SynRMによる電気自動車のゲーム チェンジの可能性

電気自動車（EV）が広く普及すれば、二酸化炭素を多く含む排気ガスは過去のものになる可能性がある。しかし、こうした車両を生産するということは、ある環境問題を別の環境問題と引き換えることを意味している。EV自体は温室効果ガスを排出しないものの、バッテリーや電気モーターの製造に必要な原材料の採掘と精製により、大量の温室効果ガスが発生します。さらに、業界全体でこれらの原材料の需要が高まり、EVの製造コストが上昇し続けており、多くの消費者にとって手の届かない価格が続いています。

VEHICLE プロジェクトは主に欧州連合の資金提供を受けており、電気自動車に適した SynRM の開発に加え、バッテリーの性能とエネルギー貯蔵を改善することで、EV の所有コストを削減することを目指しています。VEHICLEプロジェクトは、 INTERREG V Upper Rhineプログラム、また、国境を越えた優れた研究プロジェクトに資金を提供している、グラン・テスト地域、バーデン＝ヴュルテンベルク州、ラインラント＝プファルツ州といった、科学攻勢イニシアチブのフランスとドイツの地域パートナーによって、共同出資されています。

古いマシン、新しいソリューション

SynRM の高トルクリップル、つまりトルクの変動により、大きな騒音が発生し、解決が特に困難な問題となります。トルクリップルを制御するには、従来の制御アルゴリズムを超えた制御戦略が必要です。

高いトルクリップルとそれに伴うノイズがなく、電力密度も高いため、SynRM は確実な代替品となる可能性があります。SynRM は永久磁石を使わず、コストが低く、性能も良好で、PMSM とローター同期モーターまたは誘導モーターの中間の妥協点を見つけます。SynRM は他の電気モーターよりも製造が簡単で、効率も優れています。しかし、彼らの弱点がEV市場への参入を妨げている。

厳しいスタート

INSA-Strasbourg グループは、 Simulinkとその事前構築された SynRM および EV ドライブトレイン モデルを使用して、高度な制御戦略の開発とテストに取り組みました。Simscape Electrical™ を使用して、電気自動車のバッテリーとコンバーターをモデル化しました。「MATLABとSimulink、この電気機械を迅速にモデル化できました」と サーディ氏は述べています。

チームはシミュレーションを使用して、トルクリップルを最大限に低減する制御戦略を特定し、自宅で高度な制御戦略を検証しました。チームは、提案した高度なアルゴリズムを、(PI) コントローラーなどの一般的な方法に対してもテストしました。

再び研究室へ

「Speedgoat は強力なポートを提供しました」と サーディ氏は言います。「 MATLABおよびSimulinkと互換性があり、 Simulinkモデルをリアルタイムでテストできます。」

SynRMの未来

しかし、VEHICLE プロジェクトの SynRM はまだ自動車業界向けには準備が整っていません。高いトルクリップルは SynRM を EV で使用する上で大きな障害となっていましたが、研究者は依然として機械の電力密度を高め、熱管理を改善する必要があります。「私たちの研究者たちは、この課題に取り組み、同期リラクタンスマシンをEVアプリケーションでより実現可能なものにするために取り組んでいます」とメスバヒ氏は語った。INSA-ストラスブール チームは、熱管理ソリューションを作成するためにMATLABで AI アルゴリズムを開発しています。

SynRMの制御アルゴリズムのさらなる改良に加えて、このモーターは自動車業界にとってより魅力的なものになるかもしれません。欧州委員会のデジタル製品パスポートプログラムは今後数年以内に発効します。このプログラムは、製品の製造に関係する材料とサプライチェーンの透明性を要求し、顧客が製品の環境への影響をよりよく理解できるようにすることで、持続可能性と循環型経済を促進することを目的としています。「磁石のない機械は、この新しい市場で有利になるでしょう」とメスバヒ氏は語った。

しかし、このプロジェクトの主な目的は、EV の総所有コストを削減することです。「まだ開発すべきことはたくさんあります」とメスバヒ氏は語った。しかし、よりスムーズで静かな乗り心地を実現するアルゴリズムを作成することで、彼らは一歩近づきました。「これに沿って、当社の研究活動は、7か国にまたがる14以上の欧州パートナーが参加する500万ユーロの予算を誇る大規模な欧州研究プロジェクトを通じて、EVの総所有コストの最適化に向けて継続しています。」 ENERGETIC プロジェクトは、新世代のバッテリー管理システム (BMS) と統合されたスマート バッテリー テクノロジーと接続性を使用して、エネルギー貯蔵パフォーマンスを最適化することを目指しています。