Az RWTH Aachen Egyetem e-mobilitási tanszékének (PEM) kutatócsapata három és fél éve indította el a PEAk-Bat kutatási projektet.
MI + szimuláció + integráció
A projekt finanszírozásában a német energiaügyi minisztérium (BWME) is részt vállalt. A kutatók célja az volt, hogy felgyorsítsák az elektromos járművekben használt akkumulátorok fejlesztését. Emellett finomítani kívánták a szerkezeti kialakításokat és közelebb vinni a technológiát a piacra lépéshez.
A projekt során a kutatók felismerték, hogy az MI, a digitális szimuláció és az újratervezett akkumulátor–jármű integráció együttes alkalmazása jelentős mértékben lerövidíti a fejlesztési ciklusokat. Emellett pedig a költségeket is csökkenti és javítja az energiasűrűséget.
“A teszteléshez szükséges idő csökkenése lehetővé teszi az innovatív akkumulátor-rendszerek gyorsabb fejlesztését, és ennek eredményeképpen a korábbi piacra lépést” – idézte Heiner Heimes professzort az Interesting Engineering.
Az akksi nem különálló elem
Ahelyett, hogy az akkumulátort hagyományos módon a járműváz egyik különálló elemének tekintették volna, a PEM kutatói új megközelítést választottak.
Modul-a-vázhoz (module-to-chassis) kialakítást alkalmaztak, amelyben az akkumulátor a jármű szerkezeti részévé válik.
Az eredmények azt mutatták, hogy az újítás több mint tíz százalékkal növelte a térfogati energiasűrűséget. Mindeközben a tömegre vetített energiasűrűség több mint 15 százalékkal javult.
A koncepció vizsgálatához az RWTH Aachen Egyetem szakértői tíz járműkarosszériát építettek integrált akkumulátor-rendszerekkel. Itt az akksi tulajdonképpen a “kaszni” részét képezi. A kísérletekhez nagynevű partnereket sikerült megnyerniük, így például a Fordot és a Trumpf lézertechnológiai céget. De a további együttműködők között volt a TÜV Rheinland minősítésszolgáltató és a Magna autóipari beszállító is.
A PEM-tanszék prototípusait a TÜV Rheinland és a Magna alaposan letesztelte. A fizikai vizsgálatokat kiterjedt szimulációk támogatták, amelyeket végül valós körülmények között is igazoltak.
MI-vezérelt akkumulátorok
A fejlett szimulációk és az MI alkalmazása a korai validációban a projekt egyik kiemelkedő eredménye volt.
A tudósok több digitális modellt is létrehoztak a rendszerek biztonságának, szerkezeti integritásának és hőmérsékleti viselkedésének vizsgálatára. Ezek pontosságát ráadásul fizikai tesztekkel is igazolták.
Ez az “először virtuálisan” megközelítés jelentősen csökkentette a szükséges valós tesztek számát. Ezek nem csupán időigényesek, de jellemzően költségesek is.
A csapat úgy véli, hogy az MI segítségével végzett korai hitelesítés hamarabb fedi fel a problémákat és egyszerűsíti a teljes fejlesztési folyamatot.
Gyorsabb fejlesztés, alacsonyabb költségek
“Az MI-vel végzett korai validáció segít csökkenteni a kritikus hibákat a gyártási folyamatban, és mérsékli a prototípusok költségeit” – emelte ki Achim Kampker, az RWTH Aachen Egyetem mérnöki professzora, a PEM igazgatója.
Mindezt a tesztidő megtakarítása teszi lehetővé, ami gyorsabb fejlesztést és ezáltal korábbi piaci bevezetést eredményez.
A konzorcium szélesebb céljai között szerepelt egy új irányelvrendszer kidolgozása is. Ez hatékonyabb elemzést tesz lehetővé az akkumulátor-rendszerekben bekövetkező változásokról, valamint meghatározza a szükséges biztonsági teszteket.
A keretrendszer várhatóan iparágszintű fejlesztéseket támogat majd az akkumulátorok biztonságában és validációjában.
A kutatók meg vannak győződve arról, hogy az energiasűrűség terén elért ígéretes eredmények, valamint a gyorsabb piacra lépés lehetősége hozzájárulhat ahhoz, hogy az autógyártók előbb kínálhassák a fogyasztóknak a következő generációs e-jármű technológiákat.
(Kép: www.pem.rwth-aachen.de)
