Slimme tools als motor voor de toekomst van thermomanagement bij EV's

Elektrische voertuigen (EV's) worden steeds krachtiger en efficiënter, maar het blijft een uitdaging om hun componenten koel te houden. Traditionele koelsystemen gebruiken vaak meerdere vloeistoffen voor verschillende onderdelen, zoals de motor, accu en omvormer. Er is echter een nieuwe benadering in opkomst: het gebruik van één diëlektrische olie voor zowel koeling als smering. Deze methode maakt directe koeling van kritieke onderdelen mogelijk, wat resulteert in een compacter ontwerp, een hogere energie-efficiëntie en meer veiligheid.
Registreer nu voor de Tech@Lunch op 25 maart over dit onderwerp!
De uitdaging van geïntegreerde koeling
Hoewel het gebruik van één koelvloeistof ideaal klinkt, is het ontwerpen van een efficiënt systeem complex. Elk onderdeel heeft andere koelvereisten en de manier waarop ze zijn aangesloten - in serie, parallel of via verschillende koelplaatontwerpen - kan de prestaties beïnvloeden. Van oudsher vertrouwen ingenieurs op ervaring en trial and error om deze systemen te ontwerpen. Deze aanpak beperkt echter het aantal mogelijke ontwerpen dat getest kan worden, waardoor sommige potentieel betere oplossingen over het hoofd worden gezien.
Een slimmere aanpak: Geautomatiseerde ontwerpverkenning
Om deze uitdaging te overwinnen, hebben we een intelligente, webgebaseerde tool ontwikkeld die het proces van het ontwerpen en evalueren van koelsystemen automatiseert. In plaats van het handmatig testen van een paar configuraties, genereert en analyseert onze tool duizenden mogelijkheden in enkele minuten. Met behulp van geavanceerde rekentechnieken zoals constraint programming, parallel computing en systeemsimulatie identificeert het de meest efficiënte systeemontwerpen op basis van belangrijke prestatie-indicatoren (KPI's) zoals thermische efficiëntie en energieverbruik.
Hoe het werkt
- Voorbereiding van componentenbibliotheek: De tool begint met een bestaand ontwerp van een EV-koelsysteem waaruit een bibliotheek met componenten wordt geëxtraheerd die kan worden uitgebreid met alternatieve opties.
- Automatische ontwerpgeneratie: De gebruiker stelt beperkingen op hoog niveau in, zoals ervoor zorgen dat een bepaald onderdeel in elk circuit wordt opgenomen of zelfs een voorgeschreven volgorde van bepaalde onderdelen.
- Prestatie-evaluatie: Elk ontwerp wordt omgezet in een simulatiemodel (Matlab Simscape™ in ons geval) en geëvalueerd aan de hand van door de gebruiker gedefinieerde KPI's.
- Rangschikking & selectie: De beste ontwerpen worden gerangschikt op basis van een Pareto-front, dat optimale afwegingen tussen concurrerende prestatieparameters identificeert - het verbeteren van één aspect, zoals thermische efficiëntie, kan een compromis vereisen voor een ander aspect, zoals stroomverbruik.
- Handmatige verfijning: Systeemtechnici kunnen vervolgens de meest veelbelovende architecturen beoordelen en verfijnen.
Concrete toepassing: e-Evoque
Om ons instrument te testen, hebben we het toegepast op de e-Evoque, ons elektrische onderzoeksvoertuig. Het systeem is ontworpen voor een eenwielaandrijving, inclusief een vloeistofpomp, koellichaam van de omvormer, motorkoelmethoden en een DC-DC-omvormer. In totaal werden 225 verschillende thermische architecturen gegenereerd en gesimuleerd in slechts 4 minuten. Na evaluatie van de KPI's werden 16 Pareto optimale configuraties geïdentificeerd. Hoewel het benchmarkontwerp dicht bij het Pareto-front presteerde, werden er nieuwe alternatieve architecturen geïdentificeerd die een betere afweging tussen KPI's mogelijk maakten, afhankelijk van specifieke toepassingsbehoeften.

De toekomst van EV-koeling ontwerp
Door deze modellen en modellen voor indirecte en directe koeling uit eerdere projecten te integreren, introduceren we aanvullende topologische parameters voor elke component, waardoor nog nauwkeurigere en beter aanpasbare systeemontwerpen voor elektrische voertuigen mogelijk worden. Verder zal de tooling ook veralgemeend worden om andere disciplines te ondersteunen, zoals elektrische en mechanische systemen.
Onze tool vereenvoudigt en versnelt het ontwerp van complexe thermische managementsystemen en helpt ingenieurs om sneller en nauwkeuriger haalbare oplossingen te vinden. Maar we blijven vooruitgaan:
- We blijven de tool verfijnen door extra opties voor koelmethoden op te nemen voor elk onderdeel van de aandrijflijn. Meer specifiek werken we momenteel ook aan de ontwikkeling van gevalideerde nieuwe concepten en methoden voor direct contact of onderdompelinggekoelde accu's en vermogenselektronica.
- Door deze modellen en modellen voor indirecte en directe koeling uit eerdere projecten te integreren, introduceren we aanvullende topologische parameters voor elke component, waardoor nog nauwkeurigere en beter aanpasbare systeemontwerpen voor elektrische voertuigen mogelijk worden.
- Verder zal de tooling ook veralgemeend worden om andere disciplines te ondersteunen, zoals elektrische en mechanische systemen.
Onze dienstverlening
Met onze slimme tools kunnen we uw thermische architecturen optimaliseren en helpen bij het ontwerpen van innovatieve, efficiënte koeloplossingen voor uw elektrische aandrijflijnen.
Onze expertise omvat
- Optimalisatie van de thermische architectuur: Met behulp van geautomatiseerde ontwerptools identificeren we de meest efficiënte koelconfiguraties.
- Experimentele Validatie: We valideren e-fluid aandrijflijnen en componenten met behulp van onze flexibele e-fluid circuits en HiL-infrastructuur.
- Custom ontwerp van koelsystemen: We ontwikkelen en verfijnen e-fluid gekoelde aandrijflijncomponenten, inclusief nieuwe, robuuste motorkoelconcepten.
Meer informatie over onze diensten:
Nieuwe robuuste vermogensgedreven motorkoelconcepten met e-vloeistof
Testen met actief koel- en smeersysteem