고객 성공사례

5년 내 차세대 25~250kW 전기 드라이브 시리즈 제작

Simcenter NVH 테스트 도구를 사용하여 자동차 전기 드라이브 엔지니어링에서 탁월한 성과를 거둔 Emotors

Emotors

2018년에 설립되어 프랑스에 본사를 두고 있는 Emotors는 Stellantis와 Nidec Leroy-Somer의 합작 회사로 300명 이상 직원이 근무하고 있습니다. 직원들은 전문성, 개척 정신, 지속 가능한 제조를 향한 열정을 바탕으로 주요 자동차 브랜드를 위한 전기 드라이브를 생산하고 있습니다.

https://emotors.com/

본사:
Carrières-sous-Poissy, France
제품:
Simcenter Testing Solutions
산업 분야:
자동차 및 운송

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NVH 테스트 엔지니어들이 시중의 모든 도구를 비교해본 결과, Siemens 도구가 가장 우수한 것으로 나타났습니다.
Cédric Plasse, CTO, Emotors

차세대 전기 드라이브 개발

전기차와 전기 구동(전기 드라이브) 시스템 제조 분야에는 원자재 조달, 주행 거리, 성능, 수명, 안전 문제 등 다양하고 복잡한 과제가 있습니다. 또한 충전에 대한 대중 수용성, 운전 습관 변화와 관련된 문제도 많습니다.

프랑스에 본사를 둔 Emotors는 2018년 Stellantis와 Nidec Leroy-Somer의 합작 투자로 설립되었으며, 이러한 문제를 극복하기 위해 노력하는 독립적이고 혁신적인 전기 드라이브 제조업체입니다.

Emotors의 CTO(최고기술책임자)인 Cédric Plasse는 말합니다. "우리가 가진 지식의 핵심은 전기차 고객을 위한 차세대 전기 드라이브를 설계하고 프로토타입을 제작하는 데서 그치는 것이 아니라 이를 대량으로 제조할 수 있는 능력에 있습니다. "자동차 업계에서 널리 사용되는 플랫폼 개발 전략이 곧 우리가 갖춘 경쟁력입니다."

Emotors는 이러한 과제를 극복하고 목표를 달성하기 위해 Siemens Digital Industries Software와 협력하여 소프트웨어, 하드웨어, 서비스로 구성된 Siemens Xcelerator 비즈니스 플랫폼의 일부인 Simcenter™ 소프트웨어를 도입했습니다.

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전기 드라이브 개발의 음향 문제 해소

Emotors 엔지니어가 직면한 많은 과제 중 특히 NVH(소음, 진동, 충격) 음향 성능에 대한 엄격하고 진화하는 사양을 구현하는 것입니다. 차량이 예전보다 더 디지털화된 만큼, NVH 테스트와 전기차 음향은 중요성이 다소 떨어진 것처럼 보일 수 있습니다.

그러나 거의 모든 운전자가 ICE(내연기관 엔진) 소음에 익숙했던 시절이 있었습니다. 당시에는 NVH 엔진 기술이 발전하여 음향 엔지니어가 OEM(주문자 상표 부착 방식 제조업체) 브랜드를 위한 시그니처 사운드를 제작하고 미세 조정하는 데 막대한 시간을 할애했습니다.

주행 소음이 낮은 전기차가 시장에 출시되자 소비자들은 충격을 받았으며 음향 전문가들은 차량 소리의 변화, 즉 도로 소음과 디지털화된 회전음, 윙윙거리는 소리를 우려했습니다. 또한 길을 걷는 보행자에게 전기차 소리가 잘 들리지 않아 발생하는 안전 위험에 고심했습니다.

거의 20년이 지난 지금, 전문가들은 전기차 사운드스케이프를 더 효과적으로 관리할 수 있게 된 것으로 보이며, 맞춤형 실내외 사운드스케이프, 향상된 무소음 주행 경험, PWS(보행자 경고 시스템) 또는 AVAS(음향 차량 경고 시스템) 등 전기차, 전기 구동계, 전기 드라이브를 위한 다양한 소리를 구현하고 있습니다.

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NVH의 원인

모든 Emotors 시스템은 전기 드라이브 사운드 및 차량 내 통합 사양을 충족해야 합니다. Emotors의 NVH 테스트 매니저인 Bonaventure Ndong Gumedzoe와 NVH 테스트 랩에 속한 팀은 이 과제를 해결하고자 노력하고 있습니다.

