主要成果
GMは、物理的なプロトタイプを製作する前に30万件以上のEVバッテリー設計を仮想的にテストし、バッテリーパックのコンセプト策定から正式なプログラム承認までをわずか1ヶ月で達成した。この成果は、同社が開発中の第4世代EVプラットフォームの一環であり、従来の車両開発サイクルである5年という期間を半分に短縮することを目標としている。
技術・詳細
新プラットフォームの中核となるのは、量産EV向けに開発されているリチウムマンガンリッチ（LMR）バッテリー技術である。エンジニアはコンピュータモデルを用いて30万通り以上の構成を評価し、最適な設計を導き出した。このバッテリーは、LG Energy Solutionとの合弁会社であるUltium Cells（テネシー州スプリングヒル）で製造されるプリズマティックセルを使用する。
LMR化学組成の性能目標として、低コストな代替案として広く普及しているリン酸鉄リチウム（LFP）バッテリーよりも、エネルギー密度を33%向上させることが掲げられている。エネルギー密度の向上は、バッテリーのサイズや重量を増やすことなく航続距離を延ばすことを可能にする。GMの試算では、LMRバッテリーに加えて電気モーターの改良と空力性能の向上を組み合わせることで、現行車両よりも1kWhあたりの航続距離を約20%向上させられるとしている。
また、車両全体の設計簡素化も進めており、以下の改善を図っている。
- 電気駆動ユニットの部品数を40%削減し、小型・軽量化とコスト低減を実現。
- 電気アーキテクチャを刷新し、配線を30%削減し、コントロールモジュールの数も削減。
- 集中コンピューティングシステムを導入し、処理能力を40倍に向上。これによりソフトウェアアップデートやエネルギー管理、Super Cruiseなどの運転支援機能をサポートする。
製造プロセスのデジタル化
シミュレーションの活用は設計段階に留まらず、製造工程にも拡張されている。仮想モデルを用いて、生産設備の設置や組立手順、潜在的な安全上の問題を事前に検証する。また、「PlantBrAIn」システムを導入し、工場フロアの実データとコンピュータモデルを統合して生産性を向上させている。この手法により、バッテリーパックの組立施設では処理速度が30%向上したという。さらに、組立中に電気接続を自動チェックする機能を導入し、最終的な電気検証ステップを排除する計画である。
今後の展望
GMは第4世代EVプラットフォームの具体的な生産開始時期は明言していない。しかし、開発および製造プロセスの加速とコスト削減を通じて、電気自動車をより手頃な価格で提供することを目指している。
元記事: https://interestingengineering.com/innovation/gm-ev-battery-simulations
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