Dù là xe điện, xe hybrid hay xe chạy xăng truyền thống, tất cả đều có một điểm chung cực kỳ quan trọng: giữ nhiệt độ các bộ phận “vừa đủ”. Quản lý năng lượng và nhiệt của xe giống như điều phối một dàn nhạc – mọi khâu phải phối hợp nhịp nhàng thì trải nghiệm mới hoàn hảo. Khi hệ thống hoạt động tốt, bạn chẳng để ý; nhưng chỉ cần chệch một chút là sẽ cảm nhận được ngay sự khó chịu.

Tối ưu hóa quản lý năng lượng và nhiệt cho xe

Cách tiếp cận tách rời truyền thống, như phát triển hệ thống làm mát riêng biệt với động lực truyền động, hệ thống điều hòa khoang cabin riêng biệt… đã lỗi thời. Thực tế, điều này chẳng khác gì xây nhà mà mỗi đội thi công làm việc độc lập, không trao đổi. Dựng xong thì xong, nhưng chắc chắn sẽ tiêu tốn nhiều năng lượng và không tối ưu.

Giải pháp tích hợp VEM-VTM của Simcenter bao quát mọi giai đoạn phát triển từ yêu cầu, đánh giá, xác lập kiến trúc và kích thước, đến kỹ thuật linh kiện và tích hợp hệ thống.

Giải pháp tích hợp như Simcenter mở ra góc nhìn tổng thể ngay từ đầu dự án với các công cụ mô phỏng, thử nghiệm tiên tiến. Nhờ vậy, kỹ sư cơ khí – chế tạo có thể “thấy” mọi vấn đề tiềm tàng mà không cần phải sản xuất nguyên mẫu thật.

1 – Đánh giá và xác lập mục tiêu VEM

Tại các trung tâm VEM chuyên biệt, kỹ sư gắn cảm biến lên xe thực tế để đo lường toàn bộ dòng năng lượng cơ, điện, và nhiệt khi xe vận hành ở các kịch bản như đi lại bình thường, khởi động lạnh/nóng, sạc pin… Tất cả dữ liệu này dùng để xây dựng bản sao số (digital twin) giúp linh hoạt thử các phương án cải tiến hoặc tối ưu hóa.

Tham quan trung tâm VEM ảo của Simcenter tại Lyon, Pháp.

Mọi chi tiết – từ dung lượng pin, loại hệ thống HVAC đến vị trí thiết bị – đều có thể thay đổi trên mô hình số và kiểm tra tác động thực tế thông qua mô phỏng trước khi áp dụng vào thiết kế thật.

2 – Định nghĩa kiến trúc xe

Bước này tập trung thiết lập yêu cầu hệ thống và kích thước sơ bộ để đảm bảo đáp ứng mục tiêu vận hành. Các nhiệm vụ quan trọng như lựa chọn kiểu hệ dẫn động, xác định cấu hình hệ thống làm mát/nhiệt, tính toán dung lượng pin, công suất mô tơ, và nhu cầu tản nhiệt đều được thực hiện dựa trên dữ liệu mô hình và nhà cung cấp.

Kỹ thuật tạo sinh kiến trúc hệ thống quản lý nhiệt trên Simcenter Studio.

Cách làm này giúp các hãng xe chủ động nhận diện sớm bài toán tích hợp, tối ưu hóa ngay từ đầu và tăng tốc quá trình sáng tạo mẫu xe tiết kiệm năng lượng.

3 – Thiết kế kích thước và phát triển hệ thống

Xác định kích thước VEM giống như lập bản thiết kế năng lượng cân đối cho xe. Bạn phải trả lời: Cần bộ lưu trữ công suất thế nào cho quãng đường yêu cầu? Động cơ điện phải mạnh tới đâu? Hệ thống làm mát sẽ đủ khả năng duy trì nhiệt an toàn không? Mọi khối ghép cần ăn khớp hoàn hảo – chỉ thiếu hoặc thừa một mắt xích cũng làm hiệu suất toàn hệ thống giảm.

