。Lightyear One底部平坦,顶部狭长呈锥形,形状犹如飞机机翼。通过用缓坡度拉长顶部,气流始终附着在汽车上,与使用陡坡度的较短车身相比,可以减少阻力。此外,新型轮罩还能引导空气围绕外侧流动,避免其进入轮舱而导致阻力增大。Lightyear One的内饰将采用现代时尚设计Lightyear团队还利用仿真技术设计了4个独立的轮毂电机,这些电机能够在需要时向需要的位置提供动力。他们运用Ansys电磁仿真技术来确保其太阳能电池板发电效率达到最大,并使用Ansys电池管理系统 (BMS)仿真,实现有效地存储和分配电力的最优方案。Lightyear已开始接受Lightyear One的预约订单,预期售价为15万欧元,自2021年底开始向欧盟、挪威和瑞士交付。该车型预计将在2024-2025年向全球其他地区提供,届时还将有价格较低的第二款车型推出。(文章来源公众号:Ansys)+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++关于凯发k8一触即发电子凯发k8一触即发电子技术有限公司(英文名称:Emdoor Electronics Technology Co.,Ltd)是国内资深的研发工具软件提供商,公司成立于 2002 年,面向中国广大的制造业客户提供研发、设计、管理过程中使用的各种软件开发工具,致力于帮助客户提高研发管理效率、缩短产品设计周期,提升产品可靠性。20 年来,先后与 Altium、ARM、Ansys、Minitab、Green Hills、EPLAN、QT、QA Systems、MicroFocus、Visu-IT、HighTec、PLS、Ashling、MSC Software 、Autodesk、Source Insight、TeamEDA、IncrediBuild、Adobe等多家全球知名公司建立战略合作伙伴关系,并作为他们在中国区的主要分销合作伙伴服务了数千家中国本土客户,为客户提供从芯片级开发工具、EDA 设计工具、软件编译以及测试工具、结构设计工具、仿真工具、电气设计工具、以及嵌入式 GUI 工具等等。凯发k8一触即发电子凭借多年的经验积累,真正的帮助客户实现了让研发更简单、更可靠、更高效的目标。欢迎关注“凯发k8一触即发电子”公众号了解更多研发工具软件知识
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