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SolidWorks2011で設計するEV充電システム

SolidWorks2011による環境配慮設計でビジネスチャンスを見逃すな!

地球環境の変化が危機的状況に直面している現在、企業活動から生まれるライフサイクル全体における製品の環境負荷削減に貢献していくことが企業に求められています。
また、製品が環境に与える負荷は、設計段階でほぼ決定されます。
設計では様々な要求がありますが、特に環境配慮面では、日本製品を欧州に輸出する場合など様々な規制があり、今後CO2排出量の規制が予想されます。

【欧州の規制】

■RoHS
電気・電子機器に於ける特定有害物質の使用制限
■WEEE
電気・電子機器の廃棄に関する欧州議会指令
■REACH
化学物質の総合的な登録、評価、認可、制限の制度

【日本の規制】

■J-MOSS
電気・電子機器に於ける特定有害物質の含有表示方法

電気自動車と充電インフラの普及と動向

環境配慮社会の状況に伴い、自動車業界では、EV(電気自動車)やPEHV(プラグインハイブリッド車)の市場を確立しようとする動きが盛んになってきており、電気自動車(EV)の市場が今後さらに拡大すると見込まれていますが、普及のカギを握る充電インフラが現状ではあまり整備されておらず、普及にあたっての課題になっています。
そこで、EV初期需要確立のために不可欠な急速充電スタンド網整備が行なわれ始めました。 日本国内では電力会社、自動車メーカー、設備メーカー、一般企業、国や自治体などが連携し、EV用急速充電スタンドの開発や新世代EV普及促進のためのプロジェクトが多数行なわれています。
燃料価格の高騰、厳しい環境規制、消費者の環境意識の高まりなどにより、エコカーの大衆化がより一層進み、電気自動車は、補助金や税制優遇などが充実している場合、2020年には年間75万台から155万代程度になると予想されています。

1.EV導入の必要性

  • 地球温暖化の防止…ガソリン車と比較してCO2は3分の1程度
  • 都市環境の改善…騒音が少なく排ガスもゼロ
  • 石油依存度の低減…色々な資源から作られる電気を使用

2.自動車業界

  1. EV(電気自動車)やPEHV(プラグインハイブリッド車)の市場の確立
  2. EV初期需要確立には急速充電スタンド網整備が不可欠
  3. 電力会社、自動車メーカーなどが連携し「EV用急速充電スタンドの開発」や「EV普及促進プロジェクト」を行う

電気自動車(EV)に関連する市場

エンジン車とは異なる技術が必要となるEV市場の拡大は、部品や材料のメーカーなどにとっても大きな可能性を秘め、今後のビジネスチャンスとなってきます。
また、1回の充電で走行できる航続距離が短いので、充電インフラの整備が急務となってきます。
EVの普及に伴い、様々な関連ビジネスが加速されてきます。

電気自動車(EV)の構成品

電気自動車(EV)の構成品には次のようなものがあります。

  • パワーエレクトロニックユニット
  • 急速充電器プラグ
  • 車載充電器
  • リチウムイオン電池
  • バッテリ・コントロールユニット
  • パワーエレクトロニックコントロール・ユニット
  • 三相同期モーター
  • 家庭充電用プラグ

電気自動車(EV)に関する市場

EV市場の拡大は、部品や材料のメーカーなどにとって大きなビジネスチャンスになります。

SolidWorksを使用したEV充電システムの設計

急速なインフラ整備により市場拡大が見込まれる電気自動車の充電システムを見据えて、SolidWorksを使用することによる「エコ」、「省エネ」、「軽量化」などのEVや充電器に対する設計活用案をご紹介・ご提案します。
SolidWorks2011を使用することにより、設計を低コストで実施することができ、同時に、環境に配慮した設計も行うことも可能です。

設計の効率化

SolidWorksの優れた操作性により設計期間の短縮が可能です。

■Instant3D
形状のダイレクト編集機能
■マウスジェスチャー
コマンドを実行するショートカットとして使用可能
■寸法のすばやい配置と記入
ラピッド寸法、寸法パレット
■アセンブリの可視化
構成部品の質量、密度、体積などの数値データやユーザー定義された条件でリストやグラフィックス領域での表示と並べ替え

Instant3D

Instant3D

Mouse Gesture

Mouse Gesture

ラピッド寸法

ラピッド寸法

アセンブリの可視化

アセンブリの可視化

EV充電システムへの適用

■電気系CADと連携した設計
  • 電気系CADで作成した急速充電器内の基板をSolidWorksに3Dとして取り込む
  • CircuitWorks を使用したエレメカ連携

■電気配線設計
SolidWorks Routing による急速充電器内の配線

■急速充電器内の排熱対策と熱応力、熱変形対策
  • SolidWorks Flow Simulation を使用した空気の流れや温度の検証
  • SolidWorks Flow Simulation から SolidWorks Simulation への荷重転送
  • SolidWorks Flow Simulation から転送された荷重条件下でのSolidWorks Simulation を使用した各部品の熱による応力、変形を検証

EVへの適用

■電気自動車の小型・軽量化による動力性能、電費の向上の検討
モータ、インバータ、バッテリー、バッテリー充電器、バッテリーケースなどの小型・軽量化の検討
■SolidWorks Simulationを利用した耐久性実現のための構造や振動低減による低騒音化
■SolidWorks Flow Simulation を利用した冷却効率向上のための設計
■構造の検討による防水性の確保
■SolidWorks Simulation による安全性や強度の検証
(例)バッテリーケースの小型・軽量化
SolidWorks Simulationによる安全性や強度の検証をしながら軽量化を図ります。

応力の確認

応力の確認

安全率の確認

安全率の確認

■素材の検討による高剛性の確保
  • 炭素繊維複合材の検討
  • SolidWorks Simulation を使用した積層材解析

環境への影響を配慮した設計(CO2対策等)

■環境に与える影響が少ない材料の検討
■SolidWorks SustainabilityXpressを使用したLife Cycle Assessmentによる環境影響評価
  • 設計プロセスでライフサイクルアセスメントを統合することによって、材料、製造プロセス、製造地域と使用地域がどのように設計環境に影響するのかを評価
    ※炭酸ガス排出量、消費エネルギー、大気汚染、水質汚染

材料、製造工程、製造地域と使用地域の設定(左) 現材料での環境影響の測定(右)

材料、製造工程、製造地域と使用地域の設定(左) 現材料での環境影響の測定(右)

SolidWorksの有効性

急速なインフラ整備により市場拡大が見込まれる電気自動車の充電システムに対する設計を、SolidWorks2011を使用することにより、低コストで実現することができます。
また、SolidWorks2011で、環境に配慮した設計も行うことが可能です。

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