Tiếp cận tổng thể ngay từ đầu bằng Simcenter Amesim giúp đảm bảo bài toán nhiệt được giải triệt để xuyên suốt quá trình phát triển xe.

Mục tiêu là tìm ra điểm cân bằng – nơi mọi yếu tố vận hành hài hòa, tiết kiệm mà vẫn đáp ứng đủ yêu cầu kỹ thuật.

4 – Kỹ thuật chi tiết từng linh kiện

Các linh kiện trên xe thường xuyên phải chịu nhiệt cao lên đến vài trăm độ C, nếu không được quản lý tốt dễ hỏng hóc, gây rủi ro lớn về an toàn và chi phí.

Dự đoán và phân tích phân bố nhiệt trên động cơ truyền động bằng mô phỏng.

Simcenter giúp kỹ sư dự báo chính xác đặc tính nhiệt của từng bộ phận, đề xuất mức làm mát lý tưởng, đảm bảo pin xe điện luôn nằm trong dải nhiệt tối ưu để phát huy sức mạnh và duy trì an toàn lâu dài.

Thiết kế luồng khí trong khoang lái từ hệ thống HVAC để tối ưu hóa sự thoải mái cho người ngồi.

Hơn thế nữa, các kỹ thuật mô phỏng tích hợp còn giúp tối ưu cả cảm giác thoải mái trong khoang lái mà không ảnh hưởng đến hiệu năng tổng thể – yếu tố ngày càng quan trọng cho các dòng xe cao cấp.

5 – Tích hợp toàn xe

Một chiếc xe hiện đại chỉ hoàn thiện khi mọi yếu tố năng lượng, nhiệt, cơ khí cùng phối hợp ngay từ đầu. Nếu tách rời hoặc nhập nhằng khi phát triển, khi phát hiện lỗi thì đã quá muộn và tốn kém sửa chữa.

Mô phỏng cấp hệ thống là trợ thủ đắc lực, phá vỡ “bức tường” giữa các nhóm kỹ thuật và nối kết dữ liệu liên tục giữa các quy trình. Nhờ “digital thread”, từng nhóm hiểu rõ tác động thiết kế của mình đối với toàn hệ thống, qua đó cùng nhau đưa giải pháp tối ưu nhất.

Mô hình tích hợp của Simcenter Amesim cho phép kết hợp luồng khí 3D, hiệu suất hệ thống HVAC, động học nhiệt máy điện và chiến lược quản lý nhiệt một cách tổng thể, toàn diện.

Tiếp theo là gì?

Xe hiện đại đòi hỏi các quy trình phát triển hiện đại! Việc phá bỏ rào cản giữa các nhóm kỹ thuật là điều kiện bắt buộc để thành công. Ứng dụng giải pháp tổng thể của Simcenter giúp cả đội ngũ kỹ sư cơ khí–chế tạo “nói chung một tiếng nói” và nâng cao khả năng quản lý, tối ưu hóa năng lượng–nhiệt vượt trội.

Bạn là kỹ sư, chuyên viên CAD/CAM hoặc làm việc trong ngành cơ khí – chế tạo, muốn tối ưu hóa hệ thống năng lượng và quản lý nhiệt trên các phương tiện hiện đại? Đội ngũ chuyên gia của chúng tôi tại Micad luôn sẵn sàng tư vấn, đồng hành cùng bạn ứng dụng những công nghệ mô phỏng, kiểm tra hàng đầu để rút ngắn thời gian phát triển, nâng cao hiệu suất và tiết kiệm chi phí. Hãy để lại yêu cầu tại https://micad.vn/bao-gia/ và trải nghiệm dịch vụ tư vấn, báo giá chuyên nghiệp, tận tâm – giải pháp tốt nhất cho mọi bài toán kỹ thuật của bạn!