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07.09.2016 | Simulation + Berechnung | Nachricht | Online-Artikel

Infotainmentsysteme mittels Simulation statt im Klimawindkanal testen

verfasst von: Angelina Hofacker

2:30 Min. Lesedauer

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Infotainmentsysteme erfordern im Hinblick auf das Wärmemanagement besonderen Testaufwand. Als Alternative zu den üblichen Klimawindkanaltests könnte eine entwickelte Simulationsmethodik auf Basis der Software von Exa dienen.

Das Infotainmentsystem trägt als ein wichtiger Teil zur "Intelligenz" eines modernen Fahrzeugs bei, in dem es dem Fahrer wichtige Informationen über den Betriebszustand und das Umfeld zur Verfügung stellt. Aufgrund des hohen Kühlungsbedarfs, den die komplexe Elektronik insbesondere in heißen Klimazonen hat, erfordert dieses System jedoch zusätzliche Aufmerksamkeit im Hinblick auf das Wärmemanagement. Vor diesem Hintergrund haben ein Autor von Jaguar Land Rover sowie drei Autoren des Simulationssoftware-Spezialisten Exa diese Problematik untersucht und die Ergebnisse in einem SAE-Paper veröffentlicht.

Zur Erprobung wird das Infotainmentsystem normalerweise der Sonnenwärme ausgesetzt und über die Klimaanlage abgekühlt. In Fachkreisen gilt das als "Worst-Case"-Szenario für Infotaimentsysteme. In der Regel geschieht diese Untersuchung, indem ein reales Fahrzeug in einen Klimawindkanal mit einer Reihe von Leuchten platziert wird, dort ist es von heißer, "stehender" Luft umgeben. Diese extremen Bedingungen führen zu hohen Temperaturen in der Kabine, die das Infotainmentsystem aufheizen. Die Temperaturen können so hoch sein, dass die Elektronik ohne zusätzliche Kühlung nicht betrieben werden kann. Daher wird die Klimaanlage verwendet, um die Elektronik zusätzlich zur Kabine zu kühlen.

Gute Übereinstimmung zwischen Simulation und Test

Statt diese Bedingungen nun in Klimawindkanaltests zu untersuchen, haben die Autoren des SAE-Papers Berechnungen mit gekoppelten Fluid-Wärme-Ansätzen durchgeführt. In die Simulationen einbezogen, wurden die detaillierte Fahrzeugstruktur, die Materialien im Innenraum und geometrischen Daten sowie die Wärmeentwicklung der Infotainmentelektronik. Die Leuchtenanordnung im Klimawindkanal wurde im Softwaretool Powertherm von Exa nachgebildet. Der transiente Berechnungsansatz im Simulationswerkzeug Powerflow berücksichtigte den Einfluss der Auftriebseffekte auf die Temperaturverteilung in der Kabine.

Bei der Auswertung der Resultate konnte den Autoren des SAE-Papers zufolge eine gute Übereinstimmung zwischen den Ergebnissen der Simulation und der Tests im Klimawindkanal festgestellt werden. Insbesondere für die Aufheizphase zeigten sich demnach sehr gute Übereinstimmungen. Dies ist besonders wichtig, da die Fähigkeit, Temperaturen in den Bereichen vorherzusagen, die sich für die Unterbringung der Infotainmenteinheit eignen könnten, das Fahrzeugpackaging schon in einer frühen Phase der Fahrzeugentwicklung beeinflussen können. Auch bei der Raumtemperatur in der Kabine sei die Korrelation zwischen Simulation und Messung nahezu ideal gewesen.

Fahrzeugpackaging in frühen Phasen der Entwicklung beeinflussen

Die entwickelte Simulationsmethodik soll eine schnelle Bearbeitungszeit erlauben und ermögliche eine frühe Einschätzung der Auswirkungen der Umgebungsbedingungen auf die Fahrzeugklimatisierung. Mithilfe der Simulation lassen sich demnach sowohl die Klimawindkanaltests als auch reale Umgebungsbedingungen, denen das Fahrzeug ausgesetzt ist, reproduzieren. Dadurch soll einerseits das Packaging der Infotainmenteinheiten optimiert und andererseits der Kühlbedarf reduziert werden können.

Die Untersuchung dieses Problems haben die Autoren Wilko Jansen von Jaguar Land Rover und Joe Amodeo, Sam Wakelam sowie Kamalesh Bhambare von Exa in dem SAE-Papier "Automotive Cabin Infotainment System Thermal Management" (SAE 2015-01-0328) vorgestellt.

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