Le groupe Volkswagen utilise le Tennessee Lab pour ajouter de la légèreté et améliorer la recharge sans fil

Anthony Colin Bruce Chapman, fondateur de Lotus Cars en 1952, avait une expression préférée : « Ajouter de la puissance vous rend plus rapide dans les lignes droites. Soustraire du poids vous rend plus rapide partout. Chapman était célèbre pour soustraire du poids, souvent au point d’échouer. Aujourd’hui, le groupe Volkswagen s’est également engagé à soustraire du poids de ses voitures, non pas pour les rendre plus rapides (bien que cela aide aussi), mais pour les rendre plus efficaces, en particulier leurs modèles à batterie.

En 2020, Volkswagen of America a établi son centre d’innovation au Tennessee Research Park à Cherokee Farm à Knoxville. Il se concentre sur la science des matériaux appliquée en collaboration avec l’Université du Tennessee et le laboratoire national d’Oakridge. Les équipes intégrées sont à la recherche de percées dans les composites légers, les matériaux intérieurs recyclables et la recharge sans fil des véhicules électriques.

« Nous accélérons l’innovation dans les véhicules électriques et contribuons à un transport plus durable en Amérique en concentrant nos efforts sur certaines des recherches automobiles les plus transformatrices en cours dans le pays », a déclaré Pablo Di Si, président et chef de la direction de Volkswagen Group of America, dans un communiqué de presse. « Nos équipes technologiques du Tennessee en sont un excellent exemple. Là, nous exploitons l’ingéniosité américaine favorisée par le mélange unique de recherche universitaire de classe mondiale et les capacités de pointe de l’industrie de Volkswagen. Centrer plus de connaissances aux États-Unis fait partie de la stratégie de croissance de Volkswagen et est vital pour trouver et développer des talents », a ajouté Di Si.

Le chancelier de l’Université du Tennessee, Donde Plowman, a déclaré : « Le Volkswagen Innovation Hub est un exemple puissant du type d’avancées scientifiques et de technologies prêtes pour l’industrie que vous pouvez mettre sur le marché lorsque vous réunissez des scientifiques et des chercheurs de toutes disciplines et organisations en un seul endroit. Avec des partenaires comme Volkswagen, Oak Ridge National Lab et d’autres leaders de l’industrie et startups technologiques situés dans le parc de recherche de l’UT, nous avons créé un écosystème d’innovation florissant.

Recherche sur les structures de matériaux optimisée par l’IA chez Volkswagen

Chaque batterie EV est enfermée dans une coque en acier robuste qui la protège des éléments et des dangers de la route comme les arbres, les rochers et la fonte brute qui tombe de temps en temps des camions semi-remorques. Afin d’offrir le niveau de protection nécessaire, cette coque est épaisse et solide — et lourd. Les chercheurs du Tennessee se sont demandé s’il existait un moyen de fabriquer une carapace solide qui serait également légère. Il s’avère qu’il y en a.

En utilisant l’intelligence artificielle pour exécuter un algorithme d’apprentissage en profondeur avec jusqu’à 10 millions de paramètres sur le cluster informatique haute performance de l’Université du Tennessee, l’équipe a développé une structure répétitive modulaire qui utilise de minuscules pyramides. Cette structure peut être imprimée en 3D à partir de résines liquides et supporte 30 000 fois son propre poids. Un cadre nouvellement créé est jusqu’à 60% plus léger, ce qui représente une réduction de poids importante. Des tests de durabilité rigoureux ont montré qu’il dépasse le cadre en acier conventionnel en termes d’absorption d’énergie, ce qui signifie qu’il pourrait servir d’alternative légère et ultra robuste à un cadre en acier conventionnel.

Matériaux intérieurs recyclables

L’équipe centrale du Center for Renewable Carbon de l’UT développe des alternatives recyclables aux pièces en plastique et aux feuilles à l’intérieur du véhicule. Leurs recherches portent sur l’utilisation du papier. L’équipe a breveté une méthode de préformage et de pressage à chaud de thermoplastiques renforcés de fibres de cellulose dans les pièces intérieures durables que les clients attendent.

Ces composites à base de papier ne sont pas seulement recyclables, ils peuvent être transformés en différentes formes et tailles d’intérieur, y compris celles qui sont rétro-éclairées ou offrent des options d’éclairage ambiant. L’équipe a également innové pour ajouter différentes textures et couleurs, afin que les designers d’intérieur de véhicule bénéficient de flexibilité et de liberté créative. La marque Volkswagen explore déjà les possibilités d’inclure ces pièces intérieures à base de papier dans les futurs modèles et apprend à les fabriquer à grande échelle.

