E-Powertrain lab

Voertuigbouwers staan onder druk om af te stappen van fossiele brandstoffen. Zo zullen elektrische voertuigen in de toekomst het straatbeeld domineren. Toch is er nog onderzoek nodig vooraleer elektrische aandrijvingen breed ingang zullen vinden bij het grote publiek en de conventionele verbrandingsmotor helemaal vervangen. Het bereik en de kost van de batterij zijn bijvoorbeeld nog een heikel punt.

Om tegemoet te komen aan de trend van steeds groeiende flexibiliteit worden meer en meer elektrische aandrijvingen in machines geïntegreerd. Om de robuustheid en energie-efficiëntie van deze aandrijvingen te analyseren, zijn momenteel heel uitgebreide testen op prototypes van de machines noodzakelijk, wat tijdsintensief en kostelijk is.

In het E-Powertrain Lab testen we onderdelen voor energie-efficiënte voertuigen en machines. De infrastructuur integreert Hardware in-the-loop (HiL) faciliteiten die bedrijven in staat stelt om sneller nieuwe producten te ontwikkelen. Aandrijfcomponenten kunnen in een vroeg stadium in realistische omstandigheden getest worden zonder dat ze in een voertuig of machine geïntegreerd moeten worden. Dat versnelt het ontwerpproces, vermindert het aantal testen met het finale product en heeft dus een positieve impact op het kostenplaatje.

Een sleutelcomponent van elke elektrische wagen is het batterijpakket. Het is belangrijk om het ideale batterijpakket samen te stellen. Batterijcellen zijn echter duur. Voertuigbouwers zullen daarom eerst de software en controle-algoritmes van de Elektrische Controle Unit (ECU) op punt te stellen voor deze met echte hardware te testen. Flanders Make beschikt over een dynamometer testbank met een elektromotor die de weerstand van de lucht en de rijweg emuleert. Je moet immers weten of de motor, waarvoor de ECU de energiestroom regelt, voldoende kracht kan leveren om het voertuig in beweging te houden of af te remmen. De testbank laat tot 20.000 toeren per minuut toe, met een mechanisch vermogen tot 320 kW.

Daarnaast kan deze testbank ook gebruikt om elektromotoren te testen die uiteindelijk ingebouwd worden in verschillende machinetoepassingen. Om deze toepassing dan te valideren wordt de software op maat gemaakt zodat de motor ook echt denkt dat hij in de machine aanwezig is, zoals bijvoorbeeld in de aandrijving van een weefmachine.

Hardware in-the-loop laat toe om met een virtueel batterijmodel de op/ontladingscyclus van de batterij te emuleren in verschillende omstandigheden. Dit wil zeggen dat de infrastructuur spanningen en stromen voorziet. Zo wordt de belasting op het batterijpakket nagebootst zoals het zich in een echt voertuig zou gedragen. De spanningen en stroomlimieten zijn fysiek gekoppeld aan de elektromotor om de interactie tussen de batterij en de motor te onderzoeken en de controle te optimaliseren. Op die manier kunnen we de performantie van de hele powertrain (batterijpakket, invertor en motor) realistisch inschatten.

Daarnaast laat de installatie toe om duur- en verouderingstesten uit te voeren op de batterijpakketten. Die testen gaan al dan niet door in een klimaatkamer (van -40°C tot +180°C, aan een luchtvochtigheid van 15% tot 98%). Zo kan een batterijpakket gevalideerd worden onder verschillende omstandigheden. Op deze manier kunnen we in het labo de juiste batterijcel voor een bepaalde toepassing valideren.

Het labo laat toe om naast batterijpakketten, invertoren en elektromotoren ook testen uit te voeren op ECU’s dankzij Hardware in-the-loop. Hierdoor komen veel verschillende toepassingen die ruimer zijn dan elektrische voertuigen aan bod in het labo. De computer is programmeerbaar zodat verschillende laadcycli van elektromotoren en hun bijhorende elektronica voor machines en/of andere toepassingen veilig getest en gevalideerd kunnen worden.

Testmogelijkheden

• Simulatie van virtuele scenario's
• Batterij-emulator
• Trillingsmetingen
• Afstelling van elektromotor en/of invertor(en)
• Injectie van fouten
• Karakterisering van elektromotoren
• Hoogwaardige toerental/koppelmetingen