Emotors의 NVH 엔지니어인 Daouda Teuw가 테스트 실행을 지원합니다. 여기에는 72채널 Simcenter SCADAS™ 하드웨어 데이터 수집 장치에서 각 테스트 실행을 설정하는 작업이 포함됩니다. 랩 기반 설정에는 가속도계 접착 및 배선, Emotors 시스템에 특수 Simcenter Qsources™ 하드웨어 설치, 무반향실 내부 테스트, 테스트 실행 모니터링, Simcenter Testlab™ 소프트웨어 및 Simcenter Testlab Neo 소프트웨어를 통한 소음 또는 구조적 응답 해석이 포함됩니다.

Emotors의 NVH 설계 엔지니어인 Fatma Abid가 이 프로세스에 대해 자세히 설명합니다. "전자기 엔지니어, 설계팀, 테스트팀 등 다양한 기술팀과 긴밀히 협력하여 가장 낮은 음향 소음을 보장하는 전자 구동 시스템을 모델링하고 시뮬레이션합니다.

"테스트팀에 초기 시뮬레이션을 제공하여 테스트 메시를 최적화하고, 테스트팀에서 제공한 테스트 결과를 바탕으로 모델을 최적화하여 예측 가능성을 높입니다. 전자기 소음과 같은 다양한 소음원과 구조적 동작 간의 균형을 맞춰야 하므로 프로젝트 초기 단계에부터 가장 예측력이 높은 모델을 갖추는 것이 중요합니다."

Daouda Teuw는 NVH 설계팀의 최적화된 시뮬레이션을 사용하여 Emotors 시스템의 특정 영역을 대상으로 고전적인 NVH 방법을 통해 구조적 공명을 식별합니다. 그런 다음 이를 디지털 트윈의 특정 속성(예: 자기력 고조파)과 매칭하여 NVH 동작을 예측합니다.

Bonaventure Ndong Gumedzoe는 말합니다. "고객의 NVH 요구사항을 충족하도록 Simcenter Testlab에서 고전적인 실험 모달 해석을 수행합니다." "이때 주파수, 모달 모양, 댐핑 등 모달 매개변수를 추출하고 이 정보를 시뮬레이션팀에 제공하여 Emotors 제품의 NVH 동작을 확실하게 예측합니다.

"Simcenter 테스트 솔루션을 사용하면 채널 설정부터 최종 측정 해석까지 주요 작업을 단계별로 쉽게 진행할 수 있습니다."

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전체적인 작업 및 협업

다른 산업과 마찬가지로 Emotors는 NVH 사일로를 해소하는 것이 중요하다고 판단합니다.

Bonaventure Ndong Gumedzoe는 이렇게 말합니다. "전기 엔지니어, 제어법 엔지니어, 전자기 전문가와 협력하여 전기 구동장치의 음원을 이해하고 허용 가능한 소음 수준에서 타협점을 찾아야 합니다."

정확한 데이터를 디지털 트윈에 입력하면 설계 프로세스 초기에 절충안을 찾을 수 있습니다. NVH팀은 Simcenter Testlab을 사용하여 컬러 맵으로 테스트 및 디지털 트윈 측면에서 주파수와 고조파의 정확성을 확인할 수 있습니다.

Bonaventure Ndong Gumedzoe는 말합니다. "핵심 과제는 제품의 NVH 동작 개선에 필요한 모든 측면을 철저하게 테스트하는 것입니다." "시뮬레이션팀과 긴밀히 협력하여 NVH 요구사항과 전자기학, 전기 구동 제어와 같은 기타 영역에 맞는 올바른 솔루션을 찾습니다. 그런 다음 구현 전에 시뮬레이션과 마찬가지로 실험 조건에서 원활하게 작동하는지 테스트하기 위해 다시 루프에 투입합니다."

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NVH팀은 신생이지만 프로세스가 기능적이며 효율적일 수 있도록 모든 측면을 살펴보고 있습니다. 이를 위해 Emotors는 Siemens의 기술 지원을 활용합니다.

"Siemens의 기술 지원에 매우 만족하고 있습니다."라고 Daouda Teuw는 말합니다. "구현해야 할 새로운 측정 방법이 있거나 다음 테스트 캠페인을 위해 Simcenter Qsources 등 새로운 장비로 작업을 시작할 때 자주 소통합니다.

"Simcenter 테스트 하드웨어는 사용자 친화적입니다. 72개 채널 모두에서 매우 빠르게 테스트를 수행합니다."

