SRI entwickelt KI-gestützte Simulation zur Optimierung der Aerodynamik von EV-Reifen für maximale Reichweite

Die Muttergesellschaft von Falken Tyre, Sumitomo Rubber Industries, Ltd., hat ein neues Simulationsverfahren namens „Tyre Aerodynamic Simulation“ für die Entwicklung von EV-Reifen entwickelt. Um den Energieverbrauch zu senken und die Reichweite von Elektrofahrzeugen zu erhöhen, ist es wichtig, sowohl den Rollwiderstand als auch den Luftwiderstand um den Reifen herum zu minimieren. Sumitomo wird die Entwicklung eines Reifenprofils forcieren, das die aerodynamische Leistung optimiert. Durch die Verwendung einer eigenen KI-gestützten Simulation zur Visualisierung des Luftstroms um den Reifen eines fahrenden Fahrzeugs wird Sumitomo die gewonnenen Erkenntnisse nutzen, um den energieeffizienten Reifen der nächsten Generation zu entwickeln. Dieser soll voraussichtlich im Jahr 2027 auf den Markt kommen.

Über die bereits ergriffenen Maßnahmen zur Verringerung des Rollwiderstands hinaus wird Sumitomo sein Augenmerk verstärkt auf die Reduzierung des Luftwiderstands richten, der für die Senkung des Energieverbrauchs eines EV-Reifens wichtig ist.

Angesichts der raschen Umstellung auf Elektrofahrzeuge gewinnt der Einfluss des Luftwiderstands zunehmend an Bedeutung. Im Gegensatz zu Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor (ICE), bei denen mehr als 50 Prozent der Energie durch Wärme verloren geht, ist der Energieverlust bei E-Fahrzeugen durch Wärme viel geringer. Das bedeutet, dass der Luftwiderstand einen größeren Anteil am Gesamtenergieverlust ausmacht. Bei einem Pkw sind die Reifen der Luft ausgesetzt, die die Reifen umströmt und zur Seite und zur Unterseite abströmt. Daher entfallen 20 bis 25 Prozent des Energieverlusts aufgrund des Luftwiderstands in einem Pkw auf die Reifen. Bei etwa 34 bis 37 Prozent des Energieverlusts auf die Reifen, unter Einbeziehung des Rollwiderstands.

Die neu entwickelte „Tyre Aerodynamic Simulation“ ist ein KI-gestütztes Instrument, mit dem die Ingenieure von Sumitomo den Luftwiderstand um einen Reifen herum visualisieren können. Die KI nutzt aktuelle Fahrzeugdaten, um die Aerodynamik eines rotierenden Reifens zu berechnen, während das Reifenprofil simuliert und die Ergebnisse mithilfe von KI analysiert werden. „Tyre Aerodynamic Simulation“ berücksichtigt außerdem die Auswirkungen der Reifenverformung aufgrund des Fahrzeuggewichts. Um alle Vorteile zu erfassen, wurde eine Simulation entwickelt, die die Gestaltung des Schriftzugs und der feinen Textur auf der Seitenwand optimiert, während sie sich dreht. Eine glatte Seitenwand ist zwar wichtig, um den Luftwiderstand bei E-Fahrzeugen zu verringern, aber Tyre Aerodynamic ermöglicht die Entwicklung eines Reifens, der sowohl die Design- als auch die aerodynamischen Leistungsziele erreicht.

Nachdem die Ergebnisse eines Windkanalexperiments die Exaktheit der Simulation bestätigt hatten, ergab das neue EV-Reifenkonzept mit einem verringerten Luftstrom hinter dem Reifen und einer größeren Gleichmäßigkeit an der Seitenwand niedrigere Luftwiderstandswerte als ein Standardreifen. Dies bestätigte das Potenzial der Technologie. Die in der Simulation verwendete KI-Technologie deutet zudem darauf hin, dass die Seitenwand eine entscheidende Rolle bei der Verringerung des Luftwiderstands spielt, insbesondere unter Bedingungen erhöhten Luftwiderstands. Dies stellt einen weiteren Beweis für die Wirksamkeit der Technologie dar. Die Anwendung dieser Technik führt zu einer verbesserten Leistung des Reifens mit optimierten aerodynamischen Eigenschaften, was zu einem geringeren Luftwiderstand und Energieverbrauch führt.

Sumitomo stellte bereits im März 2023 ein eigenes Konzept für die Kreislaufwirtschaft in der Reifenindustrie vor, das als TOWANOWA bekannt ist. TOWANOWA weist eine Zwei-Ring-Struktur auf, mit einem „Nachhaltigkeitsring“, der fünf Prozesse in der Wertschöpfungskette umfasst, und einem „Datenring“, der die von jedem Prozess gesammelten Big Data verbindet. Sumitomo strebt danach, durch den Austausch und die Nutzung von Daten zwischen den Bereichen neue Werte zu schaffen. Die neu entwickelte Technik zur Simulation der Reifenaerodynamik wird Simulationsdaten nutzen, die im Rahmen des Planungs- und Konstruktionsprozesses gewonnen wurden, um den Luftwiderstand während der Fahrt zu verringern und damit den Energieverbrauch des Fahrzeugs zu senken. Durch TOWANOWA wird die Sumitomo Rubber Group ihre Bemühungen zur Förderung und Umsetzung des ESG-Managements weiter vorantreiben und zum Erreichen der Klimaneutralität bis 2050 sowie zur Entwicklung einer nachhaltigen Gesellschaft beitragen.