Jak tworzy się układ napędowy samochodu – wywiad z AVL

, 8 maja 2020, 10:20

Spółka AVL Software & Functions w głównej mierze zajmuje się tworzeniem elementów układów napędowych. Oznacza, to że projektują układy kontroli i sterowania, a także energoelektronikę oraz systemy bateryjne do tradycyjnych silników spalinowych, jak również tych opartych na źródłach alternatywnych. W firmie zatrudnionych jest kilkanaście tysięcy specjalistów z różnych dziedzin, ale w prowadzeniu swoich badań i testów są także otwarci na współpracę ze studentami kilku polskich uczelni. Z Maciejem Dryjańskim, Branch i Department Manager w firmie AVL, rozmawiamy o szczegółach pracy i zagadnieniach technicznych.

Agnieszka Wraga-Marciniak: Coraz popularniejsze stają się w naszych czasach pojazdy wyposażone w napędy alternatywne. Jak odnajdujecie się w tym zagadnieniu? Czy jest to dla Was problem?

Maciej Dryjański: Firma AVL prowadzi prace badawczo-rozwojowe w zakresie różnego rodzaju silników już od początku lat 50.XX w. Projekty, które prowadziła firma, dotyczyły w głównej mierze silników spalinowych, zasilanych olejem napędowym lub benzyną. Od tego czasu poszerzyliśmy swoje portfolio także o różnego rodzaju elementy układu napędowego takie jak mosty, przekładnie, skrzynie biegów. Tak zaprojektowany układ stanowi całość systemu mechanicznego przeniesienia napędu, od momentu podania paliwa aż do ruchu obrotowego kół.

Od 25 lat projektujemy także układy zasilania oparte na alternatywnych źródłach energii  -mówimy tutaj o napędzie opartym o maszyny elektryczne. W związku z powyższym, do portfolio naszych opracowań weszły systemy bateryjne, układy hybrydowe, ładowarki, inwertery oraz wspomniane przed chwilą maszyny elektryczne. Dodatkowo od około 10 lat obserwujemy znaczący rozwój technologii wodorowych, które na dzień dzisiejszy wydają się ciekawą alternatywą dla układów zasilania bateryjnego, w napędach elektrycznych. Cały czas mówimy tutaj tylko o obszarze Powertrain Engineering, czyli zespołach które projektują napędy.

Z jakich działów składa się Wasza firma? Czym zajmują się poszczególne sekcje?

Globalnie AVL jest grupą spółek powiązanych ze sobą. Nasza spółka ma swoją główną siedzibę w Grazu, w Austrii. Tam też cała firma powstała tuż po II wojnie światowej. Firma ogólnie na świecie składa się z 3 głównych filarów. Pierwszym filarem jest Powertrain Engineering, który zajmuje się projektowaniem układów napędowych i projektowaniem silników, skrzyń biegów, elementów układu elektrycznego, baterii oraz różnego rodzaju urządzeń energoelektronicznych służących do przetwarzania energii.

Drugim obszarem jest zespół Instrumentation & Test Systems. Ten zespół zajmuje się elementami do testowania takich rzeczy jak hamownie podwoziowe, hamownie skrzyń biegów, hamowanie maszyn elektrycznych, hamownie silników spalinowych, a także wiele innych układów napędowych. Jest to zespół, który tak naprawdę jest w stanie zaprojektować układ testujący dla pojedynczych elementów układu napędowego. Tutaj również posiadamy bardzo duże portfolio systemów testujących, zarówno dla konwencjonalnego napędu opartego o silnik spalinowy, ale także wiele rozwiązań związanych z testowaniem układów napędowych opartych o e-mobilność. Jako firma jesteśmy w stanie zaprojektować również cały test center, całe budynki w których tego typu układy do testowania się znajdują.

Kolejny zespół to Advanced Simulation Technologies AST, który zajmuje się w głównej mierze symulacjami i tworzeniem narzędzi do symulacji. Flagowymi rozwiązaniami AVL są AVL Fire czy też AVL Cruise – i te narzędzia są tworzone przez ten zespół. Opracowane przez nas rozwiązania sprzedawane są następnie firmom zewnętrznym lub są wykorzystywane przez nasze własne zespoły inżynierskie do prac symulacyjnych i projektowych.

Tak właśnie prezentują się główne filary grupy, ale oprócz tego na świecie znajdują się także jednostki, które skupiają się na konkretnym obszarze developmentu w samochodzie. W skład globalnej struktury AVL wchodzi spółka AVL Software & Functions, której oddziałem w Polsce mam przyjemność zarządzać.

