PORSCHE MOTORSPORT CORRE VERSO L'ELETTRIFICAZIONE CON LA SIMULAZIONE

Ecco come Porsche Motorsport e UGRacing utilizzano il software Ansys per accelerare lo sviluppo della tecnologia dei veicoli

Nel mondo delle corse ad energia pulita le prestazioni della Porsche 99X Gen 3 lanciano un messaggio forte. Con una velocità massima di oltre 320 km/h, è in grado di raggiungere i 60 km/h in meno di 2,8 secondi, il che rende la 99X Gen 3 una delle macchine da corsa più veloci mai scese in pista nel Campionato mondiale ABB FIA di Formula E per auto elettriche.

Durante l'ultimo episodio della docuserie online di Ansys "Driven by Simulation" vedrete come la simulazione sia una parte cruciale dell'ottimizzazione dei propulsori elettrici per il TAG Heuer Porsche Formula E Team nelle gare di ABB FIA Formula E. Vedrete anche come il Team UGRacing di Formula Student, con un piccolo aiuto da parte di Ansys, sta creando opportunità educative che stanno formando direttamente gli ingegneri automobilistici e le soluzioni di domani.

La Porsche 99X Electric Gen3 di Pascal Wehrlein in gara sul circuito di Berlino

Accelerare da zero verso zero carbonio con Ansys

Ad oggi, la Formula E è l'unica serie di corse globali interamente elettriche, caratterizzata da regole di ingaggio piuttosto uniche e da livelli di innovazione incredibilmente elevati. La gara monoposto si svolge in un solo giorno, dalle prove libere, alle qualifiche, all'evento vero e proprio.

Tutte le auto che partecipano alla serie condividono lo stesso telaio e la stessa batteria Gen 3. Sono inoltre dotate di pneumatici riciclabili progettati per durare un'intera gara, indipendentemente dalle condizioni, senza una sola sosta ai box per circa 45 minuti. Tuttavia, per sfruttare in modo più efficiente l'energia della batteria EV disponibile, spesso è necessaria una messa a punto aggiuntiva del gruppo propulsore elettrico.

Nella ABB FIA Formula E, in cui le vittorie si misurano letteralmente in millisecondi, ogni kilowattora di potenza che esce dalla batteria è prezioso. Con una potenza di 300 kW (408 cavalli) in modalità gara, la gestione di tale potenza è fondamentale e la gestione dell'energia è una strategia importante per Porsche Motorsport durante una gara che inizia con l'ottimizzazione del propulsore elettrico.

Il Team TAG Heuer Porsche Formula E si affida alla simulazione per analizzare rapidamente le prestazioni dei componenti del gruppo propulsore elettrico e per comprendere i meccanismi che influiscono sull'efficienza. Per ottenere miglioramenti in un ambiente ad altissima efficienza, ad esempio, il team utilizza il software di simulazione del campo elettromagnetico a bassa frequenza Ansys Maxwell e il software di simulazione Ansys Twin Builder per individuare e ottimizzare i più piccoli dettagli del gruppo propulsore.

Invece di partire da zero, gli ingegneri di Porsche Motorsport partono dal 90% di efficienza per ottimizzare il gruppo propulsore. Durante l'analisi, possono emergere effetti minori non pianificati che richiedono attenzione. A volte un dettaglio minore diventa una modifica minore che non può essere ignorata. I modelli analitici dettagliati e semplificati che escono dalla simulazione possono essere combinati per affrontare queste modifiche e ottenere i risultati migliori.

I meccanici del team spingono la Porsche 99X Electric Gen3 nel garage dell'E-Prix di Berlino

Ansys, Porsche Motorsport e il prossimo capitolo dello sviluppo EV

Lo sviluppo, il collaudo, l'analisi e l'ottimizzazione delle prestazioni del gruppo propulsore richiedono un impegno scrupoloso e misurato per ottenere quei guadagni di efficienza incrementali in chilowattora che possono portare alla vittoria. Per Porsche Motorsport, tuttavia, la collaborazione con Ansys non è solo una vittoria. I dati di simulazione ottenuti durante l'intera stagione vengono condivisi e poi integrati nei vari programmi dei veicoli elettrici dagli ingegneri di Porsche Motorsport, accelerando così lo sviluppo dei veicoli elettrici nell'intero portafoglio di prodotti della casa automobilistica.

