Nederland proeftuin voor slim verkeer

Dankzij het batterijmanagementsysteem
kan
de 21Connect de accu’s
optimaal benutten.
en de verliezen beperkt blijven. Het maximumrendement
van de 21Connect-motor
ligt daarmee op maar liefst 98 procent.
Eciënt is ook de elektrische installatie
aan boord, die naast de besturing met name
de verzameling van auto- en omgevingsparameters
omvat. Ten opzichte van de vorige
deelname is het benodigde vermogen teruggebracht
van 35 naar 16 W. Meer dan een
halvering dus, en gemiddeld een besparing
van zo’n twee procent op de totale consumptie
van de auto. Dit hebben we gerealiseerd
door een slim elektrisch ontwerp, inclusief
de reductie van het aantal relais en de verplaatsing
van de computer voor dataverwerking
naar de volgauto, waar zich het strategisch
centrum bevond.
Verder zijn we overgestapt van Li-polymeer-
naar Li-ionbatterijen, die een hogere
capaciteit hebben bij een lager gewicht. Het
accupakket telt 38 cellen, met in totaal ruim
5,1 kWh aan capaciteit.
Hoogtekaart
Een cruciale rol is weggelegd voor het batterijmanagementsysteem
(BMS), ontwikkeld
door ingenieursbureau 3T (zie kader).
Dit systeem wordt al sinds 2007 ingezet en
aangepast bij elke generatie van de auto. De
hoofdfunctie van het BMS is het bewaken
van de veiligheid, maar het is ook essentieel
voor de prestaties van de auto.
Het enorme accupakket bevat veel energie
en dat kan in geval van disfunctioneren gevaar
opleveren. Dat is gelijk ook een nadeel
van Li-ionbatterijen: die zijn wat betreft veiligheid
kritischer dan de Li-polymeervariant.
Als het accupakket te ver wordt opgeladen,
ontstaat brandgevaar door oververhitting.
Bij het te ver leegtrekken van de batterijen
ontstaat kans op het ‘verkeerd om’ laden van
de lege cellen met opnieuw brandgevaar tot
gevolg. Dit overkwam twee teams tijdens de
race. Om dit soort problemen te voorkomen,
worden doorgaans ruime veiligheidsmarges
aangehouden. Dat gaat ten koste van de beschikbare
capaciteit. Met een BMS dat de
ontladingscurves van de accu’s kent, zijn veel
strakkere marges te gebruiken en zijn de batterijen
dus veel beter te benutten.
Het BMS is echter ook essentieel bij de
planning en daarmee voor het succes van de
rit. De zonnerace draait namelijk niet zozeer
om topsnelheid als wel om strategie. Op topsnelheid
verbruikt de auto veel meer (2,5 kW
aan vermogen bij 135 km/uur) dan de zonnecellen
kunnen leveren (gemiddeld 0,9 kW,
maximaal 1,3 kW). Daartegenover staat dat
de batterijen bij aanvang van de race vol zijn
en op het eind volledig leeg leeggetrokken
mogen zijn. Aan de nish in Adelaide bleek
de Twentse accu op 100 Wh na (twee pro-
cent van de maximale capaciteit) leeg. Niet
veel teams durfden het aan om zo ‘scherp
aan de wind te zeilen’ met hun batterijcapaciteit,
want het schrikbeeld van een auto
die in het zicht van de nish stilvalt, was in
voorgaande jaren al eens bewaarheid.
De strategie uitstippelen gaat aan de hand
van een automodel dat het rijgedrag beschrijft
afhankelijk van energieopname en
omstandigheden. Behalve uit het BMS komt
de input ook uit de weersvoorspelling (met
name over bewolking en wind; dit keer was
RTL-weervrouw Helga van Leur lid van het
Twentse raceteam), uit een hoogtekaart van
het traject (bijvoorbeeld om stilvallen op een
helling te voorkomen) en uit informatie over
andere obstakels (cattle grids, de bebouwde
kom, et cetera). Het streven is om de optimale
kruissnelheid te vinden en zo veel mogelijk
met constante snelheid te rijden, want
accelereren en afremmen kost extra energie.
Sponsoring
Solar Team Twente kan altijd rekenen op een aanzienlijke sponsoring van bedrijven en
kennisinstellingen, met name in de vorm van materialen. 3T brengt al sinds 2007 kennis
en expertise in op het gebied van de elektronica. Zo’n stabiele kennisbron komt goed
van pas voor een team dat elke twee jaar compleet nieuw wordt samengesteld.
De bijdrage van 3T aan de ontwikkeling van het batterijmanagementsysteem (BMS)
heeft in de loop der jaren weer nauwe raakvlakken gehad met het werk voor rijwielfabrikant
Sparta. 3T ontwikkelt onder meer de elektronica voor de besturing in elektrische
etsen, inclusief het BMS voor NiMH-accu’s. De ervaring opgedaan met het
Solar Team-BMS is toegepast in het nieuwe Li-ionsysteem van Sparta. Zo is de kennis
rond nauwkeurige accucapaciteitsbepaling in de zonneauto terug te vinden in het batterijmanagementsysteem
van de nieuwe Sparta Ion. Weliswaar zijn elektrische etsen
minder kritieke applicaties omdat ze niet de extremen van (te) volle en helemaal lege
accu’s opzoeken, maar bewaking van de veiligheid is ook hier essentieel. In de accu voor
de Ion bevat daarom elk van de zeven of tien cellen een BMS-printje dat nauwkeurig de
spanning en temperatuur bewaakt. Ook wat betreft actieve balancering van de cellen is
er bij 3T kruisbestuiving tussen de massa- en de special-toepassing.
3 | 49