EO

Formule E als proeftuin voor toekomstige technieken

27 september 2018 om 12:49 uur

Elk raceteam heeft twee coureurs. Hier Daniel Abt met nummer 66 namens het team van Audi Sport ABT Schaeffler (foto: Audi MediaCenter).

Zeker zo indrukwekkend als de formule 1 vanuit een technisch perspectief is de – stille- formule E. De formule 1 adepten zullen voorlopig nog wel hun oordopjes willen meenemen naar het circuit, maar de opmars van elektronisch vervoer lijkt niet te stuiten. De Formule E is in elk geval interessant voor bedrijven die hun technologie voor elektrisch vervoer willen verfijnen.

 

Je waant je in Monaco waar het straatbeeld is omgetoverd in een racecircuit. Coureurs die met hun snelle auto's in de stad aan de Middellandse zee op smalle en bochtige wegen strijden om een podiumplek. Toch klopt er iets niet. In het vorstenstaatje trakteren de wagens je op een aanzwellend en bijna onheilspellend gebrul lang voordat je ze ziet rijden. Waarna, in een flits, het geluid weer verstomt. Totdat de volgende om de hoek komt. We hebben het hier echter niet over de Formule 1. Nee, dit is de Formule E. Een straatrace voor elektrische auto's. Muisstil op slippende banden na. Voor de liefhebbers van ronkende motoren misschien een tekortkoming maar op het gebied van snelheid, innovatie en techniek zeker zo indrukwekkend.

 

Aanleiding voor de race

De wereldwijde elektrische race is een relatief nieuw FIA-kampioenschap met eenzitters die uitsluitend op elektrische energie rijden. Hiermee wil de FIA (Fédération Internationale de l'Automobile) met partners een visie neerzetten voor de toekomst van de auto-industrie. Het idee is dat daarmee de R&D rond de elektrische auto en de algemene belangstelling voor deze auto's versnelt en dat het duurzaamheid bevordert.

 

Audi Sport ABT Schaeffler

Tijdens het afgelopen seizoen deden er tien teams mee aan de races. Elk team heeft twee bestuurders. Voor Audi zijn dat Daniel Abt en voormalig formule 1 coureur Lucas di Grassi. Daarnaast heeft elk team twee auto's. Behalve het geluid is er namelijk nog een groot verschil. Het bereik van de auto en de laadtijd van de batterij zijn nog niet toereikend. De coureur moet daarom tijdens de pitstop wisselen van auto.


Het Duitse Audi werkt samen met technologiepartners. Een daarvan is Würth Elektronik eiSos (WE). Mevrouw Wagner, hoofd technologiepartnerschappen op het gebied van e-mobiliteit bij WE geeft daarvoor de volgende verklaring. "De formule E is hèt symbool voor e-mobiliteit. Een van de snelst en economisch meest aantrekkelijke groeiende bedrijfssectoren van de toekomst. Voor ons, als fabrikant van elektronische en elektromechanische componenten, was het de perfecte match om de toekomstige behoeften van componenten te ontwikkelen. We zijn ervan overtuigd dat e-mobiliteit staat voor een schoner milieu en duurzaamheid. Door dat te koppelen aan de gevraagde hoge prestatie en efficiëntie van de formule E versnellen wij de toekomst".

   

Testlab

De bestuurder di Grassi kan zich daar wel in vinden. Volgens hem vinden bij de formule E geavanceerde ontwikkelingen plaats voor toekomstige commerciële toepassingen op het gebied van e-mobiliteit, zoals in e-bikes, elektrische auto's en vrachtwagens. "Het team experimenteert op allerlei gebieden zoals technologie voor batterijen of motoren, elektrische componenten, connectiviteit of dataoverdracht", zegt hij tijdens een interview.


Als voorbeeld geldt dat de capaciteit van de batterij in vijf jaar bijna is verdubbeld van 28kWh naar 54 kWh. "Om die ontwikkelingen mogelijk te maken gebruiken we het racecircuit als testlab voor onze componenten in extreme omstandigheden", vervolgt Wagner. Op een recht stuk accelereren de auto's met 3,5 g. De ontwikkelaars houden voor hun componenten echter rekening met 50 g vanwege de schokken die optreden in de bochten, op de curbs (de hobbelige randen buiten de baan) of misschien zelfs door een aanrijding.

 

Elektrisch contact

Vanwege de gemaakte afspraken met Audi vallen de meeste ontwikkelingen onder strikte geheimhoudingsverklaringen (NDA's). Nu het vierde seizoen is afgelopen kan WE wel een tipje van de sluier oplichten. Als voorbeeld haalt Wagner de bevindingen met de Redcube terminal-serie aan die tijdens het tweede raceseizoen op de frequentieregelaars is ontworpen.


