Καινοτόμες λύσεις για την ανάπτυξη ηλεκτρικών κινητήρων
Η ανάπτυξη εξαρτημάτων οχημάτων είναι μια μακροχρόνια και δαπανηρή διαδικασία. Ερευνητές του Τεχνολογικού Πανεπιστημίου του Γκρατς (TU Graz) ανέπτυξαν μια νέα μέθοδο που μπορεί να μειώσει τη διάρκεια της φάσης ανάπτυξης του συστήματος κίνησης ηλεκτρικών οχημάτων κατά αρκετούς μήνες, κάτι που ομολογουμένως συνεπάγεται να αρκετά οφέλη για την ηλεκτρική κινητικότητα, την αυτοκινητοβιομηχανία και την αγορά.
Μια ομάδα υπό την ηγεσία του Μάρτιν Χοφστέρ από το Ινστιτούτο Αυτοκινητοβιομηχανικής συνδυάζει μοντέλα προσομοίωσης εξαρτημάτων με εξελικτικούς αλγόριθμους βελτιστοποίησης. Η εργασία τους παρουσιάστηκε στο Συμπόσιο CTI, όπου αναδείχθηκε η καινοτόμος προσέγγισή τους στην ανάπτυξη ηλεκτρικών συστημάτων κίνησης.
Αυτόματη βελτιστοποίηση του συστήματος κίνησης
Το συγκεκριμένο σύστημα τεχνητής νοημοσύνης βελτιστοποιεί αυτόματα ολόκληρο το σύστημα κίνησης – από την ηλεκτρονική ισχύος έως τον ηλεκτρικό κινητήρα και το σύστημα μετάδοσης – σύμφωνα με τις τεχνικές απαιτήσεις του κατασκευαστή. Λαμβάνει υπόψη βασικούς παράγοντες, όπως το κόστος παραγωγής, την απόδοση και τις απαιτήσεις χώρου στο όχημα.
Η λύση λογισμικού OPED (Optimization of Electric Drives) αναπτύχθηκε στο TU Graz και αποτελεί το αποτέλεσμα σχεδόν δέκα ετών έρευνας. Ήδη χρησιμοποιείται με επιτυχία από έναν γνωστό αυστριακό προμηθευτή της αυτοκινητοβιομηχανίας.
Πως λειτουργεί το OPED
Η αυτόματη βελτιστοποίηση ξεκινά με την εισαγωγή των τεχνικών απαιτήσεων που πρέπει να πληροί το σύστημα κίνησης, όπως:
- Η απαιτούμενη ισχύς,
- Η ελάχιστη διάρκεια ζωής,
- Η μέγιστη ταχύτητα που πρέπει να επιτευχθεί,
- Ο διαθέσιμος χώρος στο όχημα.
«Τα ηλεκτρικά συστήματα κίνησης αποτελούνται από πολλά εξαρτήματα που μπορούν να σχεδιαστούν με διαφορετικούς τρόπους για να καλύψουν τις απαιτήσεις», εξηγεί ο Μάρτιν Χοφστέρ. «Αν κάνω μια μικρή αλλαγή στον ηλεκτρικό κινητήρα, αυτό επηρεάζει το σύστημα μετάδοσης και την ηλεκτρονική ισχύος. Είναι εξαιρετικά περίπλοκο να ληφθούν οι βέλτιστες αποφάσεις.»
Η πολυπλοκότητα της βελτιστοποίησης και ο ρόλος της τεχνητής νοημοσύνης
Ένα επιπλέον ζήτημα είναι ότι δεν υπάρχει μία και μοναδική τέλεια λύση για ένα σύστημα κίνησης, καθώς οι προτεραιότητες των κατασκευαστών ποικίλλουν. Αυτές μπορεί να περιλαμβάνουν το κόστος παραγωγής, το βάρος και τον όγκο του συστήματος κίνησης ή την ενεργειακή απόδοση.
Το λογισμικό OPED μειώνει δραστικά αυτήν την πολυπλοκότητα. Με βάση τις τεχνικές απαιτήσεις, δοκιμάζει και συνδυάζει περίπου 50 διαφορετικές παραμέτρους σχεδιασμού ταυτόχρονα και συγκρίνει τις προσομοιωμένες εκδόσεις των συστημάτων κίνησης με τις προτεραιότητες του κατασκευαστή.
- Οι κακές εκδοχές απορρίπτονται,
- Οι καλύτερες βελτιστοποιούνται περαιτέρω.
Μετά από εκατοντάδες χιλιάδες κύκλους υπολογισμών και προσομοιώσεων, το OPED εντοπίζει τις πιο αποδοτικές λύσεις, επιτρέποντας στους κατασκευαστές να επιλέξουν τις πλέον κατάλληλες εκδοχές για περαιτέρω ανάπτυξη και εφαρμογή.
Από μερικούς μήνες σε μόλις μία ημέρα
«Αυτό που οι μηχανικοί θα χρειάζονταν μήνες να επιτύχουν χωρίς τη βοήθεια της τεχνητής νοημοσύνης, γίνεται μέσα σε μία μόνο ημέρα με το OPED», τονίζει ο Μάρτιν Χοφστέρ. «Έτσι, οι ομάδες ανάπτυξης μπορούν να επικεντρωθούν σε στρατηγικές αποφάσεις αντί να αφιερώνουν πολύτιμο χρόνο σε χειροκίνητους υπολογισμούς και προσομοιώσεις.»
Βελτιστοποίηση για ολόκληρες πλατφόρμες οχημάτων
Το OPED μπορεί επίσης να επεκταθεί ευέλικτα. Οι ερευνητές πρόσθεσαν ως κριτήριο βελτιστοποίησης τις εκπομπές CO₂ που παράγονται τόσο κατά τη χρήση του συστήματος κίνησης όσο και κατά την παραγωγή του, καλύπτοντας ολόκληρη την εφοδιαστική αλυσίδα. Αυτό σημαίνει ότι η βιωσιμότητα λαμβάνεται υπόψη ήδη από τα πρώτα στάδια ανάπτυξης.
Μια πρόσφατη καινοτομία προήλθε από τη διδακτορική έρευνα του Ντομινίκ Λεχλάιτνερ, ο οποίος επέκτεινε τη λειτουργικότητα του OPED ώστε να μπορεί να βελτιστοποιήσει συστήματα κίνησης για ολόκληρες πλατφόρμες οχημάτων. Η μέθοδος αυτή βοηθά στον εντοπισμό κοινών εξαρτημάτων που μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε διαφορετικά μοντέλα της ίδιας πλατφόρμας, μειώνοντας τα κόστη ανάπτυξης και παραγωγής.
Συμπέρασμα
Η τεχνητή νοημοσύνη και η υπολογιστική βελτιστοποίηση αλλάζουν τον τρόπο με τον οποίο αναπτύσσονται τα ηλεκτρικά συστήματα κίνησης. Το λογισμικό OPED προσφέρει μια επαναστατική προσέγγιση που μειώνει το χρόνο και το κόστος ανάπτυξης, επιτρέποντας στους κατασκευαστές να δημιουργήσουν πιο αποδοτικά, βιώσιμα και οικονομικά συστήματα κίνησης. Με τη χρήση αυτής της τεχνολογίας, το μέλλον της ηλεκτροκίνησης φαίνεται πιο καινοτόμο από ποτέ.
