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title: ソリューション エネルギーマネジメントと最適化設計
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ニュートンワークス株式会社

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### エネルギーマネジメントと最適化設計

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脱炭素と電動化により、「熱」と「エネルギー」が切り離せなくなりました。電動車では暖房の熱も走行と同じ電池から取り出すため、熱の扱いがそのまま航続距離を決めます。逆に電池やモータは温度で効率・寿命が変わる。両者は互いに原因であり結果でもあります。ある部品の効率を上げれば別の部品の温度環境が変わり、それが全体の消費エネルギーに跳ね返る ―― この相互作用こそが設計の主戦場です。部分最適の積み上げでは全体最適に届きません。全体を一度に見渡す方法論が必要です。ニュートンワークスは、これを実現できる1D CAEツール SimulationX をプラットフォームとした熱・エネルギーマネジメントソリューションをご提案します。ツールの提供だけでなく、どこを詳細に・どこを簡易に扱うかというモデル構築の指針、教育、立ち上げ期の伴走まで含めてお手伝いします。

- 製品全体の熱・エネルギーマネジメント
- コンポーネント・サブシステムの熱・エネルギーマネジメント
- 製品を取り巻く環境のエネルギーマネジメント

[製品全体の熱・エネマネ](https://space.newtonworks.co.jp/solutions/sol-emsoptimization#emsoptimization1)

[コンポーネント・サブシステムの熱・エネマネ](https://space.newtonworks.co.jp/solutions/sol-emsoptimization#emsoptimization2)

[製品を取り巻く環境のエネマネ](https://space.newtonworks.co.jp/solutions/sol-emsoptimization#emsoptimization3)

#### 製品全体の熱・エネルギーマネジメント

－ パワー\[W\]を共通軸に、部分最適から全体最適へ －

 活用事例 車両

 活用事例 熱マネ

 活用事例 船舶

##### **◎ 電動化で一変する熱マネジメントの前提**

エンジン車で当たり前だった排熱の利用ができなくなり、暖房や暖機のための熱もバッテリの電力で作り出す必要があります。そのバッテリは温度要求が厳しく、高温環境では水冷・空冷だけでは冷やしきれず冷凍サイクルと連携した冷却が、低温環境では出力や充電の制限を避けるための暖機が求められます。達成には、部品ごとに異なる温度要求と電費を両立するよう、熱の作り方・運び方・冷やし方を車両全体で見直すことが必要です。ニュートンワークスは、この熱マネジメントの再設計を1D CAEによるシステムシミュレーションで支援します。

 

##### **◎ 車両全体の電費・エネルギーフロー最適化**

駆動・冷却・空調が複雑に絡み合うなか、対策の効果は個別部品の検討だけでは見通せません。達成には、車両全体をひとつのモデルで俯瞰し、熱と電力の流れを同時に評価することが必要です。SimulationXに用意されている車両の熱・エネルギーマネジメントモデルを使用することで、規定走行時のSOC・各部品温度・損失・電費を同時に評価・最適化を実現します。

![solution-emsoptimization1-1](https://space.newtonworks.co.jp/hs-fs/hubfs/Solutions/solution-emsoptimization1-1.png?width=1421&height=539&name=solution-emsoptimization1-1.png)

**【車両の熱・エネルギーマネジメントの検討モデル】**

 

**《関連情報》**

- [**Honda 1D MBDの取組とNWC CAE技術との連携**](https://www.newtonworks.co.jp/event-seminar/2024/0705090000.html)  
  本田技研工業株式会社　　緒方　健一郎　様

##### **◎ 複雑化する冷却回路の高速検討**

熱マネジメントシステムは複数回路やバルブにより構成されており、それぞれの制御含めての最適化を検討する必要があります。そのため、シミュレーションでは回路構築の自由度・モデル構築の容易さに加え、実シナリオにおける評価に耐えうる計算速度を兼ね備えた検討環境が必要です。ニュートンワークスでは自社開発した熱流体モデルにより、自由なモデル構築と高速計算を両立し、車両全体規模の冷却回路でも実用的な時間で多数の構成比較を実現します。

![solution-emsoptimization1-2](https://space.newtonworks.co.jp/hs-fs/hubfs/Solutions/solution-emsoptimization1-2.png?width=1858&height=757&name=solution-emsoptimization1-2.png)

**【熱マネジメントシステムの統合検討】**

 

 

