Formula Student -kilpailut ja kouluhankkeet: sähköisen voimansiirtojärjestelmän valinta
Formula Student - tai Eco-marathon -tiimillä on vuosi aikaa suunnitella, valmistaa ja testata ajoneuvo, ja tiimi vaihtuu lähes kokonaan joka kausi. Sähköinen voimansiirto, johon kuuluvat moottori, invertteri, akku, on projektin riskialttein osa: se on kallein, sitä valvovat tarkasti tuomarit, ja sen vuoksi se aiheuttaa useimmille tiimeille epäonnistumisia teknisissä tarkastuksissa. Tämä opas tarjoaa menetelmän sen valintaan.
Tärkeimmät asiat
- Kilpailun säännöt ovat ensisijaisia: ne määrittelevät maksimijännitteen, pakolliset suojaukset ja tarkastukset.
- Moottori ja ohjain (invertteri) valitaan yhdessä: ohjaimen on kyettävä ohjaamaan valittua moottoria.
- Akku on usein painavin ja tarkimmin suunniteltu komponentti; sen suunnittelu vaatii aikaa.
- Etädiagnostiikka nopeuttaa jokaisen testauskerran ja jakaa tietoa seuraavalle tiimille.
Ensimmäiseksi, säännöt
Jokainen kilpailu julkaisee säännöt, jotka määrittelevät vetojärjestelmän: maksimijännite, eristys, hätäkatkaisimet, eristystarkkailu, jännitteen ilmaisin, akun suojaus. Nämä säännöt voivat muuttua kaudesta toiseen. Lue aina kyseisen vuoden säännöt ennen suunnittelua, ja varaudu siihen, että tuomarit voivat pyytää dokumentaatiota.
Moottori
Moottorin valinta perustuu siihen, kuinka paljon vääntömomenttia ja nopeutta auto tarvitsee pyörälle, ottaen huomioon voimansiirron. Tiimit miettivät usein, onko parempi käyttää keskitettyä moottoria, jossa on välitysmekanismi, vai useampia moottoreita pyörissä tai lähellä pyöriä, mikä mahdollistaa vääntömomentin jakamisen pyörien välillä. Jälkimmäinen ratkaisu on tehokkaampi, mutta paljon monimutkaisempi toteuttaa. Ymmärtääksesi teknologiat, katso oppaamme, jotka käsittelevät PMSM- ja BLDC-moottoreiden eroja sekä sisämagneettimoottoreita.
Invertteri
Invertteri, jota sähköajoneuvossa kutsutaan ohjaimeksi, ohjaa moottoria. Sen on kestettävä akun jännite, syötettävä haluttu vääntömomentti ja luettava moottorin asentosensori. On tietyin perustein tärkeää, että tiimi valitsee invertterin, jonka asetukset ovat dokumentoituja ja helposti saatavilla, sen sijaan, että valittaisiin "musta laatikko". Ymmärtääksesi, mitä se tekee, katso oppaamme vektoriohjauksesta, virransäätimestä ja kentän heikentämisestä.
Akku
Akku on se osa, joka vaatii eniten työtä: kennon valinta, kokoonpano, jäähdytys, BMS (Battery Management System), suojaukset ja tarkastukset. Se on myös se osa, joka painaa eniten. Sen kapasiteetti lasketaan pisimmän ajon perusteella, usein kestävyysajon, ja siihen lisätään varaa. Katso oppaamme lukiaksesi litiumakun tekniset tiedot ja BMS:n toiminnasta akun tasapainotuksessa.
Etädiagnostiikka ja CAN-väylä
Kaikki komponentit, kuten ohjain, akunhallintajärjestelmä (BMS), anturit, kojelauta, kommunikoivat yleensä CAN-väylän kautta. Näiden tietojen tallentaminen jokaisen testikerran aikana auttaa ymmärtämään ongelmia, säätämään ajoneuvoa ja jättämään seuraavalle tiimille dataa muistojen sijaan.
Etupenkki radan varrella
Moottorin ja invertterin testaaminen testipenkissä ennen niiden asentamista autoon säästää viikkoja: testipenkissä invertteri säädetään, vääntömomentti ja lämpeneminen mitataan, ilman että autoon kohdistuu riski. Katso oppaamme moottoritestipenkillä tehtävästä mittauksesta.
Mitä Rage tekee koulujen kanssa
Teemme yhteistyötä teknillisten korkeakoulujen, opiskelijaryhmien ja laboratorioiden kanssa: ohjaimet, BMS-järjestelmät, telemetria, testaus koeasetelmissa tai radalla. Katso sivumme teknillisistä korkeakouluista ja tutkimuksesta. Kuten ryhmät, myös me pyrimme mitattavaan suorituskykyyn: RM-X -mallimme pitää maailmanennätystä sähköpotkulautojen nopeudessa, 173 km/h, joka on mitattu radalla.
Huoltotyön vinkki.
Käynnistä voimansiirto mahdollisimman aikaisin, vaikka se olisi vielä väliaikaisella alustalla tai testipenkissä. Invertterin ensimmäinen käynnistys muutama viikko ennen kilpailua jättää liian vähän aikaa mahdollisten ongelmien korjaamiseen.
Usein kysytyt kysymykset
Onko parempi suunnitella oma ohjain (invertteri) vai ostaa valmis?
Invertterin suunnittelu on itsenäinen projekti. Tiimille, joka on vasta aloittamassa sähköajoneuvojen parissa, olemassa oleva, hyvin dokumentoitu invertteri antaa aikaa keskittyä muihin ajoneuvon osiin.
Yksi vai useampi moottori?
Yksi moottori, jossa on tasauspyörästö, on yksinkertaisempi säätää. Useampi moottori mahdollistaa vääntömomentin jakamisen pyörien välillä, mutta vaatii huomattavasti enemmän säätöä ja ohjelmistoa.
Miten tieto voidaan siirtää seuraavalle tiimille?
Tietojen ja dokumentaation avulla: jokaisesta testistä on tallennettu tiedot, invertterin asetukset ja ajantasaiset kaaviot. Ilman tietoja seuraavan tiimin on opittava kaikki alusta alkaen.
Voiko Rage osallistua tiimin toimintaan?
Kyllä: Tarjoamme ohjaimia, BMS-järjestelmiä ja telemetriaa, ja voimme suorittaa testejä sekä laboratoriossa että radalla. Esittele projektisi meille sivumme "Koulut"-osiossa.