Newtwen risponde alla sfida della transizione elettrica dei veicoli ottimizzando l’impiego delle materie prime. L'azienda deep tech dell’Università di Padova apre infatti nuove strade nel settore della mobilità e dell'energia sostenibile con la tecnologia del Digital Twin on Edge (DToE).
La tecnologia DToE prevede l’applicazione di un “gemello digitale”, ovvero una replica digitale ad alta fedeltà di sistemi fisici, integrata direttamente nel firmware dei powertrain dei veicoli elettrici. Una via per monitorare costantemente i parametri anche in punti altrimenti fisicamente inaccessibili; di conseguenza ottimizza prestazioni, longevità e affidabilità dei dispositivi utilizzati nelle auto elettriche.
“La realizzazione della neutralità carbonica include un ampio processo di elettrificazione. Nell’ambito automotive il processo di sostituzione dei veicoli a combustione con veicoli elettrici rischia di essere frenato dal problema relativo al riciclo delle batterie: per questo è necessario ottimizzarne l’uso per allungarne la vita riducendo il consumo di materie prime”, spiega Francesco Toso, ceo e cofondatore di Newtwen.
Newtwen collabora con Meta System
Newtwen ha sviluppato l’applicazione del gemello digitale dedicata all’ottimizzazione dell’On-board charger (Obc) insieme a Meta System, azienda di Reggio Emilia specializzata in sistemi elettronici avanzati per il settore automobilistico. Il pubblico delle grandi occasioni potrà conoscere l'applicazione in occasione di E-Charge, manifestazione europea sulle tecnologie di ricarica per l’e-mobility che si terrà il 16-17 novembre a Bologna.
“Con la tecnologia Digital Twin on Edge vogliamo portare a una rivoluzione che guardi alla sostenibilità della transizione elettrica, rivolgendoci alle industrie che gravitano attorno al processo di elettrificazione nell’automotive", prosegue Toso, ceo e cofondatore di Newtwen.
"Ottimizzare l'intero ciclo vita proprio di dispositivi come motori elettrici e batterie significa ridurre i tempi di ricarica, aumentando l'efficienza e il rendimento delle macchine elettriche e incrementando la durata della vita di questi sistemi che guidano il futuro della nostra mobilità. Anche per questo, sempre insieme a Meta System, stiamo lavorando per massimizzare la velocità di ricarica dei veicoli elettrici, ottimizzando i componenti delle stazioni di ricarica”.
On-board charger: i nuovi scenari con i Digital Twin on Edge
L’on-board charger è un’unità ad alta potenza deputata alla trasformazione e al controllo dell'alimentazione di rete, proveniente dalla colonnina di ricarica, per rifornire la batteria dell’auto. La tecnologia Digital Twin on Edge consentirà di fornire una panoramica ad alta risoluzione e in tempo reale dello stato termico dell'On-board charger, restituendo dati oggettivi e realistici relativi alle temperature superficiali dei componenti elettronici di potenza.
Queste informazioni, finora considerate inaccessibili, permetteranno alle case automobilistiche di progettare nuove strategie di alimentazione garantendo una ricarica efficiente, rapida e sicura e aprendo la strada allo sviluppo di veicoli elettrici di nuova generazione. In particolare, la batteria potrà essere caricata più velocemente fino al 30%.
Fino ad oggi è stato difficile effettuare una gestione termica accurata degli Obc. Di conseguenza, sono sempre stati sovradimensionati, richiedendo l’integrazione di costose e ingombranti tecnologie hardware aggiuntive per il raffreddamento delle batterie, con importanti conseguenze su peso del veicolo, tempi di ricarica e costo delle batterie.
Come funziona il Digital Twin on Edge applicato all’On-board Charger
La progettazione dell’Obc deve vincere sfide difficili quali garantire la massima efficienza, tempi di ricarica rapidi e una gestione termica eccellente entro i limiti di spazio e peso. Il gemello digitale di Newtwen utilizza e analizza dati in tempo reale relativi a tensione della corrente alternata in ingresso, corrente di carica, temperature dei moduli di potenza, temperatura e portata del refrigerante.
Grazie al posizionamento di sensori virtuali, a una modellazione particolarmente dettagliata e a sofisticati algoritmi di calcolo, il DToE gestisce in modo armonico le fluttuazioni termiche permettendo un’accuratezza di stima di temperatura con errore inferiore a 2°C in tutto il componente, con particolare attenzione ai punti caldi critici.
In questo modo, i progettisti possono avere una visione completa e ad alta definizione dell'intero sistema e sviluppare Obc di nuova generazione più efficienti, che permettono il miglioramento del sistema software per la limitazione dinamica della potenza.
