Onderwijs

Meer volt voor elektronische autosnufjes

Moderne auto’s zitten vol met elektronische snufjes. Zo vol, dat de auto-industrie het spanningsniveau van de auto opschroeft van 14 volt naar 42 volt. Promovendus Mark Gerber (EWI) ontwerpt daar een nieuwe standaard omvormer voor.

De omschakeling van 14 naar 42 volt is niet eenvoudig. De verhoogde spanning heeft ingrijpende gevolgen voor de vertrouwde ontwerpen van elektrische onderdelen in een auto. Om investeringen te spreiden zullen auto’s gedurende een overgangsperiode van tien tot vijftien jaar daarom zowel de hoge als de lage spanningsnetwerken hebben. Nieuwe technieken worden ontworpen voor het 42-voltsysteem, terwijl de ouderwetse onderdelen gebruik blijven maken van het 14-voltsysteem.

Mark Gerber (EWI) promoveert volgende week op een nieuw standaardontwerp voor een omvormer, of converter. De omvormer in het motorcompartiment maakt het mogelijk om energie tussen de twee systemen uit te wisselen en zo de accu’s onderling te kunnen opladen.

“De hogere spanning biedt nieuwe mogelijkheden voor meer comfort en veiligheid”, zegt Gerber. “Denk bijvoorbeeld aan een raamverwarming waarmee in een seconde alle ruiten ijsvrij zijn. Of een stop-and-go-systeem waardoor de motor afslaat voor het stoplicht en automatisch weer aangaat bij het intrappen van het gaspedaal.”

Om te kunnen functioneren in de gecompliceerde omgeving van een auto, moet het systeem aan tegenstrijdige eisen voldoen. Zo moet de omvormer extreme temperaturen van .40 tot meer dan 150 graden Celsius kunnen weerstaan en zo klein mogelijk zijn. Hij moet zo veel mogelijk energie kunnen opslaan en overdragen, wat gepaard gaat met een hoge warmteproductie, maar de enige mogelijke koeling is het koelwater van de motor van 125 graden.

Gerber ontwikkelde daarom eerst een ontwerpaanpak die de tegenstrijdige elektronische, thermische en ruimtelijke eisen integreert. Zijn model, dat voor elk elektrotechnisch ontwerp bruikbaar is, beschrijft de onderlinge relaties. Gerber: “Met de methode kan een ontwerp worden gevonden dat aan alle eisen voldoet en daarna geoptimaliseerd kan worden.”

Gerbers bedacht onder meer een nieuwe techniek voor de warmtehuishouding. De onderdelen die het minst mogen opwarmen plaats hij op de basisplaat die direct wordt gekoeld door het koelwater. De onderdelen die iets hogere temperaturen kunnen weerstaan koelt hij indirect. Hij plaats deze in een omhulling, waarin de warmte wordt opgevangen en via een buis afgevoerd naar de gekoelde basisplaat. De omhulling plaatst hij als een soort brug over de andere componenten. Zijn systeem is zo veel compacter bij een gelijk vermogen. (IdB)

De omschakeling van 14 naar 42 volt is niet eenvoudig. De verhoogde spanning heeft ingrijpende gevolgen voor de vertrouwde ontwerpen van elektrische onderdelen in een auto. Om investeringen te spreiden zullen auto’s gedurende een overgangsperiode van tien tot vijftien jaar daarom zowel de hoge als de lage spanningsnetwerken hebben. Nieuwe technieken worden ontworpen voor het 42-voltsysteem, terwijl de ouderwetse onderdelen gebruik blijven maken van het 14-voltsysteem.

Mark Gerber (EWI) promoveert volgende week op een nieuw standaardontwerp voor een omvormer, of converter. De omvormer in het motorcompartiment maakt het mogelijk om energie tussen de twee systemen uit te wisselen en zo de accu’s onderling te kunnen opladen.

“De hogere spanning biedt nieuwe mogelijkheden voor meer comfort en veiligheid”, zegt Gerber. “Denk bijvoorbeeld aan een raamverwarming waarmee in een seconde alle ruiten ijsvrij zijn. Of een stop-and-go-systeem waardoor de motor afslaat voor het stoplicht en automatisch weer aangaat bij het intrappen van het gaspedaal.”

Om te kunnen functioneren in de gecompliceerde omgeving van een auto, moet het systeem aan tegenstrijdige eisen voldoen. Zo moet de omvormer extreme temperaturen van .40 tot meer dan 150 graden Celsius kunnen weerstaan en zo klein mogelijk zijn. Hij moet zo veel mogelijk energie kunnen opslaan en overdragen, wat gepaard gaat met een hoge warmteproductie, maar de enige mogelijke koeling is het koelwater van de motor van 125 graden.

Gerber ontwikkelde daarom eerst een ontwerpaanpak die de tegenstrijdige elektronische, thermische en ruimtelijke eisen integreert. Zijn model, dat voor elk elektrotechnisch ontwerp bruikbaar is, beschrijft de onderlinge relaties. Gerber: “Met de methode kan een ontwerp worden gevonden dat aan alle eisen voldoet en daarna geoptimaliseerd kan worden.”

Gerbers bedacht onder meer een nieuwe techniek voor de warmtehuishouding. De onderdelen die het minst mogen opwarmen plaats hij op de basisplaat die direct wordt gekoeld door het koelwater. De onderdelen die iets hogere temperaturen kunnen weerstaan koelt hij indirect. Hij plaats deze in een omhulling, waarin de warmte wordt opgevangen en via een buis afgevoerd naar de gekoelde basisplaat. De omhulling plaatst hij als een soort brug over de andere componenten. Zijn systeem is zo veel compacter bij een gelijk vermogen. (IdB)

Redacteur Redactie

Heb je een vraag of opmerking over dit artikel?

delta@tudelft.nl

Comments are closed.