EO

Nauwkeurigere vermogensanalyse aan de basis van snellere zonneauto met grotere actieradius

28 mei 2020 om 12:39 uur

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…


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."

 

Gerelateerd nieuws

Beter begrip van het gedrag van elektronen in plasma's

Beter begrip van het gedrag van elektronen in plasma's

Promovendus Bart Platier van de TU/e heeft een nieuwe op plasma gebaseerde productietechniek ontwikkeld voor belichtingsdiffusors, met behulp van plasma’s op lage temperatuur en onder atmosferische druk.…

Zonnig Coronanieuws: grotere opbrengst zonnepanelen door schone lucht

Zonnig Coronanieuws: grotere opbrengst zonnepanelen door schone lucht

Een onverwachte uitkomst van de Covid-19-pandemie is een vermindering van de luchtverontreiniging. In sommige steden in China lagen de sterftecijfers gedurende de lock-down zelfs lager dan ervoor: wetenschappers…

Veel energie te besparen bij CO2-afvang

Veel energie te besparen bij CO2-afvang

Een onderzoeksgroep aan de Nagoya University heeft een technologie ontwikkeld die de energie die wordt gebruikt om koolstofdioxide (CO2) op te vangen uit faciliteiten zoals thermische centrales drastisch kan besparen.…

Webshop

webshop

 

Gratis nieuwsbrief

EOL

 

Product van de maand

RSS
Nieuwe kleine transponderschakelaar CTM

De nieuwe CTM is heel klein en is geschikt voor elke radius vanaf slechts 15cm. Toch is het een volwaardige PL e - Cat....

Focus op

ABB BV
ABB BV

Machineveiligheid, systemen en componenten

B&R Industriële Automatisering BV *
B&R Industriële Automatisering BV *

Perfection in Automation

Elobau Benelux BV *
Elobau Benelux BV *

creating sustainable solutions

Pilz Nederland
Pilz Nederland

Voor industriële (veilige) automatiseringsoplossingen

Ringspann Benelux BV
Ringspann Benelux BV

Partner in aandrijf- en opspantechniek

Rotero Holland BV
Rotero Holland BV

Stappenmotor - Servomotor - Elektro Magneet

Download gratis engineering boeken

A gratis boeken downloaden

 

Agenda

14 juli 2020, online

Hannover Messe Digital Days

Een digitaal overzicht van actuele ontwikkelingen op het gebied van industrie, energie en logistiek en...

11 augustus 2020, Vianen

Masterclass Machineveiligheid XL

11, 12 , 18, 19 augustus 2020

19 augustus 2020, Vianen

Machineveiligheid in een dag

Meer agendapunten »