Formula Student e projetos escolares: como escolher o sistema de propulsão elétrica ideal

Uma equipe de Fórmula Student ou Eco-maratona tem um ano para projetar, fabricar e testar um veículo, com uma equipe que muda quase completamente a cada temporada. O sistema de propulsão elétrica, que inclui o motor, o inversor, a bateria, é a parte mais arriscada do projeto: a mais cara, a mais fiscalizada pelos comissários e aquela que causa a reprovação de mais equipes nas inspeções técnicas. Este guia oferece um método para escolher os componentes.

O essencial

  • O regulamento da competição é primordial: ele define a tensão máxima, as proteções e os controles obrigatórios.
  • O motor e o inversor devem ser escolhidos em conjunto: um inversor precisa ser compatível para controlar o motor selecionado.
  • A bateria é frequentemente o componente mais pesado e o mais sujeito a regulamentações; seu projeto exige tempo e cuidado.
  • A telemetria economiza tempo em cada teste e compartilha o conhecimento com a equipe seguinte.

Primeiramente, as regras

Cada competição publica um regulamento que estabelece as diretrizes para o sistema de tração: tensão máxima, isolamento, disjuntores de emergência, monitoramento do isolamento, indicadores de tensão presente e proteção da bateria. Essas regras podem mudar de uma temporada para outra. Leia a versão do ano vigente antes de qualquer projeto e prepare a documentação que os comissários poderão solicitar.

O motor

A escolha do motor depende do torque e da velocidade que o veículo precisa na roda, levando em consideração a transmissão. As equipes frequentemente hesitam entre um motor central com diferencial e vários motores nas rodas ou próximos a elas, que permitem distribuir o torque entre as rodas. A segunda solução é mais eficiente, mas muito mais complexa de implementar. Para entender as tecnologias, consulte nossos guias sobre a diferença entre PMSM e BLDC e sobre os motores com ímãs internos.

O inversor

O inversor, também chamado de controlador em veículos de duas rodas, controla o motor. Ele deve suportar a tensão da bateria, fornecer a corrente necessária para o torque desejado e ler o sensor de posição do motor. Uma equipe tem tudo a ganhar ao escolher um inversor cujas configurações são documentadas e acessíveis, em vez de uma "caixa preta". Para entender o que ele faz, consulte nossos guias sobre controle vetorial (FOC), o regulador de corrente e o desmagnetização.

A bateria

A bateria é o componente que exige mais trabalho: seleção das células, montagem, refrigeração, BMS (Battery Management System), proteções, controles. É também o componente mais pesado. Sua capacidade é calculada com base no teste mais longo, frequentemente a prova de resistência, com uma margem de segurança. Consulte nossos guias para consultar a ficha técnica de uma célula e sobre o equilíbrio realizado pelo BMS.

A telemetria e o barramento CAN

Todos os componentes, como o inversor, o BMS (sistema de gerenciamento de bateria), os sensores, o painel de instrumentos, geralmente se comunicam através do barramento CAN. Registrar essas trocas em cada teste permite entender uma falha, ajustar o veículo e deixar para a próxima equipe dados concretos, em vez de apenas impressões.

A plataforma de testes antes da pista

Validar o motor e o inversor em um dinamômetro antes de instalá-los no veículo pode economizar semanas: nesse processo, ajustamos o inversor, medimos o torque e o aquecimento, sem correr o risco de danificar o veículo. Consulte nosso guia sobre medição em dinamômetro.

O que a Rage faz pelas escolas

Trabalhamos com escolas de engenharia, equipes estudantis e laboratórios: controladores, BMS (Battery Management System), telemetria, testes em bancada ou em circuito. Consulte nossa página escolas de engenharia e pesquisa. Assim como as equipes, nós buscamos um desempenho mensurável: nosso RM-X detém o recorde mundial de velocidade em scooter, atingindo 173 km/h, medida em circuito.

Dica para a oficina.

Coloque o sistema de transmissão em funcionamento o mais cedo possível, mesmo que seja em um chassi provisório ou em um suporte de teste. Ligar o inversor pela primeira vez algumas semanas antes da competição não deixa espaço para corrigir qualquer problema.

Perguntas frequentes

É melhor projetar seu próprio inversor ou comprar um pronto?

Projetar um inversor é um projeto complexo por si só. Para uma equipe que está começando na área de eletrônica, um inversor já existente e bem documentado permite que a equipe se concentre no restante do projeto do veículo.

Um motor ou vários?

Um único motor com diferencial é mais simples de configurar. Vários motores permitem distribuir o torque entre as rodas, mas exigem muito mais ajustes e software.

Como transmitir o conhecimento para a próxima equipe?

Com base nos dados e na documentação: registros de cada teste, configurações do inversor, diagramas atualizados. Um veículo sem dados obriga a equipe seguinte a reaprender tudo.

A empresa Rage pode fornecer suporte a uma equipe?

Sim: nós fornecemos controladores, sistemas de gerenciamento de bateria (BMS) e telemetria, e podemos realizar testes em bancada ou em circuito. Apresente seu projeto através da nossa página para escolas.