Nouveaux composites à fibres légères

Panneaux en plastique renforcé de fibre de verre. Gracieuseté de Volkswagen

L’équipe Volkswagen a commencé sa recherche sur les matériaux légers avec UT en recréant le hayon d’un Volkswagen Atlas 2020 en utilisant un composé de moulage en feuille – un type de plastique renforcé de fibre de verre – au lieu de l’acier. Le hayon élévateur SMC est plus léger de 13 livres que la version en acier conventionnelle. C’est une réduction de poids de plus de 35 %. Certes, 13 livres auront un impact infinitésimal sur un véhicule qui pèse près de 2 tonnes, mais imaginez remplacer le toit, le capot, les revêtements de porte et les ailes d’une voiture électrique avec ce matériau.

Vous parlez maintenant d’un véhicule qui pèse des centaines de livres de moins. Moins de poids signifie des freins plus petits et des composants de suspension moins costauds, ce qui entraîne encore plus de réductions de poids. Mieux encore, le hayon composite n’a pas besoin de changements dans la séquence d’assemblage, ce qui signifie qu’il n’y a pas de réaménagement coûteux de l’usine afin de l’utiliser dans la production réelle à des volumes élevés.

Ce nouveau matériau SMC a déjà trouvé sa place dans la production de véhicules. Bentley et Lamborghini l’ont adopté ainsi que le processus de moulage pour une utilisation dans la Bentley Continental et la Lamborghini Aventador. L’équipe de Knoxville a également lancé un projet de recherche pour explorer des options légères pour les lits de ramassage et les composants robustes.

Les chercheurs de Volkswagen et de l’UT ont encore affiné les processus de moulage et les moyens d’optimiser la durabilité, la qualité et les options de conception. Une prise spécifique consiste à optimiser l’interface fibre-matrice, un processus appelé «dimensionnement» – créant essentiellement le revêtement le plus lisse et le plus durable possible pour les fibres.

Chargement sans fil haute puissance

L’équipe Volkswagen a récemment breveté une conception unique de bobine et de chargeur sans fil avec des matériaux en carbure de silicium pour optimiser la vitesse de charge et la sécurité. Leur objectif est de rendre la recharge d’un véhicule électrique aussi simple et confortable que de se garer dans un garage normal.

Lors des premiers essais avec un onduleur au carbure de silicium, le système prototype a déjà montré qu’il est capable d’un rendement élevé. Grâce à l’expertise de Volkswagen en électronique de puissance pour véhicules, aux capacités d’ORNL en matière de charge sans fil haute puissance et aux connaissances d’UT en matière d’optimisation de l’électronique de puissance, l’équipe de recherche a pu augmenter le niveau de puissance de charge jusqu’à 120 kW avec ce prototype à partir d’un prototype antérieur de 6,6 kW. L’objectif ultime est de 300 kW, bien que d’autres chercheurs affirment que 500 kW sont possibles. Il est intéressant de noter que cette nouvelle arrive si peu de temps après que Tesla a annoncé l’achat d’une société de recharge sans fil.

120 kW à partir d’un chargeur sans fil serait une excellente nouvelle. 300 kW serait fantastique. Autour du feu de camp dans la cour à Clean Technica siège social, nous devons nous demander quelles sont les implications de la recharge sans fil pour les applications V2H et V2G. La réponse est que personne ne le sait avec certitude, mais la recharge sans fil bidirectionnelle semble être un rêve devenu réalité.

Je n’aime pas les paywalls. Vous n’aimez pas les paywalls. Qui aime les paywalls ? Chez CleanTechnica, nous avons mis en place un paywall limité pendant un certain temps, mais cela s’est toujours senti mal – et il a toujours été difficile de décider ce que nous devrions y mettre. En théorie, votre contenu le plus exclusif et le meilleur passe derrière un paywall. Mais alors moins de gens le lisent ! Nous n’aimons tout simplement pas les paywalls, et nous avons donc décidé d’abandonner les nôtres.

Malheureusement, le secteur des médias est encore une entreprise difficile et acharnée avec de minuscules marges. C’est un défi olympique sans fin de rester au-dessus de l’eau ou peut-être même… haleter – grandir. Donc …