慕尼黑工业大学的TUfast Eco赛车队使用仿真和优化技术来开发高效能车辆。除了在壳牌国际生态马拉松比赛中取得巨大成功外，该团队最近还在电动汽车能效方面荣获了新的世界纪录。
壳牌生态马拉松赛是一场致力于绿色出行的国际比赛，要求来自世界各地的学生团队设计出尽可能节能的车辆。在通过技术检查之后，各个车辆为争取更高能效而展开竞赛。根据比赛规则，车辆依据其使用每千瓦时能量可以行驶的里程来评估性能高下。为了在这一赛事中取胜，体重不轻于50千克的驾驶员必须在43分钟之内行驶17.9公里。因此，平均速度
必须至少为25km/h。
此外团队还可以竞争额外的“非赛道奖”，其中包括安全理念、营销活动或技术创新。每个团队可以参加三个类别的比赛，由评审团现场进行提问和评分。在过去的几年里，慕尼黑工业大学的TUfast Eco赛车队一直是壳牌生态马拉松赛中最成功的团队之一。该团队由来自各研究领域的约30名积极进取的学生组成，旨在设计、开发和制造尽可能节能的车辆，以参加各种能效竞赛。
TUfast Eco赛车队由一个行政管理小组和三个技术小组组成—底盘、悬架和动力总成。学生们设计和开发所有车辆的元件和组件，然后在车队的车间或与外部合作伙伴共同制造。学生们依靠Altair HyperWorks软件套件在制造之前开发、分析和优化车辆组件。
TUfast Eco 赛车队的规章要求每年都开发一个全新的车辆，前一年的任何组件都不允许用于新的竞赛车辆。这是为了确保前几年的技术专长和发展方略被用于开发新车并传递给新的团队成员。
开发节能车辆最为重要的一点是减轻车辆的重量。因此，团队成员一直致力于探寻更多的减重空间，特别是在设计悬架和底盘时。只有在所有元件和组件都具有高效设计的情况下才能开发轻型车辆，并且在此过程中，TUfast Eco赛车队与Altair合作并使用其HyperWorks软件套件。团队成员可以使用Altair的CAE软件以及公司提供的支持和培训资源。
在制作之前，TUfast Eco团队eLi系列所有车型的几乎每个部分都使用CAE软件进行设计、仿真和优化。为此，该团队使用 Altair HyperWorks 套件的工具，包括用于几何创建和网格划分的Altair HyperMesh，用作FEA求解器和优化工具的Altair OptiStruct，以及用于后处理任务的 Altair HyperView。
使用仿真工具对于eLi15非常重要。2015年，新的壳牌生态马拉松规则要求转向系统必须位于车辆的前部。除了新车的开发之外，HyperWorks还被应用于与项目相关的两篇硕士论文。
第一篇论文主要关注车辆本身的设计和形状定义，而第二篇论文主题是对车辆基本结构的评价。该团队使用仿真技术来研究如何最好地定位车辆复合材料的各层以使所选碳(CFRP)材料发挥最大功效。为了优化复合材料和组件，学生们采用了Altair开发的三步优化法，专门用于复合材料的设计和优化。
在外壳确定之后，复合材料各层的尺寸、形状和位置也随之确定。然后，团队进行了尺寸优化，在优化期间，他们能够确定负载的分布以及复材所需层数。最后一步是改组优化以确定最佳铺层序列。通过这个仿真步骤，学生们确定纤维取向(0度、90度、45度)、核心材料放置位置以及核心材料上方和下方所需层数。
除了优化车辆底盘外，Altair工具还应用于优化悬架系统。由于使用了仿真和优化技术，eLi15是参加2015年壳牌生态马拉松比赛最轻的车辆。其他的车辆，质量都在30-38千克之间，都相当重。eLi15带领 TUfast Eco赛车队取得了迄今为止最成功的辉煌—取得了壳牌生态马拉松赛电池动力车型组冠军和壳牌生态马拉松赛的设计奖，以及三项越野赛奖，还取得了法国Educ-Eco比赛的第一名，成绩为1888公里/千瓦时。
2016年，该团队再次获得成功，在法国赢得了第一名，并在伦敦壳牌生态马拉松比赛中获得了第三名。在2015年的成功基础上，TUfast Eco赛车队能够减轻10%的额外重量，最终官方的车辆重量仅为24公斤。通过再次应用仿真和优化方法使这成为可能—这次是应用在单壳体结构的开发中。
前悬架经过进一步优化，减轻了25%的额外重量。为了达到这个结果，同学们进行了计算，包括新的运动轨迹和调整过的载荷情况，使他们能够确定理想的结构。TUfast Eco赛车队及其往届成员不满足于这些荣誉，他们正在努力争取实现更大的目标。以eLi14车辆为基础，该团队接受了打破最高效电动车官方世界纪录的挑战。
与新车相比，eLi14具有空气动力学优势，同时非常轻巧，并配备了可轻松调整的悬架系统—这是打破世界纪录的理想条件。该团队还利用他们在eLi15和eLi16车辆上取得的经验来修改用于打破世界纪录的车辆，例如使用定制的电机控制器结合优化的磁铁放置和银线圈来减少电力损失。预先模拟了加速和匀速工况，并安装了新的轮辋和极低摩擦轴承，还开发和制造了不安装太阳能电池的空气动力学优化顶盖。
2016年7月16日，在9点半之后不久，打破世界纪录的时间到了。参与的学生和往届成员在下巴伐利亚州的奥迪测试赛道上展开挑战活动。虽然第一次始发失误，在吉尼斯世界纪录代表的密切关注下，上午9:40开始了打破世界纪录的尝试。经过五圈，每圈长度为4573米，车队达到了目标，现在可以正式称自己为最高效电动车的世界纪录保持者。该团队成绩的峰值达到1232公里/千瓦时，相当于每升95号汽油可以行驶10965公里。
结论
自2011年成立以来, TUfast Eco赛车队参加了三场不同的比赛: 壳牌生态马拉松赛、西班牙的穆尔西亚太阳能赛区以及Educ-Eco挑战赛。未来，该团队计划参与其他挑战，例如壳牌生态马拉松的“城市概念”类别，建造更多车辆。
慕尼黑工业大学的团队将继续使用Altair HyperWorks套件开发所有新车辆:设计、优化和分析元件及组件，以便在未来创造更轻、更高效的车辆以立于不败之地。
