ZF

最適化エンジンの完全自動化

ZF社、モジュラーモータープラットフォームの開発に最適化エンジンを採用

ZF社について

ZF社は、乗用車、商用車、および産業用テクノロジーのシステムを提供し、次世代のモビリティを実現するグローバルテクノロジー企業です。ZF社は、自動車が見て、考えて、行動する技術を持っています。車両運動制御、統合された安全性、自動運転、eモビリティの4つの技術分野において、ZF社は、既存の自動車メーカーおよび、新たに登場した輸送・車両サービスプロバイダーに、包括的なソフトウェアソリューションを提供しています。ZF社は、さまざまな種類の車両を電動化することで、排出量の削減、気候の保護、および車両の安全性向上に貢献しています。

課題

ZF社は、自動車業界の幅広い顧客に向けて、様々な種類の電気モーターとeドライブを開発しています。設計者は、最適な開発手法・生産コスト削減を組み込むために、モーターに与えられた要件の中で共有部品を最大限に活用するソリューションを見つけなければなりません。これを実現するために、ZF社では、設計や生産の目的が類似しているモータープログラムの製品をグループ化し、モジュール式モータープラットフォーム全体で使用できる共通の設計機能を特定しています。しかし、モーター構成の潜在的な範囲は非常に広範囲にわたります。モーター構成の組み合わせは理論上無限にあるため、すべての要件を考慮しながらモータープラットフォームのモーター構成の最適な組み合わせを手動で選択することは人的リソースの面で不可能です。そのため、ZF社は、モジュール式モータープラットフォームの最適な構成を自動的に見つけるために、共有部品やコスト、さらなる制約を考慮できるシミュレーションとデータ駆動型のソリューションを必要としていました。

"モジュール式モータープラットフォームを基礎から体系的かつ最適に開発できることで、最初からシナジー効果と共通部品のアプローチを取り入れることができ、単に技術的に優れているだけでなく、高い費用対効果を持つ柔軟なシステムソリューションを実現することができました。"

– Helmut Schmid, ZF

ソリューション

複雑な設計最適化の課題に対する先駆的なソリューションを求めていたZF社は、Altairと提携し、電気モーターのためのデータ駆動型の開発および最適化戦略を導入しました。Altairは世界の主要な自動車メーカーと協力して、Altair eMotor Directorを開発しています。この高度に自動化された環境は、マルチフィジックスシミュレーション、迅速な設計検討、1回または複数回の実験計画法(DOE)解析に基づく最適化を容易にすることで、電気モーターの開発を加速するよう設計されています。

個々の設計を仮想的に調査して最適化することは、モーター開発者の間では一般的なことですが、マルチコンセプトやモータープラットフォームの最適化を行うことは、全く新しい課題をもたらします。理論的には無限の属性の組み合わせと、各モーター構成における複数の客観的、主観的な設計制約があるため、Altair eMotor Directorの最適化エンジンは、モータープラットフォームを構成するすべてのメンバーに対する共有および個別のモーターパラメータ設定、設計変数、要件の定義を含む、設計最適化問題の非常に柔軟な定義に対応する必要がありました。これらすべての入力オプションと制限は、論理的かつ直感的で、プロジェクトの明確な概要と開発プロセスを通じて調整可能な柔軟性を提供します。

モジュール式モータープラットフォームの最適化
モジュール式モータープラットフォームの最適化

結果

ZF社とAltairの共同作業により、電気モータープラットフォーム設計問題の複雑な定義に対応できる、使いやすい最適化環境が完成しました。この環境では、任意の数の低次元化モデル(ROM)を選択して検討することができ、モータープラットフォームの各モーターに対して可能なソリューションを含む可能性のあるROMをリアルタイムでフィードバックします。パラメータや要件は、各モーターに個別に設定することも、プラットフォームの複数のモーター間でリンクさせることも簡単にできます。モータープラットフォームの最適化により、複数の実現可能なモータープラットフォームのシナリオが得られます。その後、これらの可能なソリューションの中から適切なものを選択できます。

ZF社製8速プラグインハイブリッドトランスミッション

パワーエレクトロニクスを内蔵したモジュラー設計の電動アクスルドライブ