Solar Car tävlar Outback

Den komplexa elektroniken i bilen måste dokumenteras exakt. Solcellsgeneratorer, Tracker (DC DC omvandlare) för att bunta energin förutom en lämplig Tracker-modul, motor och Motorcontroller-modul, lågspänningsbox och fordonselektronik – alla High-Tech-komponenter konstruerades, ritades och dokumenterades elektrotekniskt med EPLAN Electric P8. EPLAN Electric P8 hade precis lancerats på marknaden och eftersom Bochumarna alltid är bland de första när det gäller teknologi, var det självklart för Roland Libor: ”Här är endast den senaste teknologin tillräckligt bra”. Studenten hade tidigare använt EPLAN 21 och efter den första, av tillverkaren sponsrade, 5-dagars kursen var det självklart för honom: ”EPLAN Electric P8 är mycket bekvämare än föregångaren – den Windows-baserade ytan är absolut självförklarande och systemet är helt enkelt roligt att arbeta med.” 

Snabbt hittade han rätt i programvaran – skapade makron och komponenter, sparade elektrotekniska verkningsgrader samt den kompletta beställningsdatan för alla elektroniska komponenter, betecknade kablarna och deras längd samt vikt, skapade inre förbindningstabeller och apparatlistor samt motsvarande plintförbindningstabeller. Det färdiga kretsschemat i A0-format är mäkta imponerande – för här finns en mycket komplex och detaljerad illustration av samtliga komponenter i bilen. 

Maximal energi omvandlad
Den australiensiska solen är en mycket bra garant för att skapa så mycket energi som möjligt – ändå har den futuristiska designen på Solar World No. 1 även ett par dåliga sidor. Och det ordagrant, för om solen kommer bakifrån, då bildas det en skugga framtill pga bilens rundning. Spänningen blir lägre och därmed sjunker den elektriska effekten. Men även här har de smarta Bochumarna en intelligent lösning: S.k. Tracker, 11 st., reglerar den maximala Power Point (effektpunkten). På så sätt multipliceras hela tiden den högsta spänningen med maximal ström, för att utnyttja den högsta möjliga effekten i solcellsgeneratorn. Optimalt är 1,7 kW. Den som nu tror att solcellsgeneratorfältens uppdelning via Tracker är slumpvis vald, är helt fel ute. Solcellsfältens position har anpassats speciellt till solens rörelse i Australien – därmed kan en faktisk topphastighet på ca 120 km/h uppnås. Den gula bilen kan därmed även tävla med Roadtrains, ca 50 m långa lastbilar, som tillsammans kör genom Outback utan att ta hänsyn till något eller någon. Ett extra integrerat batteri-Management-system övervakar temperatur och spänning under körningen, och skickar en signal om separat avstängning till Tracker-modulen, för att inte överskrida batteriernas maximala spänning på 117 Volt. På så sätt säkerställs att inget exploderar pga för mycket kraft. 

Lättare, snabbare, längre
Tre faktorer är avgörande om man vill uppnå ett bra resultat med en solcellsbil: Vikt, snabbhet och aerodynamik. Endast när alla faktorer tillsammans är optimala, har man en chans att vinna. Därför användes endast särskilda High-Tech-material och komponenter från första början vid konstruktionen. Bilens kolfiberkarosseri t.ex. är extremt lätt – samtliga delar av yttermaterialet har laminerats och tillverkats för hand. Styck för styck har ca 2000 solkollektorer klistrats fast – ett mycket krävande jobb. Eftersom endast High-Tech-generatorer har kunnat användas även här, ligger deras uppskattade värde på ca 350 000 Euro, som har sponsrats av huvudsponsorn Solar World. ”Teamwork är det som verkligen krävs här – annars fungerar ingenting” menar Roland Libor, som även har hjälpt till rent praktiskt vid tillverkningen av bilen. Den använda NGM synkronmotorn kommer extra från USA – en motsvarande Motorcontroller reglerar den max. 6,5 kW effekten, som dock inte utnyttjas helt. ”Vi fortsätter att utveckla hela tiden och eftersom motorns verkningsgrad inte är helt perfekt, jobbar vi med att ta fram en ny motor.” Men om den blir klar innan tävlingen i oktober startar, återstår att se enligt utsaga av herr Libor. 

Elektronik in the box
Batterierna, uppladdade via solcellsgeneratorn, levererar 120 Volt till lågspänningsboxen. Den integrerade DC DC-omvandlaren omvandlar energin till de nödvändiga spänningsnivåerna 24 Volt samt 8 Volt, som är nödvändiga för belysningen samt modulerna som t.ex. Tracker-modulen. För även halogenstrålkastare, körriktningsvisare och bromsljus på Solar World No. 1 försörjs regenerativt – i hela bilen används endast solcellsenergi. 

Kablarna, som har dragits noggrant sorterade genom bilen, kommer bl.a. ut i fordonselektroniken, som befinner sig i en display på ratten. Föraren kan därmed se de viktigaste mätvärdena bredvid hastigheten. Displayen ger information om reserven i batteriet, strömförbrukningen och till och med en däckövervakning för nästa nödvändiga däckbyte har integrerats. Dessutom planeras monteringen av en farthållare, som Roland Libor tycker är extremt viktig: ”Ingen kan hålla gaspedalen så exakt att ingen energi går förlorad. Varje liten rörelse med foten kostar värdefull energi – och därmed eventuellt även segern.” Och för att nå en av de önskvärda platserna på prispallen, är det absolut avgörande att hålla en konstant medelhastighet under de ca 4 ½ dagar som tävlingen tar. I förhållande till det australiensiska mottot ”Take it nice and slow” är Bochumarna med en medelhastighet på ca 85 km/h allt annat än långsamma, men de trampar ändå inte ned gaspedalen helt hela tiden. Rätt strategi är avgörande för framgången – när det gäller EPLAN verkar det ha fungerat...