Vehicle Conceptualisation, Compactness, and Subsystem Interaction
A network approach to design and analyse the complex interdependencies in vehicles
Tid: Ti 2023-10-24 kl 10.00
Plats: Hugin, Teknikringen 8, Stockholm
Språk: Engelska
Ämnesområde: Farkostteknik
Licentiand: Sai Kausik Abburu , VinnExcellence Center for ECO2 Vehicle design, Teknisk mekanik
Huvudhandledare: Carlos Casanueva, VinnExcellence Center for ECO2 Vehicle design, Järnvägsgruppen, JVG, Farkostteknik och Solidmekanik; Associate Professor Ciarán J. O'Reilly, VinnExcellence Center for ECO2 Vehicle design, Linné Flow Center, FLOW, Farkostteknik och Solidmekanik
QC 231003
Abstract
Det konventionella tillvägagångssättet för fordonsdesign är restriktiv, begränsat och partiskt. Detta leder ofta till en suboptimal användning av fordonets kapacitet och tilldelade resurser och innebär i slutändan att konsekvenserna blir att använda ett ineffektivt fordon. För att övervinna dessa begränsningar är det viktigt att få en djupare förståelse för interaktionseffekterna på komponent-, delsystem- och systemsnivå. I denna avhandling fokuserar forskningen på att identifiera lämpliga metoder och utveckla robusta modeller för att underlätta interaktionsanalysen.
För att granska och identifiera lämpliga metoder utvecklades kriterier. Till att börja med undersöktes Design Structure Matrix (DSM) och dess variationer. Medan DSM visade sig vara grundläggande för att fånga interaktionseffekter, saknade den förmågan att besvara frågor om interaktionsstrukturer och beteende samt förutsäga oavsiktliga effekter. Därför utforskades nätverksteori som en kompletterande metod till DSM, vilket kunde ge insikter i interaktionsstrukturer och identifiera inflytelserika variabler.
Därefter etablerades två kriterier för att identifiera delsystem som är betydelsefulla för interaktionsanalysen: hög anslutning till andra delsystem och mångdisciplinär sammansättning. Dragkraftmotorn observerades uppfylla båda kriterierna eftersom den hade högre anslutning till andra delsystem och var sammansatt av flera discipliner. Därför utvecklades en detaljerad modell av en induktionsmotor för att möjliggöra interaktionsanalysen.
Induktionsmotormodellen integrerades i ett tvärskaligt designverktyg. Verktyget använde en tvåstegsprocess: att översätta operativa parametrar till motorinsatser med hjälp av Newtons ekvationer och härleda fysiska egenskaper, prestandakaraktäristik och prestandaattribut hos motorn. Jämförelse av den erhållna prestandakaraktäristikkurvan med befintliga studier validerade modellens tillförlitlighet och förmågor. Designverktyget visade anpassningsbarhet till olika körcykler och förmågan att modifiera motorprestanda utan att påverka operativa parametrar. Detta validerade designverktygets förmåga att fånga tvärskaliga och intra-subsystem interaktionseffekter. För att undersöka inter-subsysteminteraktion utvecklades en termisk modell av en inverter, som fångade temperaturvariationer i kraftelektroniken baserat på motorns styrning. Designverktyget fångade framgångsrikt interaktionseffekter mellan motor- och inverterdesign och belyste samspelet med operativa parametrar.
Därmed identifierar denna avhandling metoder för interaktionsanalys och utvecklar robusta delsystemmodeller. Det integrerade designverktyget fångar effektivt intra-subsystem-, inter-subsystem- och tvärskaliga interaktionseffekter. Den presenterade forskningen bidrar till det övergripande projektets mål att utveckla metoder och modeller som fångar interaktionseffekter och i sin tur fungerar som ett vägledande verktyg för designers att förstå konsekvenserna av sina designval.