Na czym polegają Wasze symulacje i analizy? Poproszę o wymienienie i opisanie tych najpopularniejszych i najczęściej stosowanych metod.

AVL przeprowadza symulacje już na wczesnym etapie projektu, zanim powstaną jeszcze dokładne wymagania opracowywanego produktu. Na samym początku procesu developmentu robimy przede wszystkim symulacje jednowymiarowe, czyli przebieg danej wartości fizycznej w czasie – przebieg prądu w baterii czy też prędkość obrotową silnika w czasie. W środowisku AVL Cruise jesteśmy w stanie zaprojektować dowolny układ napędowy, w tym także te najbardziej skomplikowane używane w pojazdach typu Plugin Hybrid, a także ocenić jego słabe i mocne strony przed powstaniem pierwszych prototypów.

Po opracowaniu modelu symulacyjnego inżynierowie mogą dobierać poszczególne parametry układu napędowego i optymalizować je pod wymagania klienta. Typowe parametry, które modyfikujemy w trakcie symulacji to moc inwertera, napięcie wejściowe czy chociażby energia zgromadzona w baterii. Posłużyłem się tylko kilkoma przykładami, ale w rzeczywistości są to tysiące parametrów, które możemy przetestować zanim zaczniemy projektować jakikolwiek komponent napędu.

Po etapie modelowania możecie także wykonać inne operacje.

Po zakończonym wstępnie etapie modelowania i kalibracji zaczynamy optymalizować cały napęd także pod względem kosztów wytworzenia. Kolejnym z narzędzi, które również opracowaliśmy to AVL Fire. To narzędzie służy do projektowania procesu spalania i dobierania geometrii całej komory spalania w silniku spalinowym. Tutaj możemy również optymalizować różne kształty i geometrie takiego układu, obserwować jak odbywa się cały proces i w ten sposób zwiększać wydajność silnika oraz optymalizować skład mieszanki paliwa i powietrza dostarczanej do komory silnika.

Z jakimi firmami współpracujecie – dla kogo przeprowadzacie analizy i symulacje?

Jako firma pracujemy praktycznie ze wszystkimi OEMami, czyli firmami, które produkują samochody na całym świecie. Głównie z flagowymi firmami z Europy, Ameryki czy też Azji, które współpracują z naszą firmą przy opracowywaniu nowych układów napędowych. Zazwyczaj zaczynamy pracę od wczesnego etapu koncepcji, aż do chwili dostarczenia finalnego rozwiązania do produkcji. Pracujemy także z przedsiębiorstwami, które są odpowiedzialne za dostawy poszczególnych komponentów – czyli są Tier 1 lub też Tier 2. Reasumując praktycznie wszyscy producenci w obszarze łańcucha dostaw oraz klienta końcowego są naszymi odbiorcami.

Specjaliści jakich dziedzin są zatrudnieni w warszawskiej siedzibie firmy? Co należy do ich zadań?

Obecnie w firmie AVL pracuje ponad 11 tysięcy inżynierów na całym świecie. W Polsce istnieje oddział spółki AVL Software & Functions, w którym przede wszystkim zajmujemy się projektowaniem alternatywnych układów napędowych, systemów związanych z E-mobility.

Nasze zespoły inżynierskie projektują rzeczy z obszaru systemów bateryjnych, czyli źródła energii dla pojazdu elektrycznego czy też hybrydowego. Zajmujemy się również projektowaniem komputerów służących do kontroli i sterowania pracą baterii elektrochemicznej oraz przetwornic napięcia używanymi w pojazdach o napędzie wodorowym. Ponadto do obszaru projektowego w którym specjalizuje się oddział w Polsce należą układy ładowarek umieszczanych na pokładzie pojazdu.

Wszystkie wspomniane układy elektroniczne, jesteśmy w stanie zaprojektować w Polsce od etapu koncepcji do momentu wdrożenia gotowego produktu na linie produkcyjne. W trakcie procesu rozwoju produktu w Polsce w głównej mierze skupiamy się na aspektach związanych projektowaniem elektroniki, energoelektroniki, tworzeniem wymagań i algorytmów kontrolnosterujących aż do końcowych testów funkcjonalnych gotowego rozwiązania.

Posiadamy także zespół, który zajmuje się oceną bezpieczeństwa funkcjonalnego według normy ISO 26262. Jest on w stanie stworzyć funkcjonalne i techniczne koncepty bezpieczeństwa opracowywanych przez nas produktów.

Jak wiele Waszych projektów zostało wcielonych w życie i w jakich konstrukcjach możemy je spotkać?