##### **◎ 航海全体を超高速にシミュレーション**

船舶のGHG削減・グリーン化に向け、エンジン・発電・冷却・燃料供給・排熱回収・バッテリといった船を構成する機器・サブシステムを統合した評価が求められます。SimulationXに用意されている船舶エネルギーシステムモデルを使用することで、長期の航海シナリオを現実的な時間でシミュレーションすることが可能となります。シミュレーションを通して、システムの成立性の確認、構成機器の性能向上がシステムに与える影響等を可視化し、最適化を実現します。

![solution-emsoptimization1-3](https://space.newtonworks.co.jp/hs-fs/hubfs/Solutions/solution-emsoptimization1-3.png?width=1297&height=597&name=solution-emsoptimization1-3.png)

**【航海中の船舶における熱・エネルギーマネジメントモデル】**

 

##### **◎ 次世代燃料・排熱回収への対応**

LNG・アンモニアなど次世代燃料への転換が進み、燃料系・熱回収系の設計課題が増えています。達成には、燃料の相変化やボイルオフまで含むシステム挙動の検討が必要です。CoolPropベースの二相流体により次世代燃料に対応し、ボイルオフガス管理やタンク調圧を含む燃料ガス供給システム（FGSS）、蒸気タービン等による排熱回収システムの検討が可能です。

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**【メタン燃料タンクの調圧と温度管理】**

 

#### コンポーネント・サブシステムの熱・エネルギーマネジメント

－ セルから冷凍サイクルまで、詳細度を自在に行き来するモデリング －

 活用事例 バッテリ

 活用事例 空調

##### **◎ 大電流の入出力を支える温度管理**

急速充電や高出力化など、大電流の入出力を可能にすることは製品スペックの向上に直結します。一方で大電流は大きな発熱を伴い、熱が課題になります。ただし「とにかく冷やせばよい」わけではありません。冷やすこと自体がエネルギーを消費するうえ、バッテリは低温ほど内部抵抗が上昇し、損失が増加します。そのため、温度とエネルギーの最適なバランスを見極めたうえで温度管理を設計することが必要です。ニュートンワークスは、伝熱・電気・熱流体の連成シミュレーションにより発熱・冷却・損失を一体で評価し、大電流の入出力と温度管理を両立する検討を実現します。

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**【急速充電中のバッテリの熱・エネルギーの評価】**

 

##### **◎ 多様な製品・開発ステージに応じたバッテリモデル**

バッテリは電気自動車をはじめ、電動建機、HEMSの定置型蓄電池、AI需要が高まるデータセンターまで様々な製品に搭載され、エネルギーソースとして重要な役割を担っています。一方で、開発ステージや企業・部門によって、求められるモデルの詳細度や入手できるデータは異なるため、目的と手元のデータに応じた過不足のないモデル化が必要です。ニュートンワークスは、お手持ちのデータと検討目的から適切なモデル粒度をご提案します。計測データからバッテリ特性を抽出し、モデルへ反映することも可能です。

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**【計測データから物理モデル適用までのワークフロー】**

 

**《関連情報》**

- [**LIB診断結果の等価回路モデルへの適用**](https://www.newtonworks.co.jp/event-seminar/2023/1214090000.html)  
  ニュートンワークス　CAE総合開発センター

**《関連ツール》**

- **[Battery4.S](https://space.newtonworks.co.jp/products/newtonsuite/ns-thermalfluidems#battery4s)**
- **[OptiY](https://space.newtonworks.co.jp/products/newtonsuite/ns-optimization#optiy)**

##### **◎ 二相流を含む冷凍回路の検討**

ヒートポンプや冷凍サイクルは、電動車の航続距離や空調機器の省エネ性能を左右する熱マネジメントの要であり、冷媒の選定や運転条件まで含めた成立性検討の重要性が高まっています。その検討には、圧縮・凝縮・膨張・蒸発という一連のプロセスで冷媒が液体と気体のあいだを行き来する、二相流（相変化）の挙動を捉えたシミュレーションが必要です。しかし二相流の解析は、相変化部分の計算安定性や計算コストが大きな課題となり、システム全体の検討や多数のケーススタディへの適用を難しくしてきました。ニュートンワークスでは独自の流体ライブラリを開発し、この課題を解決しています。多様な形式の熱交換器を含む冷凍回路をモデル化し、COPやPH線図による性能評価を、高い計算安定性と実用的な計算時間で実現します。

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**【SimulationXによる冷凍回路モデルの構成例】**

 

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**【p-h線図上での冷凍サイクル挙動】**

 

