Formula Student e progetti scolastici: scegliere il gruppo motopropulsore elettrico
Un team di Formula Student o di Eco-marathon ha un anno di tempo per progettare, costruire e far marciare un veicolo, con una squadra che cambia quasi interamente ogni stagione. Il gruppo motopropulsore elettrico, motore, inverter, batteria, è la parte più rischiosa del progetto: la più costosa, la più controllata dai commissari e quella che fa fallire più team ai controlli tecnici. Questa guida fornisce un metodo per sceglierlo.
L'essenziale
- Il regolamento della competizione viene prima di tutto: stabilisce la tensione massima, le protezioni e i controlli obbligatori.
- Il motore e l'inverter si scelgono insieme: un inverter deve essere in grado di pilotare il motore scelto.
- La batteria è spesso l'elemento più pesante e più controllato; la sua progettazione richiede tempo.
- La telemetria fa risparmiare tempo a ogni prova e trasmette il sapere al team successivo.
Il regolamento prima di tutto
Ogni competizione pubblica un regolamento che disciplina il sistema di trazione: tensione massima, isolamento, interruttori di emergenza, monitoraggio dell'isolamento, indicatori di tensione presente, protezione della batteria. Queste regole cambiano da una stagione all'altra. Leggete la versione dell'anno prima di qualsiasi progettazione e prevedete la documentazione che i commissari richiederanno.
Il motore
Il motore si sceglie in base alla coppia e alla velocità di cui l'auto ha bisogno alla ruota, tenendo conto della trasmissione. I team spesso esitano tra un motore centrale con differenziale e più motori nelle ruote o vicino alle ruote, che permettono di ripartire la coppia tra le ruote. La seconda soluzione è più performante ma molto più complessa da mettere a punto. Per comprendere le tecnologie, consultate le nostre guide sulla differenza tra PMSM e BLDC e sui motori a magneti interni.
L'inverter
L'inverter, chiamato controller su un due ruote, pilota il motore. Deve supportare la tensione della batteria, erogare la corrente della coppia desiderata e leggere il sensore di posizione del motore. Un team ha tutto l'interesse a scegliere un inverter la cui regolazione sia documentata e accessibile, piuttosto che una scatola nera. Per capire cosa fa, consultate le nostre guide sul controllo vettoriale, sul regolatore di corrente e sul deflussaggio.
La batteria
La batteria è l'elemento che richiede più lavoro: scelta delle celle, assemblaggio, raffreddamento, BMS, protezioni, controlli. È anche quello che pesa di più. La sua capacità si calcola sulla prova più lunga, spesso l'endurance, con un margine. Consultate le nostre guide per leggere la scheda tecnica di una cella e sul bilanciamento tramite il BMS.
La telemetria e il bus CAN
Tutti gli elementi, inverter, BMS, sensori, cruscotto, dialogano in genere tramite bus CAN. Registrare questi scambi a ogni prova permette di comprendere un'interruzione, regolare l'auto e lasciare al team successivo dei dati anziché dei ricordi.
Il banco prima della pista
Validare il motore e l'inverter su un banco prima di montarli nell'auto fa risparmiare settimane: vi si regola l'inverter, si misura la coppia e il surriscaldamento, senza rischiare l'auto. Consultate la nostra guida sulla misurazione su banco prova motore.
Cosa fa Rage per le scuole
Lavoriamo con le scuole di ingegneria, i team studenteschi e i laboratori: controller, BMS, telemetria, prove su banco o su circuito. Consultate la nostra pagina scuole di ingegneria e ricerca. Come i team, puntiamo a una performance misurata: il nostro RM-X detiene il record mondiale di velocità per monopattini, a 173 km/h misurati su circuito.
Il consiglio dell'officina
Fate girare la catena di trazione il prima possibile, anche su un telaio provvisorio o un banco. Accendere l'inverter per la prima volta poche settimane prima della competizione non lascia alcun margine per correggere un problema.
Domande frequenti
Conviene progettare il proprio inverter o acquistarne uno?
Progettare un inverter è un progetto a sé stante. Per un team che inizia con l'elettrico, un inverter esistente e ben documentato lascia il tempo di lavorare sul resto dell'auto.
Un motore o più motori?
Un solo motore con differenziale è più semplice da mettere a punto. Più motori permettono di ripartire la coppia tra le ruote, ma richiedono molta più regolazione e software.
Come trasmettere il sapere al team successivo?
Tramite i dati e la documentazione: registrazioni di ogni prova, regolazioni dell'inverter, schemi aggiornati. Un'auto senza dati costringe il team successivo a reimparare tutto.
Rage può accompagnare un team?
Sì: forniamo controller, BMS e telemetria, e possiamo effettuare le prove su banco o su circuito. Presentateci il vostro progetto dalla nostra pagina scuole.