"Corriamo sia su circuiti permanenti che in città, in continenti diversi e con climi diversi. E bisogna adattarsi e adattarsi in ogni luogo perché alla fine vogliamo vincere e vincere il più possibile", dice Mengoni. "E se ora guardo alla vettura stradale, la Porsche Taycan, per esempio, ovviamente è una Porsche. È un'auto sportiva. Voglio prestazioni per la mia Porsche, ma voglio anche una certa autonomia di guida. E se abbiamo le conoscenze acquisite in pista su come ottenere queste determinate efficienze, possiamo usarle per sviluppare un gruppo propulsore che le raggiunga in strada".

Ospiti che si godono il simulatore del team ufficiale nella Porsche Motorsport Lounge al Formula E-Prix di Berlino

Sulla strada di qualcosa di nuovo con UGRacing

Ci sono squadre di Formula E e poi ci sono squadre di Formula studentesca. I membri del team UGRacing dell'Università di Glasgow sono impegnati a mettere a punto una monoposto elettrificata in vista di una gara di Formula Student. In quanto beneficiari della Student Team Partnership di Ansys, UGRacing riceve tutto il software, le risorse e il supporto gratuiti di cui ha bisogno per mantenere un vantaggio competitivo durante lo sviluppo.

"(La simulazione) ci consente di effettuare una progettazione iterativa", afferma Jolie Bonner, team principal di UGRacing. "Ansys viene utilizzato all'interno di un ramo EV del nostro team. Ovviamente, essendo un'auto EV al primo anno, dobbiamo assicurarci di fare le cose in modo sicuro. Non abbiamo un'enorme conoscenza di base. Essere in grado di simulare le cose ci risparmia alcuni disastri potenzialmente enormi".

UGRacing gareggia in tre classifiche: una classe Concept, una classe Formula Student e una classe Driverless. Tutto il lavoro viene completato nel corso degli studi universitari. Nei prossimi anni, con l'aiuto del software Ansys, il team lavorerà su un'auto da corsa autonoma in preparazione della stagione 2026, dove spera di arrivare tra i primi tre.

"Iniziamo con i sistemi di percezione, osserviamo i sensori e cerchiamo di raccogliere informazioni sulla pista", spiega Joseph Ugrane, capo ingegnere software di UGRacing. "Poi dobbiamo trovare un percorso e capire quanto velocemente vogliamo correre. Allo stesso tempo, cerchiamo di raccogliere quanti più dati possibili dai sensori per ottenere una stima globale di ciò che sta accadendo. Abbiamo molti team di software diversi e tutti insieme contribuiamo al problema delle corse autonome".

A livello universitario, ci sono indubbiamente molte novità. Ogni anno gli studenti hanno il compito di progettare un veicolo completamente nuovo prima della competizione. In questo modo, acquisiscono una preziosa esperienza nell'uso di una serie di strumenti e solutori Ansys per affrontare nuove sfide di dinamica termica, fluida e meccanica del veicolo in un contesto di squadra.

Jolie Bonner, team principal di UGRacing (a sinistra) discute della strategia di simulazione con la conduttrice di "Driven by Simulation" Emma Walsh.

Potendo simulare le cose, quando si arriva alla competizione siamo informati sulla nostra auto, possiamo giustificare le nostre scelte progettuali senza dover spendere il triplo del denaro necessario per costruire un'auto per poter testare fisicamente tutto. Quindi è assolutamente indispensabile per il nostro processo di progettazione".

Tutti gli studenti devono lavorare insieme come una squadra per definire i budget e determinare i programmi, oltre a costruire, testare e iterare i loro progetti originali di veicoli. Oltre alle nuove idee, è proprio il tipo di esperienza pratica che le case automobilistiche stanno cercando e un ottimo modo per avviare la carriera di ingegnere di uno studente dopo la laurea.

È una festa

È ora di abbassare la bandiera a scacchi di"Driven by Simulation". L'episodio 10 segna la fine della nostra docuserie online dedicata al modo in cui la simulazione sta trasformando il nostro modo di muoverci, in strada, fuoristrada o in pista. Grazie per esservi uniti a noi in questa corsa sfrenata. Se non l'avete ancora fatto, assicuratevi di vedere gli altri episodi con gli innovatori del motorsport Oracle Red Bull Racing, Ferrari, Honda Racing USA e NASCAR.

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