##### **◎ 空調・調湿システムの分析**

空調の質を左右するのは温度だけではありません。体感的な快適性は湿度に大きく左右され、除湿（潜熱負荷）の処理は空調の消費エネルギーの大きな割合を占めます。さらに、結露や窓のくもりの抑制は視界・品質・衛生に直結し、EVでは除湿・暖房の使い方が電費や航続距離に直接影響します。快適・安全と省エネを両立するには、温度と湿度を同時に扱い、空気の状態変化を捉えて空調システム全体を評価することが必要です。SimulationXでは、空気線図を用いた調湿を含む空調システムの分析が可能です。

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**【空気線図による調湿プロセスの評価】**

 

**《関連情報》**

- [**カーエアコン用IHXの1D-CAEを用いた性能予測と顧客提案への活用**](https://www.newtonworks.co.jp/event-seminar/2026/0703101049.html)  
  株式会社UACJ　岩川　慎　様

**《関連ツール》**

- **[TFC](https://space.newtonworks.co.jp/products/newtonsuite/ns-thermalfluidems#tfc)**

#### 製品を取り巻く環境のエネルギーマネジメント

－ 実運用環境をまるごと再現し、製品の導入効果とあるべき仕様を見える化 －

 活用事例 製品評価

 活用事例 制御検証

##### **◎ 実運用環境をまるごと再現する評価プラットフォーム**

製品の価値は、単体性能だけでなく、気象・熱エネルギー需要・エネルギー料金単価などが変動していく実運用環境の中でどれだけ効果を発揮するかで決まります。カタログ値だけでは導入効果を示しきれません。そのため、製品が使われる環境と運用シナリオを再現し、その中に自社製品のモデルを組み込んで評価することが重要となります。SimulationXには日射量、気温、風速をはじめとする環境や発電プラント、再生可能エネルギー設備、建屋、電気自動車など広域の熱・エネルギーマネジメントを検討するために必要な機器のプリセットモデルが用意されています。これらを活用し、検討したい評価シナリオを素早く構築し、自社製品の成立性や省エネ・コスト・CO2削減効果を評価し、導入効果の見える化を実現できます。

![solution-emsoptimization3-1](https://space.newtonworks.co.jp/hs-fs/hubfs/Solutions/solution-emsoptimization3-1.png?width=1923&height=705&name=solution-emsoptimization3-1.png)

**【気象・エネルギー需給を含む実運用環境を想定した製品評価プラットフォーム】**

 

**《関連情報》**

- **[EVトラックの運用/充電シミュレーションへのSimulationX Green City活用事例の紹介](https://www.newtonworks.co.jp/event-seminar/2023/0714090000.html)**  
  株式会社いすゞ中央研究所　浅野　雅樹　様
- [**アルカリ水電解システムの開発における1DCAEの活用事例**](https://www.newtonworks.co.jp/event-seminar/2023/0713090000.html)  
  旭化成株式会社　大野　純　様

**《関連ツール》**

- **[Green City](https://space.newtonworks.co.jp/products/newtonsuite/ns-thermalfluidems#greencity)**

##### **◎ 変動する発電・需要・料金の下での充放電制御の検証**

再生可能エネルギーの発電量、建物の電力消費、電気料金単価は時間とともに変動します。そのため、停車中のEVや蓄電池に「いつ・どれだけ」充放電させるかという制御次第で、エネルギーコストや再エネの自家消費率は大きく変わります。機器構成が同じでも、成果を左右するのは制御の良し悪しです。全体最適な運用に向けては、変動する発電・需要・料金の条件下で制御ロジックを試し、その効果を定量的に比較できる検証環境が必要です。SimulationXでは、再エネ発電量・建物の電力消費・EVや蓄電池の充放電・時間帯別の電気料金単価をひとつのモデルで扱い、買電・売電コストの積算まで含めて評価できます。「充電需要に合わせて蓄電池から放電する」「安価な時間帯に充電し、高価な時間帯の需要を賄う」といった制御ロジックをモデル上で自由に組み替え、コスト・SOC・電力収支への効果を確認しながら、全体最適な充放電制御を導きます。

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**【コスト・エネルギー消費の最適化に向けた制御検証】**

 

[![solution-assyvibration](https://space.newtonworks.co.jp/hubfs/Website_images_2026_08_05/Website_images_2026_08_19_jpg/solution-top-1.jpg)](https://space.newtonworks.co.jp/sol-assyvibration?hsLang=ja-jp)

アセンブリ振動

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パワートレイン設計

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電動化システム

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データサイエンス

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車両運動と感性評価

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