Research

EVS24, het is de 24e editie van de Battery, Hybrid and Fuel Cell Electric Vehicle Symposium & Expidition en zal dit jaar plaatsvinden te Stavanger in Noorwegen. Meer dan 450 papers zijn geschreven en zullen daar worden voorgesteld, meer dan honderd mensen uit de industrie en universiteiten zullen spreken, nieuwe technologieën zullen aan het licht worden gebracht, en nog veel meer.

Bekende gasten zijn ondermeer: Amory Lovins, heeft meer dan 29 boeken gepubliceerd waaronder het bekende boek Winning the Oil Endgame. Hij is medeoprichter van Rocky Mountain Institute en adviseert de Amerikaanse regering. Car magazine zette hem op 22e plaats op de lijst van machtigste mensen in de globale autoindustrie.

Hermann Scheer, stichter en voorzitter van de WCRE en Duits parlementslid. Time Magazine benoemde hem als een van de helden van de Green Century. En nog veel meer interessante figuren. Het mag wel gezegd worden dat hier de toekomst van de auto-industrie wordt besproken…

En zo als u het al kon raden, ook wij zullen van de partij zijn. Dankzij hun promotor, dr. Ir. Tiene Nobels, hebben Maarten en Thomas de kans gekregen om deel te nemen aan de prestigieuze EVS-conferentie in Stavanger, Noorwegen.

Maarten en Thomas maken deel uit van het VDS-Groep T-team, waarin zij de verantwoordelijkheid dragen voor het ontwerp van de elektrische motor die de VDS-wagen zal aandrijven.

De thesis van Maarten en Thomas betreft het ontwerp van een geschakelde reluctantie motor voor een elektrisch voertuig. Hun thesis in papervorm werd aanvaard voor publicatie door EVS en zij zullen midden mei deze gaan verdedigen in Noorwegen.

Een geschakelde reluctantie motor is een iets of wat exotisch type elektrische motor, pas de laatste paar jaren is deze technologie een hot topic binnen de onderzoekswereld geworden. Door zijn robuuste bouw, laag kostenplaatje en hoge efficiëntie is deze motor een zeer goede kandidaat voor de aandrijving van een elektrische wagen.

Mist, vrieskou, een vochtige baan verzadigd van zout, regen,... Niets hield ons tegen voor een kort bezoek aan Altair in Böblingen, de kleine industriestad in het zuiden van Duitsland. Een kort, maar zeer krachtig bezoek leverde een hoop informatie en feedback op voor het frameteam. Nieuwe methodes, hulp met praktische probleempjes en feedback over de gevolgde werkwijze, zelfs de lokale goeroes werden erbij gehaald voor hun expertise wat soms leidde tot een waterval aan technische informatie wat zelfs voor onze specialisten soms te veel werd.

En omdat we er toch in de buurt waren, zijn we na de werkuren ons Belgisch Standard de Liège gaan aanmoedigen voor de UEFA-beker in de arena in Stuttgart wat. Ondanks de 3-0 nederlaag, was het toch een feestje dankzij de groepswinst.

Deze maand voegde zich een student van de Universiteit van Californië/Davis bij ons team, om zijn ervaringen en expertise op vlak van aandrijflijnen te delen. Hij reist momenteel de wereld rond. Tussen de trip naar Uganda en zijn reizen in Azië vond hij de tijd en de motivatie om het integratieteam te versterken. Eric is als een mechanica ingenieur afgestudeerd aan de universiteit UC Davis. Als eindwerk ontwikkelde hij een hoog efficiënt milieuvriendelijk woon-werk voertuig, de Pedal Electric Tricycle (PET). Hij heeft een jaar aan het Institute of Transportation Studies gewerkt. Daar onderzocht en ontwikkelde hij modelleersoftware voor plug-in hybride en elektrische voertuigen. Deze twee ervaringen passen perfect in de drivetrainvacature die we open hadden staan.

