MAGNA ECS KULI 2021 V15.0 WIN64 MULTILINGUAL

MAGNA.ECS.KULI.2021.V15.0.WIN64.MULTILINGUAL-TEL

 

KULI SOFTWARE | 2021 | EXE | RAR | 250 MB | WINDOWS

Eine optimale und effiziente Energienutzung in sämtlichen Betriebszuständen des Fahrzeugs ist in der Automobilindustrie von höchster Wichtigkeit.

Daher liegt der Hauptfokus von Fahrzeugingenieuren auf Antriebssystemen, Heizungs- und Klimatechnik sowie Motorkühlung, um einen sicheren Betrieb zu gewährleisten. Das Softwarepaket KULI wird seit Jahren zum Simulieren und Optimieren der Wärmemanagementsysteme von Automobilanwendungen eingesetzt.

In Zukunft wird es wichtig sein, Energieflüsse ganzheitlich zu betrachten. Dies bedeutet, dass die mechanische, elektrische und Wärmeenergie gleichzeitig simuliert und parallel dazu optimiert werden müssen.

KULI unterstützt Ingenieure beim Festlegen von Systemkomponenten und Regelstrategien mit dem Ziel, Leistung, Komfort und Betriebssicherheit des Fahrzeugs zu optimieren.

Erster Kühlsystem-Entwurf

Ein gutes Kühlsystem zu entwerfen ist ein wichtiger Abschnitt in der Fahrzeugentwicklung. Der erforderliche Arbeitsaufwand beginnt früh und dauert den gesamten Entwicklungsprozess über an. KULI ermöglicht Simulationsarbeiten in all diesen Phasen.

In einer frühen Entwicklungsphase der Fahrzeugherstellung ist eine Dimensionierung des Kühlsystems notwendig. In dieser Phase werden einige stationäre Betriebspunkte angegeben – gekennzeichnet durch Wärmebelastung, Eintritts- und Umgebungstemperaturen sowie maximal zulässige Temperaturen – , die kritische Zustände der Kühlpakete repräsentieren. Die jeweiligen KULI-Modelle sind einfach einzurichten und ermöglichen eine schnelle Analyse der verschiedenen Kühlerblöcke, Kühlergrößen, Kühlpaketanordnungen, Lüfterdrehzahlen etc. Beispielsweise kann ganz einfach bestimmt werden, welcher Luftstrom benötigt wird, um ausreichende Kühlung zu gewährleisten. Diese Informationen sind für die Abteilungen „Vorentwicklung“ und „Aerodynamik“ unerlässlich. In dieser frühen Entwicklungsphase legen die OEMs häufig die zuvor genannten Rahmenbedingungen für die Kühlsystemzulieferer fest, um ein Angebot für geeignete Kühlpakete zu erhalten. Die Zulieferer können die KULI-Optimierung, Parametervariation und COM-Schnittstelle nutzen, um das Einlesen von Randbedingungen zu automatisieren, die Paketauswahl zu optimieren und dem OEM Ergebnisberichte zu übermitteln.

Gekoppelte 1D-3D-Simulation

In späteren Phasen der Kühlsystementwicklung liegen bereits mehr Informationen vor. Oft geben CFD-Modelle des Motorraums Einsicht in Luftströme. Diese Modelle enthalten bereits Informationen zum Kühlpaket des ersten Kühlsystementwurfs (siehe 1. Anwendung). Häufig werden isotherme CFD-Simulationen durchgeführt und die daraus resultierenden Massenströme zum Kalibrieren des 1D-KULI-Modells herangezogen. Außerdem können die ungleichmäßiger Geschwindigkeitsprofile auf den Kühleroberflächen von KULI mithilfe der CFD-Schnittstelle von KULI advanced verwendet werden. Das KULI-Modell ermöglicht zudem die Berechnung von Temperaturen und Wärmeströmen in den Kühlpaketen.

