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Le misurazioni della coppia nel mondo reale permettono alla competizione delle auto elettriche di diventare virtuale

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Gli ingegneri studenti stanno usando un sensore di coppia appena lanciato per prevedere l'efficienza energetica di un'auto elettrica da competizione.

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I giovani tecnologi dell'Università di Sheffield hanno alleviato la loro delusione per la cancellazione da parte di Covid della Shell Eco Challenge Rally, sviluppando invece uno strumento di simulazione al computer per prevedere l'efficienza energetica delle auto elettriche

L'università ha una lunga associazione con la Shell Eco Challenge, in cui le squadre di studenti di tutta Europa competono per vedere quale auto elettrica coprirà la maggiore distanza con una singola carica. Così, quando Covid ha chiuso l'evento, piuttosto che abbandonare i loro sforzi, il Team Sheffield ha spostato la sua attenzione su un progetto correlato.

"Abbiamo sviluppato i nostri strumenti di simulazione al computer per prevedere l'efficienza energetica del nostro veicolo elettrico (EV)", dice la studentessa Lucy Edwards. "Questo ci ha permesso di calcolare il punteggio del nostro veicolo per la gara di 40 minuti/15 km"

Per contestualizzare la competizione, i veicoli Shell Eco EV raggiungono più di 800 km/kWh, mentre gli EV sulla strada oggi possono raggiungere solo 15 km/kWh (agli stessi 25 km/h). Gli EV della concorrenza sono naturalmente ultra leggeri, monoposto molto aerodinamiche e i piloti scelti in base al peso, mentre le loro controparti stradali sono più adatte per una giornata in famiglia. Tuttavia, la competizione dimostra il potenziale della propulsione elettrica e, nel corso degli anni, ha senza dubbio aiutato lo sviluppo della tecnologia.

Il coinvolgimento di Sheffield è extracurricolare ma fornisce una grande opportunità agli studenti di applicare ciò che hanno imparato nelle lezioni in un contesto pratico

Per costruire lo strumento di simulazione, gli studenti hanno usato la loro conoscenza della teoria ingegneristica per creare una rappresentazione matematica di tutte le perdite di energia presenti nell'auto. Una parte fondamentale dei dati era costituita dalle curve di efficienza del motore, che sono state ricavate utilizzando un banco di prova a doppio uso e un dinamometro per motori. Questo è stato sviluppato in-house e basato su un TorqSense SGR521, l'ultimo prodotto della Sensor Technology Ltd, specialisti con sede a Banbury, focalizzati sullo sviluppo di tecnologie di misurazione della coppia e del carico

Infatti, la Sensor Technology è un sostenitore regolare della Shell Eco Challengers; nel corso degli anni ha sostenuto diverse squadre dall'Europa continentale e ora una dal Regno Unito. "I team di studenti devono fondamentalmente eseguire molti test sui loro motori di azionamento e tracciare i risultati", spiega Mark Ingham della società. "In quanto tali, non sono davvero diversi dagli ingegneri di prova dei motori di tutto il mondo.

"Siamo di gran lunga il fornitore più attivo di tecnologia di misurazione della coppia e di esperienza per l'Eco Challenge. È molto gratificante sapere che diamo ai giovani ingegneri all'inizio della loro carriera una solida base in una materia così importante, a cui faranno appello per i decenni a venire"

Come le loro controparti professionali, i giovani ingegneri tendono a voler sviluppare un banco di prova che sia accurato e facile da usare. Di solito, hanno anche vincoli di spazio e di tempo, quindi vogliono un design compatto che sia veloce e facile da impostare per ogni test

"La nostra nuova gamma SGR510/520 soddisfa tutti questi requisiti", dice Mark. "È sul mercato solo da un paio di mesi, ma sta già dimostrando di essere uno dei preferiti nei laboratori di prova EV di tutto il mondo - e questo è un mercato in rapida crescita al momento"

Per la Shell Eco Challenge, le squadre di tutta Europa devono progettare e costruire le loro auto elettriche e i controller dei motori in-house. In genere, i propulsori sono basati su un motore brushless DC o PMSM - e sono necessari complessi algoritmi di controllo per un controllo di precisione. Questo richiede un'elettronica personalizzata, tipicamente basata su MOSFET e altri componenti a bassa perdita di potenza scelti con cura.

In effetti, le regole della Challenge sono tali che il controllore è incluso nel test del motore che viene fatto per ogni squadra. In effetti, le capacità di ogni pezzo di hardware sono quantificate in modo che le squadre possano vedere come si confrontano tra loro.

Lucy riassume l'anno del team: "Con gli strumenti e l'hardware che abbiamo sviluppato abbiamo ottenuto punteggi competitivi nelle competizioni. Naturalmente, stiamo tutti sperando che presto le restrizioni di Covid ci permettano di incontrare i nostri concorrenti faccia a faccia e competere auto contro auto. Quella sarà l'ingegneria del mondo reale al suo meglio"