2019/2020 ABB FIA Formula E Championship은 세계에서 권위 있는 전기 자동차 경주 대회 중 하나이다.
이 시즌은 COVID-19 전염병의 영향으로 중단되었다가 하반기 일정이 베를린에서 다시 시작되는 흐름이다. TAG Heuer Porsche Formula E Team은 이 대회에서 우승을 목표로 한다.
Ansys는 Porsche Motorsport의 공식 파트너이다. Ansys는 Porsche Motorsport 최초의 완전 전기 경주용 자동차인 Porsche 99X Electric 설계에 기여한다.
Porsche Motorsport 엔지니어는 Ansys의 물리 기반 시뮬레이션 소프트웨어와 임베디드 소프트웨어 개발 도구를 활용한다.
이를 통해 99X Electric의 최대 전력과 에너지 효율을 높이는 Porsche E-Performance Powertrain을 개발한다.
99X Electric의 파워트레인은 완성도 높은 E-mobility 기능을 지원한다. 또한 더 높은 에너지 효율을 바탕으로 새로운 승용차 시대를 이끄는 기술로 확장될 수 있다. Porsche의 혁신은 레이스 트랙에서 시작해 도로 위 양산 차량으로 이어지는 구조이다.
Formula E에서 파워트레인이 중요한 이유
Formula E 차량은 극한의 속도로 도시 코스를 주행한다. 좁은 코너와 가파른 경사를 통과해야 한다. 이 과정에서 차량은 가능한 모든 에너지를 효율적으로 사용해야 한다.
Formula E 규정에 따르면 각 차량은 동일한 차대와 배터리를 사용한다. 하지만 Powertrain은 커스터마이징할 수 있다. 따라서 파워트레인은 차량 성능을 바꿀 수 있는 핵심 요소이다.
Porsche 엔지니어는 이러한 개발 자유도를 활용한다. Ansys 기술을 사용해 모터, 기어박스, 파워 일렉트로닉스, 제어 소프트웨어를 포함한 차세대 파워트레인 구성 요소를 개발하고 통합한다.
이를 통해 99X Electric은 각 레이스에서 높은 에너지 효율과 세계적 수준의 성능을 제공할 수 있다.
차세대 E-mobility 엔지니어링
99X Electric 파워트레인의 성능을 구현하기 위해 Porsche 엔지니어는 Ansys의 시스템 수준 다중 물리 솔루션을 활용한다.
예를 들어 99X Electric의 traction motor 성능과 효율은 Ansys의 필드 시뮬레이션 솔버를 통해 최적화된다. 이 과정에서는 인버터 유도 손실, 냉각력, 토크, 중량 등의 요소 사이에서 최적의 절충점을 찾는다.
Ansys 접근 방식은 배터리, 인버터, 모터, 기어박스의 정밀 모델을 설계 최적화 전략과 결합한다. 이를 통해 전기 파워트레인 시스템 성능을 최적화할 수 있다.
Porsche 엔지니어는 이러한 기술을 활용해 물리적 프로토타입 필요성을 줄인다. 설계 아이디어를 가상으로 테스트하고, 더 빠르게 최적 설계에 도달할 수 있다. 이 방식은 핵심 서브시스템과 구성 요소에 높은 에너지 효율을 제공한다.
결과적으로 99X Electric은 트랙 전체에서 장거리 고속 주행 성능을 유지할 수 있다.
레이스 트랙에서 Tech Lab까지
Formula E racing은 친환경적이고 효율적이며 지속 가능한 차량 개발을 가속화한다.
Porsche는 99X Electric으로 Formula E에 참여하며 모터스포츠 역사의 새로운 장을 만든다. 이 프로젝트에서 얻은 핵심 기술은 미래 상용 E-mobility 모델 설계에도 활용될 예정이다.
즉, Formula E 프로젝트에서 도출된 경험은 미래 양산 차량에 적용될 수 있다.
경주용 자동차에서 양산 차량으로 이어지는 기술
트랙에서 도로로 기술을 확장하는 방식은 Porsche가 오래전부터 추진해 온 개발 흐름이다.
Porsche에서는 하이브리드 자동차, 완전 전기차, 경주용 자동차, 양산 차량이 서로의 발전을 촉진해 왔다.
예를 들어 2010년 Porsche 911 GT3 R Hybrid는 Porsche 918 Spyder 개발에 영향을 준 사례로 제시된다.
이처럼 Formula E에서 개발된 기술은 단순히 경주용 자동차에 머물지 않는다.
에너지 효율, 파워트레인 성능, 전기화 기술은 미래 도로용 차량 개발로 이어질 수 있다.
결론
Porsche Motorsport와 Ansys의 협업은 Formula E 경주용 전기차 개발을 넘어 E-mobility 혁신을 가속화하는 사례이다.
Porsche 99X Electric은 Ansys의 물리 기반 시뮬레이션과 임베디드 소프트웨어 개발 도구를 활용해 개발된다.
엔지니어는 모터, 인버터, 배터리, 기어박스, 제어 소프트웨어를 포함한 전기 파워트레인 시스템을 최적화한다.
Formula E는 극한 조건에서 전기차 기술을 검증할 수 있는 환경이다.
이곳에서 확보한 경험은 향후 양산 전기차와 E-mobility 기술 개발로 확장될 수 있다. 결국 레이스 트랙은 미래 도로 차량 기술을 앞당기는 실험실 역할을 한다.
출처 : Ansys Porsche Motorsport & Ansys : Speeding E-mobility Innovation from Racetracks to Roads
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