Diese Informationen können bei CFD-Simulationen zum Aktualisieren von 3D-Modellen verwendet werden. Durch einen Porositätsrechner (Link auf Onlinebibliothek Beispiel Porositätsrechner) wird sichergestellt, dass das 1D-KULI- und das 3D-CFD-Modell denselben Widerstand für das Kühlpaket verwenden.

Kühlsystem Feinabstimmung

In späteren Phasen der Kühlsystementwicklung wird auch die Fluidseite des Kühlsystems ausführlicher modelliert, sodass die Wärmeverteilung zwischen den verschiedenen Komponenten (Wärmequellen, Kühlkörper, Wärmetauscher) mit hoher Präzision simuliert werden kann. Mithilfe des KULI-Signalpfads kann ein Regelmechanismus inkludiert werden, mit dem Thermostate, Pumpen, Ventile und Lüfter optimiert werden können, um ausreichende Kühlung bei geringem Energieverbrauch zu gewährleisten. Dies ist besonders für Hybrid- und Elektrofahrzeuge sowie für instationäre Simulationen von großer Bedeutung.

Kühlsystem für Eisenbahnen

Mit KULI können Sie Kühlsysteme für Eisenbahnanwendungen mit Diesel- oder Elektroantrieb modellieren. Diese spezielle Anwendung besteht aus einem am Dach montierten Kühlsystem mit drei Kühlern. Hierbei gibt es einen Niedertemperaturkreislauf zum Kühlen der elektrischen und elektronischen Teile, einen Hochtemperaturkühler zum Kühlen des Motors sowie einen Ladeluftkühler.

Es können verschiedene Lüfterarten mit hydrostatischem, elektrischem oder mechanischem Antrieb eingebunden werden. Während der Simulation kann die Lüftergeschwindigkeit je nach Anforderungen an das Kühlsystem mithilfe von Aktoren reguliert werden – genau wie in realen Situationen. Auch Betriebsbedingungen, wie steiles bergauf Fahren oder Fahren bei heißen Klimaverhältnissen, werden während der Kühlsystemsimulation berücksichtigt.

Am Ende der verschiedenen Varianten, die während der Konzeptphase ausprobiert wurden, um die bestmögliche Konfiguration aller Komponenten zu finden, erhält man einen Prototyp des gesamten Kühlsystems für Eisenbahnanwendungen. Dieser wird nur einmal in Hardware produziert, um die Ergebnisse der KULI-Simulation bei Prüfstand-Untersuchungen und im eingebauten Zustand zu überprüfen.

Kabinenkühlung

Um die Temperatur in verschiedenen Bereichen der Fahrgastkabine zu bestimmen, wird der Workflow zum Einrichten des KULI-Systems beschrieben.
Während einer instationären Simulation wird der Einfluss von HVAC-Systemen bei einer Kühlungssimulation im Sommer oder einer Heizungssimulation im Winter getestet.

Ziel

Bestimmung des Einflusses von Komponenten auf Temperaturen im Kopf- und Fußbereich bei Fahrer und Fahrgästen (1. und 2. Reihe), basierend auf AC-Leistung und verschiedenen Luftstromsituationen im Fahrgastraum (Frischluft, Umluft, Entfrostung oder im ausgeschalteten Zustand).

Workflow einer typischen Kühlungssimulation
1. Motorkühlkreislauf aufbauen
2. Modell mit einem AC-Kreislauf erweitern
3. Angepassten Fahrgastraum hinzufügen
4. Temperaturverteilung innerhalb des Fahrgastraums anzeigen

Reichweite von Elektrofahrzeugen

In KULI können Simulationsmodelle für Kühlsysteme von Elektrofahrzeugen mithilfe der Batterie-, E-Maschinen- und Leistungselektronik (DC/DC oder DC/AC) ganz einfach generiert werden. Neben Themen wie Wärme- (z. B. Entwurf und Aufbau von Kühlpaketen) und Energiemanagement (z. B. Untersuchung von Wärmeverlust bei elektrischen Antrieben), zählt die Prognose der Reichweite von Elektrofahrzeugen zu den Hauptanwendungen.

