Formule Student en schoolprojecten: de juiste elektrische aandrijflijn kiezen
Een team van Formula Student of Eco-marathon heeft een jaar de tijd om een voertuig te ontwerpen, te bouwen en te laten rijden, met een team dat bijna volledig verandert per seizoen. De elektrische aandrijflijn, inclusief motor, omvormer, batterij, is het meest risicovolle onderdeel van het project: het is het duurste, het meest onder toezicht van de jury, en het onderdeel dat de meeste teams laat falen tijdens de technische controles. Deze handleiding geeft een methode om de juiste aandrijflijn te kiezen.
Het belangrijkste
- De regels van de competitie zijn van het grootste belang: ze bepalen de maximale spanning, de verplichte beveiligingen en de controles.
- De motor en de omvormer moeten samen worden gekozen: een omvormer moet geschikt zijn om de gekozen motor aan te sturen.
- De batterij is vaak het zwaarste en meest complexe onderdeel; het ontwerp ervan kost veel tijd.
- De telemetrie bespaart tijd bij elke test en geeft de opgedane kennis door aan het volgende team.
Eerst de regels
Elke competitie publiceert een reglement dat het aandrijfstelsel reguleert: maximale spanning, isolatie, noodstops, isolatiebewaking, indicatoren voor aanwezigheid van spanning, batterijbescherming. Deze regels kunnen van seizoen tot seizoen veranderen. Lees de versie van het betreffende jaar voordat u iets ontwerpt, en zorg ervoor dat u de documentatie heeft die de commissarissen kunnen vragen.
De motor
De motor wordt gekozen op basis van het koppel en de snelheid die de auto nodig heeft per wiel, rekening houdend met de aandrijving. Teams aarzelen vaak tussen een centrale motor met differentieel en meerdere motoren in of nabij de wielen, waardoor het koppel over de wielen kan worden verdeeld. De tweede oplossing is krachtiger, maar veel complexer om te ontwikkelen. Om de technologieën te begrijpen, zie onze handleidingen over het verschil tussen PMSM en BLDC en over motoren met interne magneten.
De omvormer
De omvormer, ook wel controller genoemd bij een tweewieler, stuurt de motor aan. Hij moet de spanning van de batterij verwerken, de stroom leveren die nodig is voor het gewenste koppel en de positie sensor van de motor uitlezen. Een team heeft er alle baat bij om een omvormer te kiezen waarvan de instellingen gedocumenteerd en toegankelijk zijn, in plaats van een "black box". Om te begrijpen wat hij doet, zie onze handleidingen over vectorbesturing (FOC), de stroomregelaar en veldverzwakking.
De batterij
De batterij is het onderdeel waar het meeste werk aan besteed wordt: keuze van de cellen, assemblage, koeling, BMS (Battery Management System), beveiligingen, controles. Het is ook het zwaarste onderdeel. De capaciteit wordt berekend op basis van de langste afstand, vaak een endurance test, met een marge. Zie onze handleidingen voor het technische fiche van een lithiumcel en over het balanceren via het BMS.
De telemetrie en het CAN-bus systeem
Alle componenten, zoals de omvormer, het batterijbeheersysteem (BMS), de sensoren, het dashboard, communiceren doorgaans via een CAN-bus. Het registreren van deze communicatie bij elke test helpt om problemen te identificeren, de auto af te stellen en de volgende ploeg data te geven in plaats van alleen herinneringen.
De voorbank voor het circuit
Het testen van de motor en de omvormer op een testbank voordat u ze in de auto installeert, bespaart weken: op de testbank wordt de omvormer afgesteld, het koppel en de warmteontwikkeling worden gemeten, zonder het risico voor de auto. Bekijk onze handleiding over het meten op een motortestbank.
Ce que fait Rage pour les écoles
We werken samen met technische universiteiten, studententeams en laboratoria: controllers, batterijbeheersystemen (BMS), telemetrie, tests op testbank of op circuit. Bekijk onze pagina technische universiteiten en onderzoek. Net als de teams streven wij naar meetbare prestaties: onze RM-X bezit het wereldrecord voor snelheid bij elektrische scooters, met een snelheid van 173 km/u, gemeten op een circuit.
Werkplaats tip:
Zorg ervoor dat de aandrijflijn zo vroeg mogelijk functioneert, zelfs op een tijdelijk chassis of een testbank. Het voor het eerst inschakelen van de omvormer enkele weken voor de competitie laat geen ruimte om eventuele problemen op te lossen.
Veelgestelde vragen
Is het beter om zelf een omvormer te ontwerpen of er een te kopen?
Het ontwerpen van een omvormer is een project op zich. Voor een team dat net begint met elektrische voertuigen, biedt een bestaande, goed gedocumenteerde omvormer de mogelijkheid om zich te concentreren op de rest van het voertuig.
Een motor of meerdere motoren?
Een enkele motor met differentieel is eenvoudiger te optimaliseren. Meerdere motoren maken het mogelijk om het koppel over de wielen te verdelen, maar vereisen aanzienlijk meer afstelling en software.
Hoe kan kennis worden overgedragen aan het volgende team?
Door middel van data en documentatie: registraties van elke test, instellingen van de omvormer, actuele schema's. Een voertuig zonder data dwingt het volgende team om alles opnieuw te leren.
Kan Rage een team ondersteunen?
Ja: wij leveren controllers, batterijbeheersystemen (BMS) en telemetrie, en we kunnen tests uitvoeren in de laboratoriumomgeving of op het circuit. Presenteer uw project aan ons via onze pagina voor scholen.