Eric is deel van het integratieteam waar zijn belangrijkste taak is om de specificaties van het batterijpakket van de VISION GT en de daarbij horende BMS op te stellen. Hij zoekt (pro-)actief naar sponsors omdat we het pakket willen uitbesteden aan partners. Het geavanceerde lithium-ijzerfosfaat pakket moet minder dan 200 kg wegen en de VISION GT meer dan 100 km voortbewegen. Ideaal gezien zou het pakket een genoeg aantal keren opgelaad mogen worden om 200.000 km mee te gaan. Na zijn vertrek uit Leuven zal Eric deel uit blijven maken van het team. Hij zal op afstand met zijn laptop het drivetrain model vervolledigen met behulp van LMS' Imagine.Lab software. Hij zal ook de ECU (Electrical Control Unit), verantwoordelijk voor het aansturen van de volledige drivetrain) mede-ontwikkelen, door het gebruik van dezelfde software.

Het motorteam is op dreef: na verschillende dagen en nachten op de workstations van de ESAT ergens in het territorium van de Katholieke Universiteit van Leuven te hebben doorgebracht, stromen de eerste veelbelovende resultaten van de SRM motor binnen. Verschillende combinaties tussen statorpoolhoeken en rotorpoolhoeken, luchtspleten en afrondingen om u tegen te zeggen werden door onze software gejaagd en vergeleken met elkaar. Conclusies zullen worden gemaakt, verslagen zullen worden geschreven.

Maar ook buiten het zware technische werk van onze vrienden schijnt er qua sponsoring ook het een en het ander te gebeuren. Woensdag is er een team afgezakt naar het verre Ieper te midden de West-Vlaamse velden. Daar vestigt zich Picanol. Een bedrijf dat weefmachines maakt. “Waarom weefmachines?” zult u denken. Wel, omdat deze weefmachines gebruik maken van de zeldzame geschakelde reluctantiemotoren die wij onderzoeken. PsiControl Mechatronics, een spin-off van Picanol, ontwikkelt deze motoren. De onderneming in kwestie ondersteunt ons vanaf nu door hun kennis en expertise te delen en ons te helpen met onze taak. Verdere stand van zaken omtrent de samenwerking volgt weldra...

Bezoek de website van PsiControl Mechatronics voor meer informatie.

Ook bij het motor controller team wordt er momenteel hard gewerkt. Waar voor de sturing zelf vorig jaar de nadruk vooral lag bij het ontwikkelen van een algoritme in MATLAB/Simulink, wordt er dit jaar gewerkt aan implementatie van dit algoritme op een hardwareplatform. Meer concreet zal deze code vertaald worden naar een hardware/software oplossing op FPGA.

Daarnaast wordt er ook verder gewerkt aan een vermogentrap om de nodige power te leveren die de motor nodig heeft om te kunnen draaien. Afgelopen week is het eerste prototype hiervan afgewerkt, dat in staat is om 3-fase motoren van enkele kW’s aan te sturen. Komende weken zullen hier tests op uitgevoerd worden (zowel op resistieve belasting als een echte motor), om te kijken wat er bij vermogentrappen van grotere vermogens verbeterd kan worden. Hieruit zal dan uiteindelijk een vermogentrap gebouwd worden die enkele tientallen kW’s kan aansturen.

Zoals Thomas al zijn vorige blogbericht aangaf zijn we op dit moment bezig met het optimaliseren van de motorgeometrie.

Op dit moment zijn we 5 verschillende geometrieën aan het uittesten. We hebben aanpassingen aan de pool en het juk van de stator aangebracht en de eerste resultaten zijn zeer veelbelovend.

Onderstaande figuren geven al wat van ons gedane werk weer.

De eerste figuur geeft de koppelrimpel zonder geometrie aanpassingen weer, de tweede met. De gedane aanpassingen zijn te bewonderen in figuur 3.

De maand september is bij het motorteam volledig gericht op het project. Na een paar weken er tussenuit te zijn geweest, zijn wij beide terug gemotiveerder dan ooit. En dat werpt zijn vruchten af. Momenteel zijn wij bezig met het optimaliseren van de geometrie van de motor. Dit wil eigenlijk zeggen dat we de vorm van de motor zo gaan aanpassen dat we een zo efficiënt mogelijk werking verkrijgen, waardoor de motor zo licht en compact mogelijk wordt en tegelijkertijd toch een groot koppel levert. Ondertussen zorgen we er ook voor dat de koppelrimpel wordt gereduceerd. Deze veroorzaakt vele neveneffecten, zoals trillingen en lawaai. Een optimaal design zal leiden tot een grote koppel-massa verhouding en een stille en zachte werking.