Vorteile

Die Reichweite von Elektrofahrzeugen ist stark von Umgebungsbedingungen und dem damit verbundenen Energieverbrauch des HVAC-Systems (Heizen im Winter und Kühlen im Sommer) abhängig. KULI kann all diese Effekte simulieren, indem es das AC-System und das Mehrzonen-Kabinenmodell von KULI in ein Fahrzeug-Simulationsmodell einbindet. Dies ermöglicht nicht nur die Analyse des Grundsystems, sondern auch die Optimierung des Wärmemanagements, beispielsweise durch Ändern der HVAC-Betriebsstrategien.

Nutzung des Modells

Das Subsystem zur Reichweitenprognose aus dem Online-Beispiel ist eine Abschätzung der voraussichtlichen Reichweite des Fahrzeugs über einen benutzerdefinierten Fahrzyklus. Die prognostizierte Reichweite wird ausgehend vom Energieverbrauch während des Zyklus und der verbleibenden Akkuladung berechnet. Da die Effizienz des Fahrzeugs vom Betriebspunkt abhängig ist, ändert sich dieser Wert während der instationären Simulation. Dadurch können nicht nur die voraussichtliche Reichweite nach dem Fahrzyklus (z. B. NEFZ) ausgewertet, sondern auch die Faktoren identifiziert werden, die die Reichweite auf positive oder negative Weise beeinflussen.

Dieses Subsystem kann in Zusammenhang mit dem vorgesehenen Fahrzeug-Simulationsmodell eingesetzt werden. Es kann aber auch exportiert und ohne Probleme in anderen Anwendungen verwendet werden

Sunamp - Thermische Speicher in elektrischen Fahrzeugen

Eine Möglichkeit den Energieverbrauch in elektrischen Fahrzeugen im Winter zu reduzieren ist alternative Heizquellen für die Kabinenheizung zu nutzen. Sunamp benutzt latent Wärmespeicher, sogenannte “Thermische Batterien”, für diesen Zweck… der Schmelzpunkt von verschiedenen Phasenwechselmaterialien (PCM) erlaubt sowohl heizen als auch kühlen.

In diesem Projekt haben wir das Potential von PCMs zur Unterstützung von Wärmepumpen untersucht. Wir haben auch untersucht inwieweit der Jahresenergieverbrauch an verschiedenen Orten weltweit beeinflusst wird. In kälteren Gegenden (z.B. Toronto oder Berlin) werden sogar durch moderat dimensionierte PCMs mehr als 40% der Heizenergie eingespart im Vergleich zu PTC Heizern… und mehr als 15% im Vergleich zu konventionellen Wärmepumpensystemen.

GXC Coatings - Antibeschlagsbeschichtung für Windschutzscheiben

Ein Grund für die Reduzierung der Reichweite bei Elektrofahrzeugen im Winter ist, dass Fahrzeuge im Frischluftmodus betrieben werden, um das Beschlagen der Windschutzscheibe zu vermeiden. GXC hat eine Beschichtung entwickelt, welche die Luftfeuchtigkeit zu einem transparenten Film kondensieren lässt anstatt zu einer undurchsichtigen Tröpfchenschicht. Dementsprechend sind viel höhere Luftumwälzraten möglich (wie auch Tests zeigen, die GXC Coatings durchgeführt hat). Aber wie groß ist der daraus resultierende Reichweitenvorteil?

Komplette Thermalmanagement Fahrzeugsimulationen mit KULI (basierend auf einem kalibrierten Basismodell ähnlich einem Tesla Model S) haben ein Reichweitenerhöhungspotential von bis zu 11% unter Winterkonditionen gezeigt (Aufwärmung bei -10°C Umgebungstemperatur).

