hofer powertrain のモジュール式電気駆動装置（EDU）は魅力的だ。コンパクトで、拡張性があり、効率的である。しかし、さまざまなEDUの開発に関わる範囲や複雑さは、ケースによって異なります。この記事では、重要なエンジニアリングと開発分野、および不可欠なスキルセットに焦点を当てます。hofer powertrain の専門家が、重要な開発段階を幅広く取り上げ、プロセスの各ステップを説明し、お客様がコスト効率よく望ましい結果を達成する方法を示します。
当社のEDUはビルディングブロックとして設計されており、多くの機能がスタンドアロンで複数のアプリケーションに適しています。そのため、さまざまなアプリケーションターゲットに最適です。個々のユニットは一定の性能レベルで標準化されており、さらなる適応のための完璧な基礎となります。レゴの積み木のように、モジュールは完璧に組み立てることができます。お客様のご意向に基づき、そのまま使用することも、独自の要件に合わせてさらにカスタマイズすることも可能です（自律走行に対応したEDU130-I-240のように）。単一のコンポーネントを適合させることで、より高いまたはより低い性能スペクトルを達成することができます。この設計は、多くの統合機能がすでに規格に適合しているため、認証の迅速な取得に役立ちます。
カスタマイズされたアプリケーションを出発点とする場合、電気駆動ユニットの開発には高度に連動したステップが必要となる。最初のハイレベルな要件から、完全に展開可能で、量産可能で、効率的なソリューションに移行する際には、多くの側面を考慮する必要があります。開発プロセスでは、明確に定義され確立されたステップと、敏捷性、不測の事態への短い対応時間、開発プロセス全体における複雑性の軽減を目的とした様々な柔軟な手法を組み合わせています。
要求仕様の特定は、開発と生産目標の設定にとって極めて重要である。
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すべての開発プロジェクトの中心には、正確に記述された要件の収集がある。顧客が明確で広範な詳細要件リストを持っている場合もある。また、ゼロから要件を収集する必要がある場合もあります。ここで、その後のすべての行動の基礎が築かれる。eモーター、インバーター、トランスミッション、ソフトウェアの具体的な特性だけでなく、希望する設計や性能目標も含めて、要件は最初に大まかに定義され、後に細部に至るまで詳細なレベルで定義されます。この段階では、関連する既知および潜在的な未知のパラメータをすべて特定するために、高度な専門知識と経験が不可欠です。
その結果、この最初のプロセスは、開発全体の複雑さと時間に大きな影響を与える。プロジェクト開始時に目標が明確であればあるほど、エンジニアリングのスペシャリストは、後の予期せぬ事態に対応し、コントロールすることができる。ここで、エンジニアは最初のスケッチを作成する。このスケッチでは、単純な円形の円盤がギア、ブロックがケーシング、シリンダーがe-machineを表す。次に、これらのスケッチは、具体的で現実的なエンジニアリング図面になり、精密な3Dモデルの生成につながります。
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開発範囲全体をマッピングし、開発プロセスの性能を評価する Automotive SPICE のような確立されたプロセスフレームワークが必要である。これらのフレームワークは、新しい EDU 設計のシステムおよびソフトウ ェア開発を支援する。システム開発プロセス全体は、ソフトウェアや EDU の開発など、他の開発プロセスを取り込む主要な プロセスである。その結果、定義、文書化は異なるレベルで実施される。ソフトウェア開発の場合、指定された要件に基づいてプロセス全体がマッピングされます。これにより、Vプロセスに従って、電気駆動ソリューションに沿った理想的なシステムをシステム的に構築することができます。このプロセスは、要求事項から始まり、ソフトウェア・アーキテクチャ、詳細設計、統合テストと認定テストによるユニット検証へと続きます。
詳細な初期計算、シミュレーション、分析による正確なEDU設計
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この段階でエンジニアは、機械的、電気的、電子的なレベルで具体的かつ現実的なコンセプトを設計し、顧客の事前に定義された要件や要求に適合させる。システム開発者は、モデルを正しく設計し、開発中の不必要なステップを避けるために、多くのパラメータを考慮しなければなりません。
