ÄûÃʵ¼º½

Väitöskirjan nimi: Simulating Electromechanical Powertrains: System-Level Performance and Component-Level Condition Monitoring

³Õä¾±³Ù³Ù±ð±ô¾±Âáä: Milla Vehviläinen
³Õ²¹²õ³Ù²¹±¹Ã¤¾±³Ù³ÙäÂáä³Ù:&²Ô²ú²õ±è;Prof. Aki Mikkola, LUT-yliopisto ja Prof. HÃ¥kan Johansson, Chalmers University of Technology, Ruotsi
Kustos: Prof. Anouar Belachen, Aalto-yliopiston sähkötekniikan korkeakoulu

Liikenne sähköistyy vauhdilla, ja samalla korostuu tarve ymmärtää, miten sähköisten ajoneuvojen voimansiirtolinjat toimivat ja kuluvat käytössä. Voimansiirtolinja on sähköisissä ajoneuvoissa keskeinen kokonaisuus, joka koostuu sähkömoottorin lisäksi useista mekaanisista komponenteista, joiden tehtävänä on välittää moottorin tuottama pyörimisenergia ajoneuvon pyörille etenemisliikkeeksi. Voimansiirtolinjojen tehokkaan ja turvallisen tutkimuksen ja testaamisen kannalta on tärkeää hyödyntää kokeellisten mittausten rinnalla tietokonepohjaisia simulaatiomalleja. Simulaatioiden avulla voidaan ajaa ennakoivia testejä toistettavasti ja tarkastella sellaisia muuttujia, joihin on kokeellisesti vaikea päästä käsiksi.

Tässä väitöskirjassa sähkömekaanista voimansiirtolinjaa tutkitaan erilaisten simulaatiomallien avulla kahdesta toisiaan täydentävästä näkökulmasta: järjestelmätason suorituskyvyn arviointi ja komponenttitason kunnonvalvonta. Yksittäisten komponenttien kunto vaikuttaa koko voimansiirtolinjan toimintaan ja toisaalta järjestelmätason optimointipäätökset vaikuttavat puolestaan komponenttien kuormituksiin ja kulumiseen.

Järjestelmätason simulaatioiden avulla arvioitiin muun muassa, miten vaihteiden lukumäärä ja ajosyklit vaikuttavat raskaan sähköajoneuvon suorituskykyyn eri ajotilanteissa. Komponenttitasolla jalostettiin dynaamisia kontaktimalleja, joilla voitiin mallintaa vikageometrioita kriittisissä komponenteissa, kuten laakereissa ja hammaspyörissä, sekä tuottaa realistista kunnonvalvontadataa vähentäen tarvetta laajoille ja resursseja runsaasti vaativille kokeellisille mittauksille. Tulokset osoittavat, että monivaihteinen voimansiirtolinja voi parantaa raskaiden sähköajoneuvojen energiatehokkuutta erityisesti mäkisissä ajo-olosuhteissa. Lisäksi tutkimus tarjoaa tehokkaan tavan tuottaa luotettavaa simuloitua dataa, jota voidaan hyödyntää koneoppimismenetelmien kehittämisessä ennakoivaa kunnossapitoa varten.

Väitöskirjatyö luo perustan simulaatiopohjaiselle lähestymistavalle, jossa ajoneuvon suorituskykyä ja komponenttien kuntoa voidaan arvioida samanaikaisesti. Tämä mahdollistaa aiempaa älykkäämmät ja kestävämmät suunnitteluratkaisut sekä edistyneemmän ennakoivan kunnossapidon – askel kohti energiatehokkaampaa ja luotettavampaa sähköistä liikennettä. 

Avainsanat: tietokonepohjainen simulaatio, voimansiirtolinja, suorituskyky, kunnonvalvonta

Linkki väitöskirjan sähköiseen esittelykappaleeseen (esillä 7 päivää ennen väitöstä):  

Yhteystiedot:
E-mail: milla.vehvilainen@vtt.fi  
LinkedIn: www.linkedin.com/in/milla-vehvilainen