Honeywell - Reichweiten- und Komforteinfluss der Kabinenisolierung

Reichweitenreduktion bei Elektrofahrzeugen durch den Energieverbrauch der Klimaanlage ist ein großes Problem besonders im Winter. Passagierkomfort ist ein großes Thema im Sommer besonders dann, wenn sowohl die Batterie des Elektrofahrzeugs als auch die Passagiere gekühlt werden sollen. Gerade bei großen Temperaturunterschieden zwischen Kabine und Umgebung kann die Isolierung der Kabine helfen. Honeywell hat eine Isolierschaum-Treibmitteltechnologie im Portfolio!

Komplette Thermalmanagement Fahrzeugsimulationen mit KULI (basierend auf einem kalibrierten Basismodell ähnlich einem Tesla Model S) haben ein Reichweitenerhöhungspotential von bis zu 3,5% (Aufwärmung) bis zu 4,6% (beim kontinuierlichen Heizen) unter Winterkonditionen gezeigt (Aufwärmung bei -10°C Umgebungstemperatur). In Heißlandkonditionen (40°C Umgebungstemperatur) kann die Abkühlzeit von 60°C auf 25°C um bis zu 50% entscheidend verkürzt werden.

Die flexible Struktur des KULI-Modells ermöglicht es Benutzern, die Funktionen zu wählen, die für eine effiziente Ausführung der Simulationsaufgabe erforderlich sind.

Für jede Anwendung sind verschiedene KULI-Module verfügbar

    Stationäre vs. instationäre oder Fahrzyklusberechnung
    Motorkühlsysteme und Integration von AC- oder HVAC-Systemen
    1D-Simulation und Integration von 3D-Luftstromverteilung
    Arbeiten mit automatischen Optimierungsverfahren
    „Was wäre wenn“-Szenarien

Der eingebaute Postprozessor bietet die Möglichkeit, Ergebnisse im Detail zu analysieren. Eine Exportfunktion nach Microsoft Office Excel ermöglicht es dem Benutzer, in standardisierter Umgebung zu arbeiten.

KULI base

Wenn Sie mit einem Projekt beginnen, müssen Sie zunächst kritische Betriebspunkte identifizieren.

Üblicherweise legen Sie Ihr Kühlsystem auf stationäre Betriebspunkte aus. Mithilfe von KULI base können Sie an folgenden Aufgaben arbeiten:

    Leistungsberechnungen von allen eingebauten Komponenten und des kompletten Systems (Ergebnisse sind Temperaturen, Druckverlust, Volumenströme, Wärmemengen…)
    Auslegung von Komponenten zur Motorenkühlung mit verschiedener Medien wie
        Kühlmittel
        Verschiedene Öle
        Ladeluft
        Abgas
    Auswertung des Zusammenwirkens der Komponenten

Mit den erhaltenen Ergebnissen können Sie Ihr System optimieren. Mithilfe anderer KULI-Module können Sie an detaillierteren Aufgaben arbeiten oder einige automatische Optimierungsverfahren verwenden.

KULI advanced

Das Modul KULI advanced enthält bestimmte Funktionen, um die Arbeit angenehmer zu gestalten und um einige manuelle Iterationen zu vermeiden, darunter zum Beispiel

    Parametervariation („was-wäre-wenn“-Szenarien)
    Automatische Optimierung durch Definieren von Optimierungszielen und -parametern

KULI ist ein 1D-Tool mit Schnittstellen zur Integration von Ergebnissen aus 3D-CFD-Berechnungen

    Berücksichtigung ungleichmäßiger Luftverteilung
    Koppelung mit CFD-Codes (Co-Simulation)

Dem Benutzer ist es jedenfalls möglich, eine Verknüpfung mit anderen Software-Tools herzustellen, sollte zum Beispiel die Steuerungseinheit eines Lüfters oder anderer elektrischer Komponenten mit einem externen Programm programmiert worden sein.

    Schnittstelle zu externen Programmen, z. B.
        KULI unterstützt den FMI Standard durch einfache Erstellung von FMUs
        mithilfe der COM-Technologie
        mit direktem Zugang
        zu Matlab/Simulink

KULI hvac

Der Fahrgastkomfort wird immer wichtiger und KULI hvac ist die passende Lösung für die Bemessung Ihres Klimatisierungssystems.

