Kurzbeschreibung
(Deutsch)
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Im Rahmen des Projekts möchte Shematic eine neue Generation von Elektroplattformen mit hoher Leistungsdichte namens „FREA” entwickeln, um die Leistung und Reichweite von leichten Elektrofahrzeugen zu verbessern. Der Hauptvorteil dieser speziell für leichte Fahrzeuge entwickelten und optimierten Innovation besteht darin, dass sie bis zu dreimal mehr Leistung liefert als ein herkömmliches System ähnlicher Größe. Der modulare Akku mit hoher Energiedichte zur Reduzierung des Platzbedarfs ist mit einem erweiterten Managementsystem ausgestattet, das die Energienutzung der Akkus verbessert und die „Reichweitenangst” der Nutzer beseitigt. Ziel dieses Projekts ist es, die neuesten Entwicklungen zu konzipieren und umzusetzen, die für ein zuverlässiges und industrialisierbares Produkt erforderlich sind.
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Kurzbeschreibung
(Englisch)
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Within the scope of this project, Shematic wants to develop a new generation of high power density electrical platform, called “FREA” to improve the on-board power and range of light electric vehicles. The innovation consists of high efficiency external rotor motor (s), a controller and a modular battery easy to integrate into a vehicle.The main advantage of this innovation is that it delivers up to three times more power than a system of similar size. In addition, the modular battery pack has a high energy density, which makes it possible to reduce the volume occupied by the batteries in the vehicle. The battery pack is equipped with an enhanced management system, which improves the use of battery energy and eliminates user range anxiety.This project aims to design and carry out the latest developments necessary to have a reliable and industrializable product.
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Kurzbeschreibung
(Französisch)
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Dans le cadre du projet, Shematic veut développer une nouvelle génération de plateforme électrique à haute densité de puissance, appelée « FREA », pour améliorer la puissance embarquée et l'autonomie des véhicules électriques légers. Le principal avantage de cette innovation, développée et optimisée spécifiquement pour les véhicules légers, est de fournir jusqu'à trois fois plus de puissance qu'un système classique de taille similaire. Le pack batterie modulaire, avec une densité d'énergie élevée pour réduire le volume occupé, est équipé d'un système de gestion augmenté qui améliore l'utilisation de l'énergie des batteries et permet de supprimer le "range anxiety" des utilisateurs. Ce projet a pour objectif de concevoir et réaliser les derniers développements nécessaires pour avoir un produit fiable et industrialisable.
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Publikationen / Ergebnisse
(Deutsch)
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Elektrische Leichtnutzfahrzeuge (VULe) gewinnen angesichts der steigenden Anforderungen an Nach-haltigkeit, Emissionsreduzierung und die städtische Logistik zunehmend an Beliebtheit. Diese Fahr-zeuge, die hauptsächlich für die Zustellung auf der letzten Meile oder für städtische Dienstleistungen genutzt werden, stellen eine Zwischenlösung zwischen E-Bikes und herkömmlichen Nutzfahrzeugen dar. Ihre Verbreitung wird jedoch weiterhin durch verschiedene technische und wirtschaftliche Ein-schränkungen gebremst. Das Projekt FREA, initiiert von Shematic SA, konzentriert sich auf die Entwicklung einer neuen Gene-ration von kompakten und leistungsstarken Antriebssystemen für elektrische Leichtnutzfahrzeuge (VULe). Dieses Projekt zielt darauf ab, den wachsenden Bedarf an nachhaltiger urbaner Mobilität zu decken und gleichzeitig technische, ökologische und wirtschaftliche Hindernisse zu reduzieren, die mit den aktuellen Technologien verbunden sind. Das Projekt wurde in Zusammenarbeit mit den HES-So-Hochschulen in Yverdon und Biel durchgeführt. Die Labore IESE und das Energy Storage Center haben mit ihrer Infrastruktur dazu beigetragen, alle Projektziele zu erreichen. Das IESE optimierte das magnetische Modell der Motoren mittels Finite-Ele-mente-Methode und testete die verschiedenen Prototypen. Während der gesamten Entwicklungsphase konnten wir die induzierten Verluste um den Faktor 3,75 reduzieren und einen erweiterten Wirkungs-gradbereich mit einer Effizienz von 84 % und einem maximalen Wirkungsgrad von 90 % erreichen. In Zusammenarbeit mit der BFH wurde ein physikalisches Modell der Batterie entwickelt. Dieses Modell ermöglicht zunächst, die Kapazitätsänderung in Abhängigkeit von der Anzahl der Ladezyklen, der Um-gebungstemperatur und des Stroms zu bestimmen. Auf Basis dieses Modells konnte Shematic einen Reichweitenrechner entwickeln, der es dem Nutzer erlaubt, die verbleibende Reichweite mit einer Ge-nauigkeit von 99,5 % in Kilometern anzugeben. Dies bietet dem Nutzer den Vorteil, dass er nicht mehr unter der sogenannten „Reichweitenangst“ (Range Anxiety) leiden muss – einem der Haupthemmnisse für den Einsatz von Elektrofahrzeugen. Ein neuronales Netzwerk wurde trainiert, um das Modell weiter zu verfeinern, während die Fahrzeuge auf der Straße unterwegs sind. FREA ist eine vollständige Lösung, die es Fahrzeugherstellern ermög-licht, von einem Antriebssystem mit einem maximalen Wirkungsgrad von 90 %, einer Reichweite von 100 km und einer zuverlässigen Anzeige zu profitieren, die das Vertrauen der Nutzer stärkt. Zudem bietet FREA eine Plug-and-Play-Lösung, die alle elektrischen und mechanischen Schnittstellen bei der Fahrzeugkonstruktion eliminiert. Abschließend lässt sich sagen, dass FREA, das Antriebssystem für Leichtfahrzeuge, aus einem Motor mit 60 Nm Drehmoment, einer modularen Batterie und einem Reichweitenschätzer besteht, der eine Fehlertoleranz von nur 0,5 % aufweist.
