Laatste nieuws:

, 3 juni 2020 08:58

Nauwkeurigere vermogensanalyse aan de basis van snellere zonneauto met grotere actieradius

Solar Team Twente heeft de Yokogawa WT5000 Precision Power Analyzer gebruikt om alles uit het ontwerp van hun Red E zonneauto te halen. Dit maakte het team vorig jaar tot een geduchte kanshebber voor het winnen van de ultieme uitdaging voor raceauto's op zonne-energie: de tweejaarlijkse Bridgestone World Solar Challenge. Door de zeer harde wind werden ze echter uit de race geblazen. Nu is het wachten op hun volgende kans, in 2021…

 Foto: Martina Ketelaar '
Foto: Martina Ketelaar
1/1
Solar Team Twente was vastbesloten om in 2019 de 3000 km lange race dwars door Australië, van Darwin naar Adelaide, te winnen. Dit jonge team van studenten van de Universiteit Twente en de Saxion Hogeschool, met engineering skills op het gebied van aerodynamica, elektrotechniek, werktuigbouw en constructietechniek, nam in 2005 voor de eerste keer deel aan deze race en was met de negende plaats de hoogstgeplaatste nieuwkomer.
Om de World Solar Challenge te kunnen winnen, moet een raceauto zoveel mogelijk zonne-energie opwekken en de opgewekte elektriciteit zo efficiënt mogelijk omzetten in mechanische energie voor het aandrijven van de wielen. Daarbij is het zaak dat er zo weinig mogelijk energieverlies optreedt. Raceteams besteden dan ook veel aandacht aan het aerodynamische ontwerp om de windweerstand te minimaliseren. In het geval van Red E raceauto van Solar Team Twente is de totale windweerstand gelijk aan die van de buitenspiegel van een gewone auto. Het ultieme doel is om de bestuurder zo snel als mogelijk te laten racen, waarbij wel moet worden opgelet dat de accu's niet te snel leeg raken. Zo zal op trajecten waar de auto niet in het felle zonlicht rijdt de snelheid doorgaans moeten worden gematigd.
Er zijn vier belangrijke elektrische systemen in een zonneauto: de serie zonnepanelen, de accu en het bijbehorende managementsysteem, de omvormer (motoraandrijving), die de gelijkstroom van de zonnepanelen omzet in een driefasige wisselstroom die aan de motor wordt geleverd, en de motor zelf. Voor de elektrische stroomomzettingscircuits streefde het team naar een rendement van meer dan 99%.
"We waren op zoek naar die extra 1% rendement om ons een voorsprong op andere raceauto's te geven", zegt Rob Kräwinkel, lid van het team van elektrotechnische engineers. "Als je al op meer dan 95% efficiency zit, is het wegnemen van de laatste stukjes rendementsverlies een hele uitdaging. Je moet hiervoor op een gedetailleerd niveau kunnen kijken naar de kleinste afwijkingen in spanning of stroom. Dat betekent dat je een uiterst nauwkeurig en gevoelig vermogensmeetsysteem nodig hebt."
De vereiste nauwkeurigheid en precisie vond het team in de Yokogawa WT5000 Precision Power Analyzer. Deze is met name ingezet bij twee cruciale meettaken. De eerste betreft het valideren van de nauwkeurigheid van de ‘brandstofmeter': de on-board sensor die de laadtoestand van de accu meet. Dit systeem meet de stroom die vanuit de zonnepanelen in de accu stroomt en de stroom die uit de accu naar de motor stroomt. Op basis van de in- en uitgaande stromen kan de momentane lading in de accu worden berekend. Om dat goed te kunnen doen is een uiterst nauwkeurige continue meting van de stroomsterkte nodig. De andere taak waarvoor de WT5000 is ingezet, is het meten van het vermogen van het motorsysteem, inclusief de omvormer en de motor zelf, bij een reeks van ingangswaarden. Aan de hand van de hierbij verkregen meetgegevens kon het team het ontwerp verder verfijnen en het rendement stapsgewijs verbeteren. De hiervoor benodigde uiterst nauwkeurige vermogensanalyse bij een hoge bemonsteringsfrequentie kon met de WT5000 worden ingevuld.
Kräwinkel deed met de WT5000 ook een opmerkelijke ontdekking: "Het bleek dat de stroomsensoren in het brandstofcircuit een offset hadden, wat de metingen van de lading van de accu inherent onnauwkeurig maakten. Door voor deze offset te compenseren, konden we op basis van de vastgestelde acculading de bestuurder met een gerust hart een voor de wedstrijd essentiële extra 1 of 2 km actieradius bij een bepaalde snelheid meegeven."
De modulaire en uitbreidbare WT5000 heeft een gespecificeerde meetnauwkeurigheid van ±0,03%. De meetbandbreedte is 10 MHz voor de spanning en 5 MHz voor de stroom. De maximale bemonsteringsfrequentie van 10 Msamples/s is meer dan voldoende voor de benodigde dataverversingssnelheid voor validatie van het brandstofmeetsysteem van de Red E. Met de allerbeste isolatie, hoge ongevoeligheid voor ruis en geavanceerde filtermogelijkheden kunnen gebruikers met de WT5000 gelijktijdig metingen verrichten op maximaal zeven ingangen en deze bekijken op het hoge-resolutie 10,1" touchscreen.
"De WT5000 is een heel fijn instrument om te gebruiken; hij is intuïtief en het is gemakkelijk om je weg te vinden in de bediening", stelt Kräwinkel. "Het is ook gemakkelijk om het display in te stellen, zodat het precies de meetuitgangen toont waarin je geïnteresseerd bent. Zo konden we direct zien dat ons nieuwe ontwerp van de omvormer aanzienlijk beter presteerde dan een soortgelijk commercieel verkrijgbaar model."

Reacties

Er zijn nog geen reacties op dit artikel.

Hier kunt u een reactie plaatsen bij het bericht .
Uw e-mailadres zal niet op de website worden getoond.
Uw naam *
Uw E-mail *
Uw bericht *
 

Van onze partners meer (3)...

Rollon Lineairtechniek BV

DIS Sensors

Rotero Holland bv

ab op Twitter

TwitterlogoVolg ab nu ook op Twitter!

Onze accountnaam is: @aenb

Agenda meer (2)

29 oktober 2020 - Den Bosch
Engineering Event SAFETY
16 december 2020 - Den Bosch
Efficiënt Aandrijven Event

Geen nieuws meer missen?

Meldt u dan direct aan voor de gratis ab nieuwsbrief.

 

Knop nieuwsbriefMet de gratis ab nieuwsbrief wordt u wekelijks op de hoogte gehouden over het aandrijven en besturen nieuws. U ontvangt wekelijks het laatste nieuws en elke maand een themanieuwsbrief.

 

Direct aanmelden