De grote accu, verantwoordelijk voor bijna een kwart van het gewicht van de auto, dwingt de technici om zo efficiënt mogelijk om te gaan met de resterende beschikbare ruimte. Dat geldt tot in het kleinste detail. Zelfs voor de elektrische contacten tussen verschillende PCB's op een frequentieregelaar.
Compact Dynamics ontwikkelt de elektronica voor de racewagen. Deze dochtermaatschappij van Schaeffler moet ervoor zorgen dat de elektrische verbindingen tussen de printplaten geen hindernis vormen als er bij een maximum temperatuur van 80 graden piekstromen van 500 Aeff en een continue stroom van 300 Aeff doorheen lopen.

 

Het ontwikkelteam van Compact Dynamics en de specialist voor elektronische componenten bij WE zijn het dan ook roererd met elkaar eens als het om strenge mechanische eisen, beperkte ruimte en hoge stromen gaat: "Een ‘press fit' verbinding is in deze situatie voor de Redcube terminal geschikter dan een gewone soldeerverbinding. De geleidende eigenschap van koper ligt een factor 20 hoger dan die van soldeermaterialen. Dat maakt de contactweerstand bij een ‘press fit' verbinding een factor 3 a 4 gunstiger. De hoge wrijving tijdens het persen zorgt voor een vervorming van het materiaal waardoor een homogene en gasdichte verbinding ontstaat". Dat zijn echter niet de enige redenen.

fPromofoto verstrekt door de organisatie

 

Koude soldeerverbinding

"Elke elektronicaontwikkelaar is bekend met het probleem van ‘koude soldeerverbindingen' door een te lage temperatuur of doordat de verbinding is bewogen voordat het is afgekoeld. De hoge weerstand van de verbinding veroorzaakt storingen en is bros. Tijdens de races hebben we een soortgelijk probleem ondervonden", vervolgt de specialist van WE.


"De overdracht van hoge elektrische stroom genereert veel warmte. Dit leidt tot thermische uitzetting van aan elkaar gesoldeerde componenten op de plaats van de soldeerverbinding. De verschillende uitzettingscoëfficiënten van de aansluitcomponenten (pin, soldeer, via) en de veel grotere doorsnedes in vergelijking met de signaaldragende componenten zorgden op langer termijn voor vermoeiingsverschijnselen van het materiaal op de soldeerlocatie. Dit resulteerde in een ‘koude soldeerverbinding', die uiteindelijk op lange termijn niets meer is dan een vermoeiingsfractuur. Dit probleem bestaat niet bij een ‘press fitt' verbinding. De aan elkaar gelaste componenten - de koperen legerings-pin en de koperen via - hebben dezelfde uitzettingscoëfficiënten. Onze testen hebben aangetoond dat warmte de geperste zone zelfs veerkrachtiger en sterker maakt. Bovendien neemt de contactweerstand af gedurende de levensduur van het onderdeel".

 

Tweede generatie

Vanaf het vijfde seizoen zullen er nieuwe auto's van de tweede generatie rijden. De Gen2 auto's zijn sneller en krijgen een verdubbeling van de energieopslagcapaciteit en het bereik, met behoud van gewicht en volume. Onder de motorkap neemt het vermogen met 50 kW toe naar een maximum van 250kW waardoor snelheden van 280 km/u haalbaar zijn. Dat betekent dat de coureurs een volledige raceafstand zullen afleggen met hogere snelheden zonder een mid-race carruil te maken. Dat vraagt opnieuw om een nieuwe aanpak, voor de coureur, het team en de techniek.


Volgens di Grassi vraagt het nieuwe seizoen weer veel van de betrouwbaarheid van de hardware en van de efficiëntie van het rijden. "Gedurende het jaar geldt er een ‘hardwarefreeze'. Tussentijdse ontwikkelingen zijn niet toegestaan", zegt hij. "Software updates en aanpassingen van configuraties mogen wel. Daarnaast blijven we natuurlijk werken aan het optimale rijgedrag". Dat maakt het zo mooi. De combinatie van mens en techniek. In die zin verandert er eigenlijk niets vergeleken met de formule 1.

 

Dit artikel is mede mogelijk gemaakt dankzij de volgende personen van Würth Elektronik eiSos : Oliver Opitz (Technisch Coördinator Formule E), Marion Wagner (Hoofd Technologie partnerschappen) en Christopher Becht (Hoofd Digitale Communicatie).