Das Modul KULI hvac kann als eigenständiges Programm oder als Add-On für KULI base verwendet werden.

KULI hvac ermöglicht

    die Auslegung und Optimierung Ihres Kältemittelkreislaufes anhand der Kältemittelfüllung, COP (coefficient of performance) und Steuerungsstrategien
    die Simulation mit verschiedenen Kältemitteln wie R134a, CO2 , R152a oder R1234yf
    die Analyse des Fahrgastkomforts mithilfe des Mehrzonen-Kabinenmodells
    die Bestimmung verschiedener Maßnahmen zum schnellen Aufwärmen oder Abkühlen des Fahrgastraums

Wird KULI hvac mit KULI base gekoppelt, können die Interaktionen zwischen Komponenten im Kältemittelkreislauf und im Motorkühlungskreislauf beobachtet werden. Dies ist ein wesentlicher Aspekt angesichts aktueller Entwicklungen wie dem Batteriekühlungssystem in Elektrofahrzeugen.

KULI drive

Nachdem Sie Ihr stationäres Simulationsmodell kalibriert haben, können Sie zum nächsten Schritt im Projekt übergehen.

Sie können entweder einen kundenspezifischen Fahrzyklus definieren oder einen standardisierten Zyklus heranziehen und eine instationäre Simulation durchführen (Aufwärmen oder Abkühlen).

KULI drive unterstützt Sie mit folgenden Funktionen:

    Instationäre Berechnung (durch Definition von Betriebsbedingungen zu verschiedenen Zeitpunkten)
    Berücksichtigung des Aufwärmens und Abkühlens verschiedener Komponenten
    4-/5-Massen-Motormodell, um Reibungsverluste bei verschiedenen Temperaturen zu berücksichtigen
    Wärmenetzwerk, um komplexe Wärmekorrelationen abzubilden
    Wärmeverhalten bei einer definierten Route (Geschwindigkeit vs. Zeit), z. B. NEDC, FTP75
    Entwicklung optimierter Regelstrategien, um sowohl die Reibungsverluste als auch den Energieverbrauch zu minimieren

KULI eco

Verringerung des Kraftstoffverbrauchs ist die gegenwärtige Herausforderung.

Hierbei gibt es mehrere Wege zum Ziel. Mit KULI eco haben Sie die Wahl:

    Systeme zur Wärmerückgewinnung (WHR), z. B. Clausius-Rankine-Kreisprozess, TEG
    Elektrische Komponenten wie
        Elektromaschinen
        Batterie (auf mehreren Systemebenen, z. B. Zelle, Modul, Batterie)
        Wechselrichter, Wandler hinzufügen

Sämtliche dieser Funktionen sind für kombinierte Systeme (Hybridfahrzeuge, HEV) oder reine Elektrofahrzeuge (EV) geeignet. Zur Simulation der Batteriekühlung kann eine Koppelung mit KULI hvac notwendig sein.

KULI components

Mit KULI components bekommen Sie einen Überblick über die Leistung einer bestimmten Komponente.

Möchte der Benutzer lediglich einige bestimmte Komponenten verwenden, ohne die Interaktion zu Berücksichtigen, wird er unterstützt durch

    Leistungsvergleich verschiedener Komponenten
    Erweiterung der Messdaten (Extrapolation)
    Regression der Messdaten
    Leistungsvergleich mit verschiedenen Medien

Verfügt der Benutzer über mehrere Messdaten und möchte daraus KULI-Dateien erstellen, bieten ihm KULI components eine aktive Schnittstelle, um dies automatisch durchzuführen.

KULI compInterface bietet Schnittstellen zu

    C++
    VBA-Skripts
    Vorbereiteten Microsoft Office Excel Eingabedatenblättern
    Jeder anderen Software, welche die COM-Technologie unterstützt

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BETRIEBSSYSTEM:

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