#Energi #Vareproduksjon

SINTEF og Revolve NTNU bygger egen vekselretter til Norges hurtigste elbil: NOVA

Revolve NTNU er en studentorganisasjon som hvert år designer, produserer, og deltar med to helelektriske racerbiler, en med sjåfør og en autonom, i verdens største ingeniørkonkurranse for studenter; Formula Student.

Prestisjetunge pallplasser

Konkurransen priser bilens dynamiske evner, men også studentenes evne til å finne forbedringspotensiale, utrede for løsninger, og designe et produkt som skal være pålitelig og presist.

Fjorårets resultater ble den gang organisasjons beste, med en andreplass på den prestisjefylte Formula Student Germany. Her slo studentene fra NTNU ut titalls veletablerte lag fra Europas største universiteter, mange av dem med støtte fra giganter som Audi, BMW og Porsche. 1 august tok laget igjen en 2.plass, denne gangen i Formula Student Austria. Den egendesignede vekselretteren, utviklet sammen med SINTEF, var et viktig bidrag til den sterke prestasjonen.

Elektriske biler i Norge og potensialet for forbrukerfleksibilitet

ATMOS og NOVA – 2018 og 2019 bilene

“ATMOS”, Revolve NTNUs 2018 bil er nemlig resultatet av flere tusen timer arbeid. Den har fire 35kW permanentmagnet synkronmotorer, en i hvert hjul tilkoblet en planetgirkasse, fire innkjøpte omformere, og en egendesignet batteripakke på 7.1 kWh.  Hele bilen veier til sammen kun 182 kg, som gjør at den kan akselerere fra 0 til 100 km/t på kun 2.2 sekunder.

2 Mai avduket Revolve NTNU bilen som skal overgå fjorårets bil; NOVA. Den inneholder flere nye løsninger som skal bringe den på verdenstoppen, men mest markant er at den inneholder fire egenlagde omformere, noe som krevde et spesielt samarbeid med SINTEF.

SINTEF og Revolve NTNU bygget egen vekselretter

Systemene på en bil som skal være optimert for svingete, raske baner lignende slalomløyper er det dessverre få av på markedet. Løsningen blir da ofte å heller lage det selv. I flere år har organisasjonen forsøkt å lage en bedre vekselretter enn hva som er kommersielt tilgjengelig, og endelig gikk det.

IGBT-teknologien brukt på det tidligere innkjøpte systemet skulle nå bli erstattet av et SiCMOS-basert, egendesignet system for å redusere størrelsen på passive komponenter og dermed drastisk senke systemvekt. Da kommer det som en selvfølge at studenter som forsøker seg på å utvikle en lettere, mindre, og mer effektiv trefaseomformer enn alternativene på markedet kommer til å møte på noen problemer på veien.

Første utgave ble møtt med løftede øyenbryn da problemene dens ble presentert for SINTEF Energis Kjell Ljøkelsøy. Konklusjonen fra møtet var et samarbeid mellom dem og Revolve NTNU var nødvendig. Siden dette første møtet har SINTEF Energi støttet prosjektet som teknisk konsulent, og dermed bidrat med både nødvendig utstyr og vært en støttespiller tilgjengelig for både dumme spørsmål og feilsøking under testforsøk, og alt imellom.

Mye testing, prøving og feiling

Derfra har omformeren blitt revidert flere ganger over flere år, og utviklingsteamet har opplevd alt fra styresignaler som har løpt løpsk, til “sirupstrege” transienter som fjernet alle fortrinn systemet var ment å ha. Denne prosessen introduserte selvsagt også teamet for høyfrekvente jordstrømmer og støy på det egenlagde testoppsettet, og dermed også en anselig mengde timer med feilsøking. I denne perioden har SINTEF Energi vært tilgjengelig på kort varsel, det være seg hverdag eller helg, også da systemet brått fungerte for første gang, til stor jubel!

Kun i løpet av det siste året har organisasjonen opplevd den umiddelbare forbedringen som var forventet av systemet. I løpet av høstsemesteret ble en endelig prototype for driverkretsen designet, produsert og testet. Forskere ved SINTEF Energi, Kjell Ljøkelsøy og Bendik Nybakk Torsæter, har god erfaring med kraftelektronikk, og med deres hjelp ble det validert gjennom dobbelpulstesting at systemet var både stabilt, og til de grader hurtig. Svitsjehastighetene ble økt med en faktor på 5, slik at svitsjetapene ble redusert tilsvarende. Ledetapene sto for tur, og i starten av 2019 ble det etterhvert klart at hele vekselretteren måtte redesignes for å bruke parallellkoblede transistorer for å imøtekomme effektkravet gitt av data fra tidligere konkurranser. Heldigvis har SINTEF Energi erfaring med parallelkoblet transistorstyring, som gjorde at Revolve NTNU slapp å hoppe gjennom de samme ringene som SINTEF hadde gjort mange år tidligere.

Det endelige systemet er vist under, oppdelt som to kort, hvorav det til høyre står for grensesnittet mot de andre systemene, samt kondensatorer og en analog sikringskrets, og det til venstre inneholder driverkretsene og de tolv transistorene på undersiden.

Vekselretter

Revolve NTNU takker for hjelpen, og gjør seg klar til å slutteste systemet som nå skal styre Norges hurtigste elbil.

Oppsummerende karakteristikker

  • To-nivås VSI med parallellkoblede SiCMOS transistorer
  • Vekt: 4 kg
  • Effekt: 32 kW
  • Volum: 2.95 liter, ferdig integrert
  • Svitsjefrekvens: 24 kHz

0 comments on “SINTEF og Revolve NTNU bygger egen vekselretter til Norges hurtigste elbil: NOVA

Legg inn en kommentar