Bonaventure Ndong Gumedzoe는 말합니다. "Simcenter SCADAS 하드웨어를 활용하면 각 채널 샘플링 빈도가 매우 높습니다." "작업의 정확도 수준이 매우 만족스럽습니다. Simcenter Testlab을 사용하면 각 단계를 논리적으로 실행할 수 있으며, 따라가기도 쉽습니다. 지오메트리가 채널 설정에 긴밀하게 연결되어 유용합니다. 이에 따라 Daouda Teuw가 모든 작업이 원활하게 진행되고 있는지 확인하고 오류도 신속하게 수정할 수 있습니다. 준비 및 테스트 실행 중에 많은 시간을 절약하고 있습니다."

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Simcenter 제품의 이점

Cédric Plasse의 경험 덕분에 Emotors 팀은 초기 제품 개발을 위한 연구 개발(R&D)과 고급 엔지니어링이 얼마나 중요한지 잘 알고 있었습니다. 이러한 지식과 Siemens 솔루션을 바탕으로 Emotors는 5년 만에 Peugeot, Opel, DS Automobile, Jeep와 같은 Stellantis 브랜드에서 사용하는 25~250kW 범위의 차세대 전기 드라이브 시리즈를 개발했습니다. 이는 전기 드라이브를 전기차에 통합하고
모듈식으로 제조했기 때문에 가능했습니다.

"플랜트에서 대량 생산이 가능하면서도 차이가 너무 크지 않아야 하는 만큼, 소형 모터와 대형 모터를 각각 두 플랫폼으로 생산하고 있습니다."라고 Cédric Plasse는 말합니다. "이 두 플랫폼은 동일한 생산 공정 내에서 25~250kW를 처리할 수 있습니다. 우리는 고객의 요구에 빠르게 적응할 수 있는 표준 제품을 개발합니다. 지속적인 개발 프로세스와 플랫폼 제조 전략을 바탕으로 출시 속도를 높입니다."

팀은 모달 해석에 Simcenter 테스트 솔루션을 사용한 후, Siemens가 주행 중 전기차 운전자와 탑승자가 인지하는 소음을 분석하는
심리음향학 연구 도구를 보유하고 있음을 알게 되었습니다.

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Cédric Plasse는 이렇게 말합니다. "인간은 무반향실에서 고조파를 측정하는 것처럼 객관적이지 않습니다." "Siemens 솔루션은 운전자의 감각과 챔버에서 측정한 결과를 성공적으로 연관시킬 수 있는 유일한 도구였습니다. 엔지니어는 측정 가능한 대상에 대해서만 개선할 수 있습니다.

"많은 대상을 디지털 방식으로 설계하지만 디지털 모델만으로 모든 문제를 해결할 수는 없습니다. 출시 기간을 단축하고 정확성을 높이려면 테스트 측정 데이터로 모델을 보정해야 합니다. NVH 테스트 엔지니어들이 시중의 모든 도구를 비교해본 결과, Siemens 도구가 가장 우수한 것으로 나타났습니다.

"Siemens 도구를 통해 음향 중 소음을 측정하고 모델을 보정합니다. 덕분에 소음, 성능, 비용 사이에서 고객을 위한 최적의 절충안을 목표로 할 수 있었습니다."

또 다른 이점은 합리적인 요소와 비합리적인 인적 요소의 타협점을 찾을 수 있다는 것입니다.

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Bonaventure Ndong Gumedzoe는 이렇게 말합니다. "현재 테스트 벤치에서 좋은 결과를 얻어 차량 내 테스트를 수행하고 있지만, 차량 내에서는 다르게 고려해야 하는 점이 있습니다." "Simcenter SCADAS XS, Simcenter SCADAS 3D 바이노럴 헤드셋 등 다른 Siemens 도구도 유용합니다. 태블릿에서 구동되는 매우 작은 장비로, 차량에 가져가서 쉽게 테스트를 수행할 수 있습니다."

팀은 NVH 엔지니어링 우수성에 대한 노력을 확대하고 프로세스에 추가할 유용한 도구를 찾도록 끊임없이 새로운 방법을 모색하고 있습니다.

Cédric Plasse는 NVH팀이 Siemens의 전문적인 지원 서비스와 원활한 소통에 만족한다고 말합니다. "모든 영역에서 Siemens 도구를 사용하려고 합니다. 시뮬레이션과 테스트 양쪽에서 더 많은 직원이 서로 소통할 수 있다는 것은 큰 이점입니다. 이는 의사소통을 개선하는 효과적인 요소입니다. 앞으로도 Siemens와 Emotors 간의 성공적인 협업을 바탕으로
게속해서 더 많은 모터를 출시할 것입니다."

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Siemens 솔루션은 운전자의 감각과 챔버에서 측정한 결과를 성공적으로 연관시킬 수 있는 유일한 도구였습니다.
Cédric Plasse, CTO, Emotors