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Publikationen / Ergebnisse
(Englisch)
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Light Electric Vehicles (LEV) are gaining popularity in the context of increasing demands for sustaina-bility, emission reduction, and urban logistics needs. These vehicles, primarily used for last-mile deliv-eries or urban services, represent an intermediate solution between electric bicycles and conventional utility vehicles. However, their adoption is still hindered by several technical and economic limitations. The FREA project, initiated by Shematic SA, focuses on developing a new generation of compact and high-performance propulsion systems for LEV. This project addresses the growing need for sustaina-ble urban mobility while reducing the technical, environmental, and economic constraints associated with current technologies. The project was conducted in collaboration with the HES-So schools in Yverdon and Bienne. The IESE and Energy Storage Center laboratories, with their infrastructure, facilitated the achievement of all project objectives. IESE optimized the finite element magnetic model of the motors and tested the various prototypes. Throughout the development phase, we reduced induced losses by a factor of 3.75 to achieve an extended operating range with an efficiency of 84% and a maximum efficiency of 90%. In collaboration with BFH, we developed a physical model of the battery. This model first allows for un-derstanding capacity variation based on the number of cycles, ambient temperature, and current. Sub-sequently, using this model, Shematic developed a range estimator that enables users to know the re-maining range in kilometers with 99.5% accuracy. This is a significant advantage for users, who no longer need to experience "range anxiety," the phenomenon that most hinders the use of electric vehi-cles. A neural network was trained to refine the model as the vehicles operate on the road. FREA is a complete solution that will enable vehicle manufacturers to benefit from a powertrain with a maximum efficiency of 90%, a range of 100 km with reliable display features that inspire user confi-dence, and a plug-and-play solution that eliminates all electrical and mechanical interfaces during con-struction. In conclusion, FREA, the powertrain for light vehicles, consists of a motor delivering 60 Nm of torque, a modular battery, and a range estimator with a margin of error of only 0.5%.
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Publikationen / Ergebnisse
(Französisch)
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Les Véhicules Utilitaires Légers électriques (VULe) gagnent en popularité dans le contexte des exi-gences croissantes de durabilité, de réduction des émissions et des besoins de logistique urbaine. Ces véhicules, utilisés principalement pour les livraisons du dernier kilomètre ou les services urbains, repré-sentent une solution intermédiaire entre les vélos électriques et les véhicules utilitaires classiques. Ce-pendant, leur adoption est encore freinée par plusieurs limites techniques et économiques. Le projet FREA, initié par Shematic SA, se concentre sur le développement d'une nouvelle génération de motorisation compacte et performante pour les VULe. Ce projet répond aux besoins croissants d’une mobilité urbaine durable, tout en réduisant les contraintes techniques, environnementales et écono-miques associées aux technologies actuelles. Ce projet a été mené en collaboration avec les écoles HES-So de Yverdon et de Bienne. Les labora-toires IESE et Energy Storage Center avec leur infrastructure ont permis d'atteindre tous les objectifs du projet. L'IESE a optimisé le modèle magnétique par éléments finis des moteurs et testé les différents prototypes. Durant toute la phase de développement, nous avons réduit les pertes induites par 3.75 afin d'atteindre une plage étendue à haut rendement de 84% et un rendement maximal de 90%. Avec BFH, nous avons pu développer un modèle physique de la batterie. Ce modèle permet tout d'abord de connaitre la variation de capacité en fonction du nombre de cycles, en fonction de la température ambiante et du courant. Puis, grâce à ce modèle, Shematic a pu développer un calculateur d'autonomie qui permet à l'utilisateur de connaitre avec une précision de 99.5% l'autonomie restante en kilomètre. C'est un avantage pour l'utilisateur qui ne peut plus souffrir de "range anxiety", le phénomène qui freine le plus l'usage des véhicules électriques. Un réseau de neurones a été entrainé pour affiner le modèle pendant que les véhicules circulent sur la route. FREA est une solution complète qui permettra aux constructeurs de véhicule de bénéficier d'un groupe motopropulseur avec un rendement maximal de 90%, une autonomie de 100km avec un affichage fiable permettant de donner confiance aux utilisateurs et une solution plug and play qui supprime toutes les interfaces électriques et mécanique lors de la construction. Pour conclure, FREA le groupe motopropulseur pour véhicules légers est composé d'un moteur déve-loppant 60 Nm, une batterie modulaire et un estimateur d'autonomie restante avec une erreur de 0.5%.
Zugehörige Dokumente
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