シミュレーション測定は、特定された推定値からの逸脱に対す る新たな計算に従って設計を調整しながら、繰り返しモデル化すること ができます。シミュレーションで得られた知見は、その後の設計サイクルに反映され、完璧な結果が得られるまで、徹底的な設計検証と迅速な修正が可能になります。
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精巧な計算と精密なシミュレーション・アルゴリズムが、電気駆動ソリューションを継続的に微調整・改善し、ある評価段階から次の評価段階へとうまく移行させる。エンジニアリングのアプローチは、プロセス効率に基づく必要があります。当社の専門家は、実装に移る前に、まず理論的な最適性をテストします。継続的な試験と設計検証ステップは、すべての開発フェーズの終了まで、全プロセスに伴います。
シミュレーションと設計の分野でhofer powertrain が提供するトップエンジニアリングサービスには、次のようなものがある：
- 動的マルチボディ車両シミュレーション
- FEM解析
- KISSsys®ツールによるギアボックス、ギアシステム、ベアリングのコンピュータ支援設計
- 熱シミュレーション
- 効率と燃費のシミュレーション
マルチボディ車両シミュレーションは、複雑なシステムの動的モデリングを可能にします。開発者は、構造とドライブトレインの両方のダイナミクスを連成シミュレーションできる専用のソフトウェアツールを採用しています。また、パークロックやディスコネクトクラッチなどの機能とそれぞれの動作特性は、システム内でシミュレーションされ、理想的な計算結果に従ってモデル化されます。
電気モーターや 駆動装置 全体の草案や設計も、初期段階での修正を通じて数値計算を活用し、さらに最適化されます。シミュレーションプログラムは、入力されたパラメータに応じて、さまざまなアプリケーションプロファイルを迅速に解析します。初期計算と事前に最適化された設計が行われると、有限要素解析（FEM）のような他のシミュレーション手法により、電気駆動ユニット、ギアボックス、またはトルク負荷下のシャフトの応答における物理的挙動について、さらに詳細な知見が得られます。
効率と燃費のシミュレーションを使用して、エンジニアリングチームは、例えば速度や負荷に依存する効率レベルや、全体的なエネルギーと燃料の消費について結論を出します。このようなシミュレーション手法は、潜在的な可能性を明らかにし、初期段階で異なるモジュールやEDUコンセプト全体を相互に比較することができます。
さらに、熱シミュレーションによって、将来のドライブユニットや個々のモジュールの物理的な挙動を評価し、改善することができます。シミュレーション技術は、冷却システム、コネクター、機械的接続の概念設計をサポートし、効率を最大化し、熱損失を最小化し、余分な熱を制御された標的の方法で利用します。
ギアとベアリングの安定した耐久性を追求するには、ギアユニット内のコンポーネントをバランスよく設計する必要があります。この目的のためには、個々のパラメータの変更がシステム全体に与える影響を正確に示すシステムアプローチが不可欠です。KISSsys のようなツールを使用して、hofer powertrain の専門家はトランスミッションの開発全体を追跡し、条件に応じていつでもソリューションを最適化します。
高度なテスト手法による完全なシステム解析とエラー検出
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市場の要求が高まるにつれ、OEMはしばしば相反する課題に直面します。これらの課題には、高性能要件、個々のコンポーネントの信頼性、ソリューション全体の効率向上、高水準の機能安全性と適合性を備えたコンパクトな軽量設計などが含まれます。hofer powertrain は、すべての開発段階で実績のある革新的な試験方法に焦点を当て、これらの課題に対応しています。
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hofer powertrain 、テストにおいて提供される主なエンジニアリング・サービスには、以下のようなものがある：
- EM、PEU、ギアボックス、EDUの機能、耐久性、性能テスト