Als dit alles goed verloopt en de optimale geometrie gevonden is, zullen wij een paper schrijven voor de 'Vehicular Technology Conference’ in Barcelona in april 2009. Deze conferentie zal gaan over de nieuwste technologiën in de transportwereld. Omdat een geschakelde reluctantiemotor, onze motor dus, een nieuwe toepassing biedt in deze wereld zullen wij proberen een plaats te veroveren op deze conferentie. Over verdere verderingen en de stand van zake betreffende de conferentie houden wij jullie op de hoogte!

Thomas en Maarten

Het motor controller team heeft nog enkele thesisvoorstellen voor studenten elektronica. Zoals beloofd tijdens de presentatie volgt hier de lijst: download thesisvoorstellen

Na een zeer uitgebreide literatuurstudie begonnen Maarten en Thomas aan hun zware taak: ontwerp van een SRM (switched reluctance motor) voor de hybride wagen. De afloop van hun project wordt gepland midden 2009.

Maar hoe ga je nu in godsnaam aan zoiets beginnen? Een kort overzicht van het designalgoritme:

1. Analytisch. De motor wordt volledig analytisch beschreven. Dit houdt in dat ze twee verschillende toestand beschrijven. De gealigneerde positie en de ongealigneerde positie (beide zijn te bewonderen in figuur 1). Aanvankelijk werd het analytisch rekenprogramma Maple gebruikt, maar door het grote aantal iteraties die ze moesten uitvoeren bleek een geautomatiseerd LabVIEW algoritme de beste keuze. Het uiteindelijk algoritme is iets te uitgebreid om hier te laten zien, maar het frontpanel van het programma zie je op figuur 2.
Uit deze berekeningen vinden we uiteindelijk een ruwe schatting van de dimensies. Deze gegevens worden dan natuurlijk gebruikt in fase 2.

2. FEA: Eindige Elementen Analyse. Tegenwoordig wordt bijna alles berekend door computers en eindige elementen pakketten zijn hierbij zeer handig. Zij opteerden voor het pakket MagNET van Infolytica. Dit is een FEA-pakket die de magnetische kant van het design volledig voor zich neemt. Hierin staken we dan natuurlijk onze eerder gevonden dimensies om alles een keer te verifiëren. Uit dit programma zal binnenkort het definitieve model van hun motor komen.

3. Eenmaal alles is berekend en gesimuleerd kunnen ze beginnen aan de eigenlijke bouw van de motor.

Op dit moment zitten ze volop in de tweede fase, de tutorials van MagNET zijn al volledig verteerd en ze zijn nu bezig verschillende combinaties van dimensies te verifiëren.

Na een eerste reeks van seminaries, enkele weken geleden, waren Jan en Pieter van het frameteam ook deze week weer te gast op het hoofdkwartier van Altair Engineering in Böblingen, Duitsland. Doel van de trip: een eerste kennismaking met het gebruik van composietmaterialen in de HyperWorks software.

De eerste dag van het seminarie stond in het teken van het Formula Student Racing project. Studenten van Technische Hogescholen uit Duitsland en Oostenrijk stelden elk een bepaald onderdeel voor van het werk dat ze tot dan toe gedaan hadden. De focus lag vanzelfsprekend op de toepassing van het Altair softwarepakket binnen de projecten. Vooral de presentatie van onze collega studenten van TU Wien over de ontwikkeling en de bouw van de spaceframestructuur, was bijzonder boeiend.

De tweede dag was er de keuze tussen een algemeen seminarie over de basisprincipes van HyperMesh of een seminarie over het gebruik van composietmaterialen in HyperWorks. Gezien het doel van onze missie, namen wij deel aan het symposium over composietmaterialen.

Resultaten:
• We hebben onze eerste stappen gezet in de wondere wereld van de composietmaterialen
• Nieuwe contacten gelegd met studenten uit andere Universiteiten. Ondermeer met Melanie en Michael van TU Wien
• Altair-koffie Vs. Hotel Decker-Garni-koffie: 18 – 0 and counting

De trip naar Duitsland werd gemaakt met een comfortabele en zuinige Ford Focus. Graag willen wij onze logistieke partner Jos Mols van Mols Huurwagens NV dan ook bedanken voor het ter beschikking stellen van deze wagen.

Jan en Pieter