New components and systems for thermal management of electrical vehicles

Prosjektet Next-TMS skal utvikle nye innovative komponenter og systemer for temperaturstyring til elektriske kjøretøy, både med ren batteridrift og brenselceller. Videre skal prosjektet etablere et FoU-basert rammeverk for slik utvikling. Funksjonen til temperaturstyringen er å sørge for at batterier, kraftelektronikk, drivverk, motorer etc har korrekt temperatur ved lading og ved kjøring. I dag er Li-ione-batterier den foretrukne batteritypen i elektriske kjøretøy. For slike batterier er temperaturstyringen en nøkkelfaktor for ytelsen (ladehastighet og kjørelengde), levetiden og sikkerheten. Prosjektet fokuserer på elektriske nyttekjøretøy (lastbiler og busser). Prosjekteier Kongsberg Automotive AS har etablert et forretningsområde for produkter til temperaturstyring for elektriske kjøretøy, og skal utvikle en ny produktportefølje for dette markedet. Prosjektet skal demonstrere nye konsepter for strømningskontroll (såkalte dynamiske strømningsbegrensere) med lavere pris og vekt en konvensjonelle ventiler. Prosjektet skal også etablere FoU-metodikk, og nye material- og produksjonsløsninger med forbedret bærekraft. Det skal forskes på områder som materialteknologi, bærekraftige løsninger og "multifysikk" (for å få bedre forståelse og simuleringer av strømning, varmeoverføring og mekanisk oppførsel). FoU-metodikken som skal etableres vil bidra til produkter med optimalisert strømning (lavere trykkfall), forbedret termisk og mekanisk ytelse, samt lang og forutsigbar levetid (f.eks. i kontakt med kjølemedier). Et annet mål er å utvikle enklere og mer vedlikeholdsvennlige systemer med færre deler, ved hjelp av smart integrasjon og kontrollsystemer. Sist, men ikke minst, er bærekraft en viktig føring i dette prosjektet. Prosjektet skal bl.a. vurdere bærekraften til materialalternativer inklusive gjenvunnede materialer, og legge grunnlaget for utvikling av komponenter og systemer med lav vekt og lavt energiforbruk.

The project will develop innovative components and systems for the thermal management (TM) of of electric vehicles (EVs), and establish an R&D based framework for such developments. The project is mainly aimed at commercial vehicles (trucks, buses etc), and battery EVs, but it is also relevant for fuel cell EVs. Li-ion batteries is the state-of-the-art energy storage for EVs. For such batteries, temperature control is a key factor for the performance (charging rate, driving range) and lifetime. The TM system also has an important role in hindering fire due to thermal runaway in battery cells. Project owner Kongsberg Automotive has established a new business area for this market, and is developing a new product portfolio which will include components such as couplings, pipes, valves and restrictors, as well as control units, sensorics, power electronics and integrated thermal management systems. The project will demonstrate new dynamic flow restrictor concepts with lower cost and weight compared to conventional valves. The project will also develop new R&D methodologies, and new material and manufacturing solutions with improved sustainability. There is a need for research on materials science, solid state mechanics, circular economy, simulation of flow and heat transfer, instrumentation and sensorics. The R&D framework established in this project will be used to develop products with following characteristics: - Better flow, thermal and mechanical performance (including fire safety) via optimal material combinations and part designs optimised by numerical simulations - Simpler and more serviceable systems with fewer parts by smart integration and system control - Improved sustainability by material selection and the use of recycled materials - Reduced cost, weight and volume via material selection, product design and manufacturing methods. Reduced energy consumption, e.g. via flow-optimised couplings and valves, and optimised thermal insulation.