Na dzień dzisiejszy nie mogę niestety zdradzić kto jest naszym końcowym klientem. Posługując się przykładem – system bateryjny, który został zaprojektowany przez AVL, jest używany w ciężarówce FUSO firmy Mitsubishi, jednego z naszych klientów w Japonii.

Jeśli chodzi o sportowe marki aut to wspólnie z Koenigseg projektowaliśmy układ freevalve, który pozwala sterować zaworami bez obecności łańcucha rozrządu, co oznacza, że układ silnika spalinowego nie posiada w ogóle sprzężenia mechanicznego. Sprzężenie pomiędzy wałem korbowym a zaworami odbywa się za pomocą komputera pokładowego. AVL ma również wdrożenia w znacznej większości samochodów, które poruszają się na drogach.

Co to znaczy, że AVL Polska posiada 8 umiejętności technicznych?

Ciekawe pytanie. Cały proces wytwarzania układów kontroli i sterowania w branży motoryzacyjnej jest bardzo ustrukturyzowany, oznacza to że osoby, które zajmują się poszczególnymi elementami, posiadają odpowiednie kompetencje do wykonywania konkretnych części projektowych. Jednocześnie jako firma potrzebujemy umiejętności inżynierskich na każdym etapie procesu, osób które są w stanie zaprojektować, wykonać poszczególne części projektu.

Posiadamy zatem zespoły, które projektują oprogramowanie w podziale na: basic software (oprogramowanie niskopoziomowe) jak i warstwę aplikacyjną (algorytmy kontrolno- sterujące). Oprócz tego mamy zespół Hardware, który skupia się na projektowaniu elektroniki, energoelektroniki oraz mechaniki. Do tego dochodzi zespół, który skupia się na analizach bezpieczeństwa funkcjonalnego, a także dwa zespoły, które projektują układy bateryjne, część systemową jak i dobierają komponenty elektryczne takie jak styczniki czy złącza. Na sam koniec mamy zespół inżynierski, który zajmuję się tworzeniem i analizą wymagań naszych klientów jak i norm branżowych z różnych zakątków świata.

Czy współpracujecie z uczelniami wyższymi? 

Tak, na dzień dzisiejszy pracujemy z dwiema uczelniami wyższymi. Jedną z nich jest Politechnika Warszawska, w głównej mierze dwa wydziały: Wydział Samochodów i Maszyn Roboczych, a także Wydział Elektryczny. Natomiast drugą uczelnią, z którą współpracujemy, jest Wojskowa Akademia Techniczna. Tam również pozyskujemy inżynierów, którzy są w stanie wspólnie z nami prowadzić prace badawczo-rozwojowe w obszarze wytwarzania oprogramowania wbudowanego.

Na ten moment oferujemy studentom pisanie prac dyplomowych, podczas których studenci rozwiązują rzeczywiste problemy projektowe wspólnie z naszymi inżynierami. Dodatkowo umożliwiamy realizowanie projektów indywidualnych i zespołowych realizowanych w toku studiów. Bardzo często pojawiamy się również na Uczelniach w celu prowadzenia wykładów lub laboratoriów. Corocznie uczestniczymy w uczelnianych targach pracy organizowanych w całej Polsce. Drugi rok z rzędu bierzemy także udział w Programie Mentoringowym, organizowanym przez Biuro Karier Politechniki Warszawskiej. Pozostajemy otwarci również na inne formy współpracy.

Czy można odbyć w naszej firmie staże i praktyki?

Tak, jak najbardziej. Mniej więcej 10 procent osób w firmie stanowią osoby odbywające taki staż bądź praktyki. Praktyki to elastyczny czas pracy w wymiarze 100-120 godzin w miesiącu. Inżynierowie i magistrzy współpracują z nami, poznają procesy rozwoju oprogramowania lub elektroniki, dostają poszczególne zadania i są w stanie zobaczyć jak wygląda ten „inżynierski świat” w firmie, która dostarcza projekty na całym świecie.

Nad jakim projektem pracujecie obecnie?

Nie mogę zdradzić szczegółów, kto jest naszym klientem. Jednak w głównej mierze nasze zespoły pracują nad systemami sterowania dla pojazdów elektrycznych w obszarze Battery Management System czy też Electric Power Conversion. Posiadamy także zlecenia, w których projektujemy przetwornice DC/DC w napędzie trakcyjnym, używanym na przykład w pracy z ogniwami paliwowymi.

Reasumując w Warszawie na ten moment projektujemy głównie systemy bateryjne i układy zasilania oparte na ogniwach litowo-jonowych, a także układy przetwarzające energię z ogniw paliwowych.

Komentarze

Komentarz musi być dłuższy niż 5 znaków!

Proszę zaakceptuj regulamin!

Brak komentarzy!