Nieuw transmissiesysteem maakt elektrische auto’s krachtiger en mogelijk goedkoper

Zo werkt Continue Variabele transmissie voor een elektrische auto. Naarmate de snelheid van auto (x-as) toeneemt, neemt de tractie (y-as) af. De CVT zorgt voor een soepele, traploze overgang.

Elektrische voertuigen (EV) zijn nu nog vaak uitgerust met zogenaamde single-speed-transmissie, die gebruik maakt van een vaste transmissie om het vermogen van de elektromotor over te brengen op de wielen. Hoewel het ontwerp van vaste transmissies eenvoudig is, stellen ze tegenstrijdige eisen aan het voertuig. Bij lage snelheden moet het voertuig goed kunnen optrekken, wat resulteert in grote en zware ontwerpen die weer een negatieve invloed hebben op het acceleratievermogen van de auto. Grote motoren en accu’s zijn ook nadeling voor het energieverbruik, de actieradius en de kosten van de auto.

Continu en variabel
Om deze problemen op te lossen is continu variabele transmissie (CVT) een goed alternatief. CVT is een systeem dat veel gebruikt wordt in niet-elektrische auto’s en maakt het mogelijk om het toerental (omwentelingen per minuut) en het koppel van de motor van de auto automatisch en traploos aan te passen aan de snelheid. Dit zorgt voor een optimaal evenwicht tussen efficiëntie en prestaties.

Samen met onderzoekers en ingenieurs van de Duitse high-tech-multinational Bosch heeft promovendus Caiyang Wei een nieuwe versie van CVT ontwikkeld en getest die de efficiëntie en prestaties van elektrische auto’s aanzienlijk verbetert. De onderzoekers gebruikten een optimalisatiemethode die niet alleen rekening houdt met de regeling van de snelheid, het energieverbruik en de warmteproductie van de auto, maar ook met het fysieke ontwerp van de elektrische motor en het transmissiesysteem van de auto.

Met deze methode, een combinatie van machine learning en een grondige analyse van de meetgegevens, konden de onderzoekers een systeem ontwerpen dat zowel qua prestaties als qua efficiëntie optimaal is, terwijl tegelijk de totale kosten voor zowel de fabrikant als de gebruiker lager kunnen uitvallen.

Bosch heeft het werk van Wei geïntegreerd in een nieuwe aandrijflijn (d.w.z. de bron van de aandrijving in combinatie met het aandrijfsysteem) genaamd CVT4EV. Volgens Bosch resulteert de nieuwe systeembesturing in snellere acceleraties, hogere topsnelheden en meer koppel aan de wielen. Dat laatste komt goed van pas als je het voertuig off-road gebruikt, of om te slepen.

“Door de elektromotor op het meest efficiënte bedieningspunt te laten draaien, zorgt de CTV ook voor een lager energieverbruik. Bovendien maakt de CVT4EV door de lagere koppel- en snelheidseisen van de elektromotor een compactere elektromotor mogelijk. Als alternatief kan een grotere actieradius worden gekozen met dezelfde motor”, zegt Gert-Jan van Spijk, Transmission Director bij Bosch Transmission technology in een persbericht.

Concurrerend
Wei is erg blij met de resultaten van zijn werk, de bekroning is van vier jaar onderzoek bij de vakgroep Control Systems Technology van de faculteit Mechanical Engineering. “Ons onderzoek heeft aangetoond dat, hoewel de huidige markt voor EV’s wordt gedomineerd door versnellingsbakken met één versnelling, versnellingsbakken met meerdere versnellingen, zoals onze nieuwe CVT, als concurrerende alternatieven kunnen worden beschouwd”.

De optimaliseringsmethode die in CVT4EV is geïmplementeerd, zal nu door Bosch worden gebruikt om het ontwerp van toekomstige CVT-systemen voor elektrische voertuigen verder te verbeteren.