Formel Student og skoleprojekter: Valg af den rette elektriske drivlinje
Et et hold inden for Formula Student eller Eco-marathon har et år til at designe, fremstille og teste et køretøj, med et hold, der næsten fuldstændig udskiftes fra sæson til sæson. Det elektriske drivsystem, inklusive motor, inverter, batteri, er den mest risikable del af projektet: det er den dyreste, den der bliver mest overvåget af de tekniske tilsynsfolk, og den, der får flest hold til at fejle de tekniske kontroller. Denne guide giver en metode til at vælge det rigtige system.
Det vigtigste
- Reglerne for konkurrencen er altafgørende: de fastlægger den maksimale spænding, de obligatoriske sikkerhedsforanstaltninger og de nødvendige kontroller.
- Motoren og inverteren skal vælges sammen: en inverter skal være kompatibel med den valgte motor.
- Batteriet er ofte den tungeste og mest komplekse komponent, og dets design kræver tid.
- Telemetri giver tidsbesparelser ved hver test og videregiver viden til det næste team.
Først og fremmest, reglerne
Hver konkurrence udgiver et reglement, der fastlægger systemet for fremdrift: maksimal spænding, isolering, nødstop, overvågning af isolering, indikatorer for tilstedeværelse af spænding, batteribeskyttelse. Disse regler ændres fra sæson til sæson. Læs den version, der er gældende for det pågældende år, før du designer noget, og sørg for at have den dokumentation klar, som dommerne vil efterspørge.
Motoren
Motoren vælges ud fra det drejningsmoment og den hastighed, som bilen har brug for ved hjulet, under hensyntagen til transmissionen. Holdene tøver ofte mellem en centralmotor med differentiale og flere motorer i eller nær hjulene, hvilket muliggør fordeling af drejningsmomentet mellem hjulene. Den anden løsning er mere effektiv, men også meget mere kompleks at udvikle. For at forstå teknologierne, se vores guides om forskellen mellem PMSM og BLDC og om motorer med indvendige magneter.
Inverteren
Inverteren, som kaldes en controller på et to-hjulet køretøj, styrer motoren. Den skal kunne håndtere batterispændingen, levere den strøm, der er nødvendig for det ønskede moment, og aflæse motorens positionsføler. Et team bør vælge en inverter, hvor indstillingerne er dokumenterede og tilgængelige, frem for en "sort boks". For at forstå, hvad den gør, se vores guides om vektorstyring, strømregulator og felt-svækkelse.
Batteriet
Batteriet er den komponent, der kræver mest arbejde: valg af celler, samling, køling, BMS (Battery Management System), beskyttelse og kontrol. Det er også den komponent, der vejer mest. Kapaciteten beregnes ud fra den længste test, ofte udholdenhed, med en vis margin. Se vores guides for at læse databladet for en celle og om balancering via BMS.
Telemetri og CAN-bussen
Alle komponenter, inklusive inverter, BMS (batteristyringssystem), sensorer, instrumentpanel, kommunikerer generelt via CAN-bus. At registrere disse udvekslinger ved hver test giver mulighed for at forstå fejl, justere køretøjet og give det næste team data i stedet for blot erindringer.
Bænken foran banen
Det er en stor fordel at teste motoren og inverteren på et testbænk, før de monteres i bilen – det kan spare uger. På testbænken finjusteres inverteren, og der måles moment og varmeudvikling, uden risiko for bilen. Se vores guide om måling på motorbænk.
Hvad Rage tilbyder til skoler
Vi samarbejder med ingeniøruddannelser, studieteams og laboratorier: controllere, BMS-systemer, telemetri, tests på testbænk eller på bane. Se vores side om ingeniøruddannelser og forskning. Ligesom holdene sigter vi efter målbart præstationsniveau: vores RM-X holder verdensrekorden for hastighed på el-scooter, med en målt hastighed på 173 km/t på en racerbane.
Værkstedstip.
Sørg for at få drivlinjen i gang så tidligt som muligt, selv på et midlertidigt chassis eller et testbænk. At starte inverteren for første gang et par uger før konkurrencen giver ingen mulighed for at rette eventuelle problemer.
Ofte stillede spørgsmål
Er det bedre at designe sin egen motorstyring (inverter) eller købe en færdig?
At designe en inverter er et projekt i sig selv. For et team, der er nye inden for elteknologi, giver en eksisterende og veldokumenteret inverter tid til at arbejde på resten af køretøjet.
En enkelt motor eller flere?
En enkelt motor med differentiale er lettere at finjustere. Flere motorer muliggør fordelingen af momentet mellem hjulene, men kræver betydeligt mere justering og software.
Hvordan kan vi videregive viden til det næste team?
Gennem data og dokumentation: registreringer af hvert forsøg, indstillinger for inverteren, opdaterede diagrammer. En bil uden data tvinger det næste team til at lære alt fra bunden.
Kan Rage være en del af et team?
Ja: Vi leverer controllere, BMS-systemer og telemetri, og vi kan udføre tests både på testbænk og på bane. Præsenter dit projekt for os via vores "skoler"-side.