- ソフトウェア・コンポーネント・テストとリリース・テスト
- EM、PEU、EDS/EDU、電気バッテリーの環境試験
高い品質とセキュリティを維持するためには、システム全体のすべてのモジュールのテストが基本です。当社の専門家は、複数のループに基づくアジャイル・テスト・アプローチを採用しています。当初はコンポーネントレベルで、統合後はシステムレベルで品質保証テストを実施します。様々な開発段階におけるコンポーネントとシステムの検証には、強力な分析主導のアプローチと最新の標準に対応した最新のテスト技術が鍵となります。
耐久試験と機能試験では、専門チームがe-machine、インバーター、トランスミッションを検査し、機能安全性、性能、連続出力、機械的・電子的負荷への対応能力を判定する。パークロックやギアシフターなどの機能を含め、1つのハウジングに統合されたコンポーネントレベルでの相互作用がテストされる。
システムが路上で受けるさまざまな環境的・機械的影響のため、OEMはまた、電気駆動システムの耐久性と安定性を検証するために、さまざまな温度や湿度などの環境試験を実施する必要があります。これらの試験は、より高い効率性とより堅牢なシステムを保証するため、開発段階において特に有益である。開発者はここで、規格への準拠、腐食の兆候、温度衝撃、発生する可能性のある不要な振動に注意を払い、将来の不測の事態を防ぎ、最先端のソリューションを構築します。
開発サイクル全体を通してのモジュールと機能の検査とテストは、個々のアプリケーションの目的に関係なく、定義されたマイルストーンのコストと時間の効率的な実現に貢献します。確立されたテストと新しいテスト手法の組み合わせにより、開発者は変化に迅速に対応し、早期の調整と電気駆動ユニット開発の加速を可能にします。
お客様の車両に完璧に適合させるための最終校正とシステム統合
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hofer powertrain EDUの開発チームにとって、お客様の車両に搭載されるすべてのコンポーネントのシームレスな相互作用と互換性は最優先事項です。この課題に取り組むために、技術スペシャリストは、電気駆動システムに関する深い知識と、システム開発における最新の進歩に関する深い理解を含む多大な経験を必要とします。
とりわけ、統合されたソリューションは、お客様の車両に搭載された際に、信頼性と安全性をもって作動しなければなりません。最終的なソリューションは、最大限の品質と効率を実現するために、関連するすべての運転パラメーターを考慮しながら、テストベンチでテストされ、キャリブレーションされます。キャリブレーションプロセスのもう一つのステップは、お客様の車両で直接行われます。車両制御システムと組み合わせて、当社の統合エンジニアが電気駆動ユニットの安定性をテストし、路面上の不要な振動や騒音などのネガティブな現象を回避します。
工業化の成功と全面的な生産支援
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革新的な電気自動車の中心的な構成要素である電気駆動装置は、燃料電池車（FCEV）やバッテリー駆動の電気自動車など、幅広いニーズに対応しています。hofer powertrain チームは、設計段階から個々の製造目標を考慮し、EDUを詳細に理解しています。この積極的な戦略により、長年の経験に基づき、希望する数量に対して最も効率的なソリューションを実施することができます。生産パートナーとともに、hofer powertrain は世界中のお客様に、開発プロセス全体からSOP、そしてそれ以降に至るまで、シームレスなサポートを提供しています。
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電気駆動ユニットとその新技術への適合性への期待が高まっている。既存のコンセプトに最適に統合できる高性能インバータから、ヘアピン技術を用いた高度なステータ製造技術に至るまで、必須かつ革新的な技術が注目されている。また、OTA（Over-the-Air Update）やサイバーセキュリティ管理など、安全性とセキュリティに関するトピックも急速に重要性を増している。
次回の電化週間では、hofer powertrain のスペシャリストが、これらのトピックやその他の未来やセキュリティに関連するトピックについて詳しく解説し、彼らの経験や洞察を紹介する。
