Formel Student och skolprojekt: Välj rätt eldriftssystem
Ett Formula Student- eller Eco-marathon-team har ett år på sig att designa, tillverka och köra ett fordon, med ett team som nästan helt byts ut varje säsong. Det elektriska drivsystemet, inklusive motor, omvandlare, batteri, är den mest riskfyllda delen av projektet: den dyraste, den som granskas mest noggrant av domarna, och den som oftast får team att misslyckas vid de tekniska kontrollerna. Denna guide ger en metod för att välja rätt komponenter.
Det viktigaste
- Reglerna för tävlingen är av största vikt: de fastställer den maximala spänningen, de obligatoriska skyddsanordningarna och kontrollerna.
- Motorn och styrenheten (omvandlaren) väljs alltid tillsammans: en styrenhet måste vara kompatibel med den valda motorn.
- Batteriet är ofta den tyngsta och mest reglerade komponenten, och dess design kräver tid.
- Telemetri hjälper till att spara tid vid varje test och överför kunskapen till nästa team.
Först och främst, reglerna
Varje tävling publicerar en förordning som reglerar elsystemet: maximal spänning, isolering, nödstopp, övervakning av isoleringen, indikatorer för närvaro av spänning, batteriskydd. Dessa regler kan ändras från säsong till säsong. Läs alltid den aktuella förordningen för det årtalet innan du börjar designa något, och förbered den dokumentation som tävlingsledarna kan komma att begära.
Motorn
Motorn väljs ut baserat på det vridmoment och den hastighet som bilen behöver vid hjulen, med hänsyn till transmissionen. Teamen tvekar ofta mellan en centralmotor med differential och flera motorer i eller nära hjulen, vilket möjliggör fördelning av vridmomentet mellan hjulen. Den andra lösningen är mer prestandaorienterad, men mycket mer komplex att utveckla. För att förstå teknikerna, se våra guider om skillnaden mellan PMSM och BLDC och om motorer med inre magneter.
Omriktaren
Omvandlaren, som kallas styrenhet på en tvåhjulig elfordon, styr motorn. Den måste klara batteriets spänning, leverera strömmen som motsvarar önskat vridmoment och läsa avgivaren för motorns position. Ett team bör välja en omvandlare vars inställningar är dokumenterade och tillgängliga, snarare än en "svart låda". För att förstå vad den gör, se våra guider om vektorstyrning, strömningsreglering och fältavmagnetisering.
Batteriet
Batteriet är den komponent som kräver mest arbete: val av celler, montering, kylning, BMS (batterihanteringssystem), skydd, kontroller. Det är också den tyngsta komponenten. Kapaciteten beräknas baserat på den längsta sträckan, ofta uthållighet, med en säkerhetsmarginal. Se våra guider för att läsa databladet för en cell och om balansering via BMS.
Telemetri och CAN-bussen
Alla komponenter, inklusive styrenhet, batterihanteringssystem, sensorer, instrumentpanel, kommunicerar vanligtvis via en CAN-buss. Att registrera dessa utbyten vid varje test möjliggör förståelse för eventuella problem, finjustering av fordonet och att lämna över data till nästa team istället för bara minnen.
Bänken framför banan
Att validera motorn och omriktaren på ett testbänk innan de monteras i bilen sparar veckor: där justerar man omriktaren, mäter vridmoment och värmeutveckling, utan att riskera bilen. Se vår guide om mätning på motorbänk.
Vad Rage gör för skolor
Vi samarbetar med ingenjörshögskolor, studentlag och laboratorier: styrenheter, batterihanteringssystem (BMS), telemetri, tester på bänk eller på bana. Se vår sida om ingenjörshögskolor och forskning. Precis som lagen strävar vi efter mätbar prestanda: vår RM-X innehar världsrekordet för hastighet på elscooter, med en uppmätt hastighet på 173 km/h på bana.
Tips för verkstaden.
Se till att drivlinan fungerar så tidigt som möjligt, även om det är på ett provisoriskt chassi eller en testbänk. Att starta omvandlaren (inverter) för första gången bara några veckor innan tävlingen ger ingen möjlighet att åtgärda eventuella problem.
Vanliga frågor
Är det bättre att designa sin egen styrenhet (omvandlare) eller köpa en färdig?
Att designa en omvandlare är ett projekt i sig. För ett team som är nytt inom elteknik, ger en befintlig och väl dokumenterad omvandlare tid att fokusera på resten av fordonet.
En motor eller flera?
En enda motor med differential är enklare att optimera. Flera motorer möjliggör att vridmomentet fördelas mellan hjulen, men kräver betydligt mer justering och mjukvara.
Hur kan kunskapen överföras till nästa team?
Genom data och dokumentation: inspelningar från varje test, inställningar för omvandlaren, uppdaterade scheman. En fordon utan data tvingar nästa team att lära om allt från början.
Kan Rage stödja ett team?
Ja: Vi levererar styrenheter, batterihanteringssystem (BMS) och telemetri, och vi kan utföra tester både i labbmiljö och på bana. Presentera ditt projekt för oss via vår sida för skolor.