 

Kennis: IE Motoren

ie4Het realiseren van concrete energiebesparing en CO2-reductie door het toepassen van efficiënte aandrijfsystemen is een hot topic. Elektromotoren bepalen nu circa 69% van het elektriciteitsgebruik in de industrie. Door inzet van efficiënte elektrische aandrijfsystemen wordt geschat, dat het energieverbruik met 20 tot 30 procent kan worden verlaagd. Om dit te realiseren zijn op Europees niveau richtlijnen in werking getreden. De richtlijn voor energiezuinige elektromotoren (LOT 11) is al sinds 16 juni 2011 van kracht. Hiermee werd een eerste stap gezet naar een hoger efficiency-niveau voor IE motoren. Sinds januari 2015 is de EU- richtlijn verder aangescherpt en per januari 2017 volgt de volgende stap. 

 

White papers

whitepapersDownload hier white papers over het thema Aandrijven, regelen en besturen

 

 

 

Het eDrive systeem: een eenvoudige oplossing voor het testen van hybride aandrijvingen

Deze white paper behandelt alle variabelen die van belang zijn voor het meten en testen van hybride voertuigen en laat zien dat het eDrive systeem een geschikte  oplossing is; zelfs voor de meest complexe testbanken voor hybride aandrijvingen.

Download de white paper van HBM

 

Hoe machines en installaties worden voorbereid op verbinding met het IoT

De industriële-automatiseringswereld is versmolten met de eerste generatie IT-technologie. Dit was een voorwaarde voor de volgende stap naar Industrie 4.0: het netwerk van intelligente componenten in het Internet of Things.

 Download de white paper van Eaton 

  

13 veel voorkomende oorzaken van motorstoringen

Deze white paper laat zien hoe de 13 meest voorkomende oorzaken van het defect raken van de isolatie van wikkelingen en van lagers van tevoren kunnen worden vastgesteld.

Download de white paper van Fluke

  

Machineautomatiseringsconcepten die innovatie voor een gedigitaliseerde productie mogelijk maken

Om de uitdagingen van de gedigitaliseerde industriële toekomst het hoofd te kunnen bieden, automatiseren we machines met volledig schaalbare en naadloos herbruikbare technologieën.

Download de white paper van Omron

 

Push-In Plus-techniek

Bij het bouwen van een besturingspaneel is het aanbrengen van de bedrading bijna altijd een tijdrovende en kostbare klus. Met de gepatenteerde ‘Push-in Plus' techniek van Omron wordt die bedradingstijd met 60% gereduceerd.  

Download de white paper van Omron

 

Inspectiesystemen voor producttraceerbaarheid

De mogelijkheid om individuele producten in de toeleveringsketen naar de consument te traceren, wordt steeds belangrijker voor producenten van voedingsmiddelen, dranken, tabak en farmaceutische producten, geassocieerde machinebouwers en engineeringbedrijven. Het doel is om de immense markt van namaakproducten te bestrijden en/of te voldoen aan de vraag naar informatie door consumenten (van ‘boer tot bord').

Download de white paper van Omron

 

Van werkvloer tot directieniveau

Voor producenten zijn er steeds meer redenen om besturingssystemen voor afzonderlijke productielijnen en -apparatuur te integreren. De technologische ‘magie' om dit te realiseren is sneller, eenvoudiger en intelligenter dan ooit.

Download de white paper van Omron

   

Kosten verlagen door elektrische problemen en motorproblemen in fabrieken op te lossen

Simpele storingen kunnen hele productielijnen stilleggen. Zelfs het simpelweg vervangen van een zekering kan een half uur duren. Alleen al productieverlies kan in sommige industrieën wel 1000 euro per minuut kosten, en ergens anders kan een storing in zelfs een relatief klein onderdeel betekenen dat een hele partij tijdens de productie verloren gaat. 

Download de  white paper van Fluke

  

IXM: sneller uitrollen  van netwerken

De nieuwste trend in moderne industriële omgevingen is de snelle inzet en flexibiliteit van een netwerktopologie. het opwaarderen van de firmware en het instellen van de configuratie is een uitdagende taak, voor zowel IT'ers als system integrators. Advantech introduceert de eerste serie switches om het uitrollen en configureren van netwerken sneller en efficiënter te maken.

Download de white paper van Advantech

  

Selectie van proportionele regelventielen

Proportionele ventielen bieden een prijsgustige en compacte oplossing voor het regelen van flow of druk bij relatief lage flow-snelheden. Er zijn veel verschillende ontwerpen en stijlen voor uiteenlopende drukken en stroomsnelheden, met elektrische of elektropneumatische aansturing. Bij het kiezen van het juiste ventiel voor een toepassing is het belangrijk om de vereisten voor die toepassing De white paper leidt je door de belangrijkste overwegingen die van toepassing zijn voor de selectie van proportionele ventielen, om zo een weloverwogen keuze te kunnen maken.

Download de white paper van Asco

 

Motoren beveiligen voor de IE3 revolutie

Wat de ErP betekent voor schakel- en beveiligingssystemen en elektromotoren (white paper van Eaton)