Qualifizierte Modellreduktion (QMR)

PSS ist führend in der Entwicklung von Software die zur Berechnung von Wärmeentwicklung in Kabeln, Kabelbündeln, Sicherungen, Stromverteilern etc. genutzt wird. Diese werden in komplexen Systemen eingesetzt, beispielsweise in Bordnetzen von Automobilen. PSS entwickelt hierfür Berechnungsmethoden, die sich auf die Qualifizierte Modellreduktion (QMR) stützen.

Auf QMR basierende Softwaretools ersetzen die bisher üblichen Standardverfahren (z.B. die Finite Elemente Methode, kurz: FEM). Statt ein Problem vollständig zu modellieren und zu lösen, setzt sich PSS mit den konkreten Fragestellungen und den tatsächlich relevanten Parametern auseinander. Das gilt für die Beschreibung des Problems, die Berechnung und für die Darstellung der Ergebnisse.

Das ist die wesentliche Vereinfachung die PSS mit QMR erreicht.

In der Abbildung wird der fundamentale Unterschied deutlich. Hier zum Vergleich eine schematische Gegenüberstellung der Vorgehensweise von FEM und QMR:

(a) Numerische Standard-Verfahren (z.B. FEM)

Abbildung FEM

(b) QMR

Abbildung QMR

Erklärung:

Um ein Objekt zu schaffen, gibt es im Wesentlichen zwei Herangehensweisen. Eine synthetische (a), die aus einzelnen Teilen eine Form bzw. Information modelliert und eine reduktive (b), die überschüssiges Material entfernt.
Der Ansatz (b) entspricht der PSS-eigenen QMR-Methode, während numerische Standardverfahren (z.B. FEM) die Vorgehensweise (a) anwenden.

Der wesentliche Vorteil von QMR ist dabei die Strukturerhaltung des Problems. Wie in Abbildung 1b dargestellt, betrachtet QMR das Problem als Ganzes und ermöglicht damit eine maßgeschneiderte, individuelle Lösung.

Zusammenfassend lässt sich QMR in folgende Schritte gliedern:

  • Modellierung der physikalischen Probleme mit geeigneten Erhaltungssätzen,
  • Modellreduktion und Entwicklung angepasster, schneller Berechnungsmethoden,
  • Validierung mit Messungen.

QMR liefert damit eine überschaubare und kostengünstige, schnelle und flexible und die Genauigkeit erhaltende Methode zur Lösung der genannten Probleme.

Unsere Wettbewerber und deren Produkte bedienen sich fast ausschließlich der Herangehensweise (a) bzw. aufwendiger Messungen. Bordnetze sind jedoch komplexe Systeme deren Berechnung eine effiziente Methode verlangt. QMR erfüllt genau diesen Anspruch.

In der folgenden Tabelle sind die Vorteile der QMR gegenüber Messungen und numerischen Standardverfahren noch einmal gegenübergestellt:

Messungen und FEMQMR
• Lastfallanalyse durch Messungen sowie unfokussierte numerische Standardverfahren resultiert in hohem Zeit- und Kostenaufwand.
• Umfangreiche und ungefilterte Ergebnisse von Messungen und Simulationen.
• Thermische und elektrische Simulation kritischer Komponenten durch qualifizierte Modellreduktionen zur Erfassung von Worst Case Szenarien.
• Fokussierte und klare Ergebnisdarstellung durch die Verwendung von QMR.
Abbildung FEM Abbildung QMR