電動車設計入門

使用 CAD 來設計電動車，與設計傳統內燃引擎相比具有多項優勢，包括：

• 電力所需的燃料成本低於汽油。
• 電動馬達的機構複雜度較低，所需的維護工作較少。
• 電動引擎完全零排放，因此更乾淨，對環境與氣候變遷來說更有貢獻。

有鑑於汽油燃料的缺點、居高不下的燃料成本以及環境考量，人們開始將關注力轉向電力驅動的汽車、飛機、水下載具以及無人航空載具 (無人機)。電池組技術的進步讓電動車續航力持續推進，相較於配置傳統引擎的燃油車，可說是相當具有競爭力的替代產品。綜上所述，越來越多車廠開始將心力投向電動車設計。

2014 年，我第一次使用 Amazon Prime Air 來打造電動車。整體感受與我在波音公司 (Boeing) 或是洛克希德馬丁 (Lockheed Martin) 任職時期截然不同，那時候開發全新設計時，使用的是數十年來一成不變，而且是參考舊有產品線所製作的設計手冊。當時要開發電動車，根本一點優勢也沒有。

雖說「突破現有框架」已經是老生常談，但如果連框架也沒有，那麼該如何設計全新的電動車呢？以下方式供您參考。

電動車設計

我們來了解如何在架構中使用電腦輔助設計 (CAD) 工具、技巧與流程，來推動電動車設計。

解構各項需求，以便納入設計規格中。產品研發從需求開始。對電動車而言，這些需求包括任務、續航里程、電池容量、運作條件、可靠性等。我們將這些頂層需求細分成子系統需求，再歸類為不同的設計規格。接著將這些需求轉換為重量、容積、長度、電量、功率與電流等數值。Mathcad 這類工具以及 Creo Parametric 裡的關係，都能在此階段透過工程計算發揮功用。

運用Top-Down 設計技術。無論是哪種電動車，電池組永遠是核心元件。首先，您可以考慮為電池組與其他重要組件進行空間宣告。對汽車來說，最重要的組件包括馬達、變速箱、轉換器與充電系統，無人機的重要組件則包括馬達、螺旋槳、航空電子儀器以及感應器。接著，我們就可以設計車輛的結構。

運用曲面造型工具建立車輛外型。舉凡複合材料、3D 列印與先進製程技術，都有助於我們打造出在空氣動力學、人體工學和外觀方面，遠比傳統車輛幾何更為出色的車輛。我們可以使用下列功能，設計車輛的外部合模線：

• 標準的「技術性」曲面造型特徵，像是掃描、混成、掃描混成與邊界混成。
• 自由成型曲面，亦稱為「造型」曲面。這些特徵構成曲線與曲面，方便您在 3D 空間裡進行創作與動態操作，恣意揮灑創意。
• 使用細分建模功能時，首先我們可以選取球面、立方體或圓柱體等原始形狀，然後對這些形狀進行推拉操作，就像是捏塑黏土來建模。

使用 3D 纜配線，將電池組與其驅動的組件進行串連。接著我們可以使用 2D 區塊圖、電路圖與配線圖，搭配 Creo Schematics 等應用程式繪製出網路。然後再使用這些邏輯參照，為的 3D 組件模型進行纜配線繞線配置。

填入您的車輛組件。除了標準的 3D 零件模型之外，我們還可以透過下列方式建立組件：

• 薄壁零件的鈑金設計。
• 在增量性製造中使用晶格來減少重量，同時保留必要的強度。
• 使用 Creo Intelligent Fastener Extension (IFX) 中的資料庫，快速輕鬆地放置螺絲、墊片與螺帽等扣件。

CAD 工具能夠加速並簡化電氣化設計流程。

後續步驟

Deloitte 預期在十年內，電動車的複合年成長率將達到 29%，UAV 市場則預計將於 2026 年達到 16.4% 的成長率。電氣化市場與需求為產品開發組織提供巨大的商機。

您是否有興趣了解，如何隨著這波電氣化浪潮，協助貴公司市佔率扶搖直上？如需深入了解 Creo 如何協助您設計更出色的電動車，請造訪 www.ptc.com/creo。