개요

2018년 스웨덴 예테보리에서 설립된 차머스 솔라팀 경쟁력 있고 지속 가능한 태양광 발전 전기 자동차를 만드는 것을 목표로 하는 학생 중심의 비영리 프로젝트입니다(그림 1). 이 팀은 전 세계 주요 대학의 팀이 모여 호주 오지를 통과하는 치열한 경주에서 자신의 설계를 테스트하는 연례 행사인 브리지스톤 월드 솔라 챌린지(Bridgestone World Solar Challenge)에 참가합니다. 공기역학, 기계, 전기 시스템, 물류 등 다양한 전문 분야에 걸쳐 40명 이상의 구성원으로 구성된 이 팀은 올해 자동차 디자인을 크게 개선했습니다. 재생 에너지 및 지속 가능성에 대한 열정을 갖고 있는 프로젝트의 수석 전기 엔지니어인 Viswanathan Ganesh는 모터 작동, 배터리 관리 시스템(BMS) 테스트 및 드라이브 테스트를 위해 두 개의 Moku:Go 장치를 활용합니다. 

그림 1 : Moku:Go를 사용하는 Chalmers Solar 팀원

Moku:Go 는 엔지니어링 교육 및 일반 산업을 위해 맞춤화된 Liquid Instruments의 최초의 소프트웨어 정의 계측 솔루션입니다. 소프트웨어 정의 기능을 통해 Moku:Go는 전자, 광학 및 통신 실험실에서 사용되는 최대 14개의 다양한 장비를 제공할 수 있습니다. 다중 계측기 모드(MiM)를 사용하면 사용자는 계측기 쌍을 결합하여 무손실 상호 연결로 동시에 실행할 수 있습니다.

난제

올해 Chalmers Solar Team은 지속 가능성을 최우선으로 생각하는 사고 방식으로 설계에 접근했습니다. 목표를 달성하려면 차량의 부품을 재설계하여 총 중량을 줄이고, 모터 성능을 개선하고, 구성 요소를 미세 조정해야 했습니다. 전기팀에서 Viswanathan은 팀원들을 이끌고 새로운 전략을 개발하고 BMS를 재작업하여 보다 효율적이고 간소화된 설계를 달성했습니다.

대부분의 팀원이 학생이기 때문에 주말에 만나서 디자인을 테스트해야 합니다. 테스트를 수행할 수 있는 시간과 실험실 공간이 제한되어 있었기 때문에 팀에는 휴대 가능하고 유연한 솔루션이 필요했습니다. 차량 내 주행 테스트를 수행하기 위해 기존 벤치탑 장비는 선택 사항이 아닙니다. 기존 오실로스코프에서는 팀 구성원이 벤치탑에 묶여 데이터를 효율적으로 기록할 수 없었고, 직관적이지 않고 읽기 어려운 디스플레이와 기능으로 인해 효과적인 협업이 불가능했습니다. 팀 구성원마다 차량 하위 시스템에 대한 테스트를 수행하기 위해 서로 다른 장비와 장비가 필요했기 때문에 레거시 장비를 사용했다면 팀에서 테스트를 완료하기 위해 값비싼 벤치탑 장비가 여러 개 필요했을 것입니다. 여기에는 기록된 데이터를 검토하기 위한 외부 데이터 처리도 포함되어 설계 일정을 더욱 앞당기고 진행을 지연시켰을 것입니다.

해법

Viswanathan은 자신의 독립 프로젝트에서 Moku:Go를 테스트한 후 Chalmers 팀을 위해 장치를 선택했습니다. 컴팩트한 디자인 덕분에 팀 구성원은 실험실 전체를 배낭에 가지고 다닐 수 있으며 Moku:Go를 휴대용 전원에 연결하여 차량 내 현장 테스트를 수행할 수도 있습니다. 

"초기 드라이브 테스트에서 우리는 Moku:Go를 자동차에 연결하고 전압, 전류 등 모든 것을 기록한 다음 이를 연구했습니다."라고 드라이브 테스트에 대한 Viswanathan이 말했습니다. "그것은 훌륭했다."

사용 편의성 덕분에 팀 구성원은 다양한 테스트를 위해 두 개의 Moku:Go 장치를 공유할 수 있어 여러 벤치탑 장비가 필요하지 않게 되었습니다. BMS 및 태양전지 전략을 개선하기 위해 태양전지 그룹은 하나의 Moku:Go 장치를 사용하여 전압 강하 및 전압 상승을 계산하여 팀이 차량에 최대 전력을 공급하도록 보장합니다. 팀은 전압 강하에 따라 부스트 컨버터의 MPPT(최대 전력점 추적) 로직을 계산할 수 있습니다. 동시에 모터 제어 그룹은 다른 Moku:Go 장치를 사용하여 모터 컨트롤러를 보정합니다. 그들은 다양한 전압 레벨에서 모터를 시동하고 타코미터로 결과 속도를 확인합니다. 이 데이터를 사용하여 팀은 모터 컨트롤러를 교정할 수 있었습니다. 그림 2는 팀 구성원의 노트북에 편리하게 표시되는 차량 하위 시스템 테스트에 사용되는 Moku:Go를 보여줍니다. 

그림 3 : 학생들은 14가지 장비 중 하나인 Moku:Go 오실로스코프를 사용하여 팀 전체에 걸쳐 다양한 테스트를 수행합니다.

마지막으로 두 Moku:Go 장치를 모두 사용하여 배터리 그룹이 대신합니다. 올해 팀은 무게 중심을 개선하기 위해 두 개의 배터리 팩을 포함하도록 디자인을 분할할 예정입니다. 구체적인 배터리 데이터시트가 없기 때문에 팀에서는 자체적으로 BMS를 교정하고 배터리를 지정하고 있습니다. Moku:Go 오실로스코프/전압계를 사용하여 개방 회로 전압(OCV) 테스트를 수행하여 배터리의 전위를 지정합니다. 그들은 배터리의 RC 모델을 형성한 다음 충전 및 방전 주기 테스트를 시작합니다. 그들은 일련의 셀을 형성하고 이를 BMS에 연결하고 테스트를 반복하기 전에 먼저 단일 셀에서 이러한 테스트를 수행합니다. 그들은 전지 성능을 완전히 특성화할 때까지 이 과정을 반복합니다.

결과

팀은 Moku:Go를 사용하여 광범위하고 세심한 테스트를 수행하여 자동차 디자인을 크게 개선했습니다. 오실로스코프 외에 가장 유용한 장비 중 하나는 내장된 데이터 로거였습니다. 

Viswanathan은 "별도로 데이터 로거를 가질 필요가 없습니다."라고 말했습니다. "일련의 테스트를 실행하는 동안 어떤 테스트를 수행하는지 기간만 표시하면 됩니다."

팀은 Moku:Go를 외부 전원에 연결하여 최대 23시간 XNUMX분 동안 차량 내 데이터 수집을 수행하여 다양한 하위 시스템의 성능에 대한 중요한 정보를 제공했습니다. 

결론

Chalmers Solar Team은 다음의 도움으로 차량을 완전히 재설계할 수 있었습니다. Moku:Go, 올해의 성공을 위해 팀을 구성 브리지 스톤 월드 솔라리스 챌린지 호주 다윈에서 시작됩니다. 

에 대한 자세한 내용을 보려면 Moku:Go, 접촉 info@liquidinstruments.com.