Alimentare le corse solari al Georgia Tech

In Magna-Power, crediamo che la prossima generazione dell'elettronica di potenza inizi con la prossima generazione di ingegneri. Per anni, abbiamo osservato il team Georgia Tech Solar Racing (GTSR) superare i confini del possibile nel trasporto sostenibile, passando da progetti ambiziosi a podi sul palcoscenico nazionale.

Quando il GTSR ci ha contattato riguardo al loro ultimo veicolo, l'SR-4 a quattro occupanti, e al prossimo SR-5 monoposto, abbiamo visto un'opportunità per supportare la loro missione con la nostra tecnologia più recente. Sebbene il team si sia a lungo affidato ai nostri popolari alimentatori della SL Series, le loro complesse esigenze di test per i Maximum Power Point Tracker (MPPT) personalizzati e i moduli batteria ad alta densità richiedevano la precisione e la connettività avanzate della nostra generazione più recente: la SLx Series.

Nell'articolo seguente, il team elettrico del GTSR condivide un approfondimento tecnico su come integrano la SLx Series nel loro flusso di lavoro. Dall'utilizzo del CANopen per la caratterizzazione automatizzata delle batterie allo sfruttamento del remote sensing per i test dei convertitori ad alta efficienza, gli studenti offrono uno sguardo dall'interno su come stanno utilizzando l'hardware Magna-Power per prepararsi all'American Solar Challenge di 2.000 miglia.

Siamo orgogliosi di svolgere un piccolo ruolo nel loro percorso e siamo entusiasti di presentare il loro rigore ingegneristico qui di seguito.

Conoscere il Georgia Tech Solar Racing

Il Georgia Tech Solar Racing (GTSR) è un team gestito da studenti con oltre 150 membri che progettano e costruiscono auto da corsa alimentate a energia solare per competizioni sia in pista che su strada. Il team spinge costantemente i confini dell'innovazione offrendo agli studenti esperienze ingegneristiche pratiche e significative.

Il nostro veicolo attuale, SR-4, è un'auto solare multi-occupante e il primo veicolo solare a quattro posti costruito in Nord America a competere in una gara. L'SR-4 si è classificato terzo nella divisione Multi-Occupant Vehicle (MOV) al Formula Sun Grand Prix 2025, e il team si sta ora preparando per l'American Solar Challenge 2026, una gara su strada che copre oltre 2.000 miglia. Siamo inoltre prossimi alla fine del ciclo di progettazione e stiamo passando alla produzione e ai test del nostro prossimo veicolo, l'SR-5, un'auto solare monoposto progettata per spingere i limiti di efficienza e affidabilità nella divisione Single-Occupant Vehicle (SOV).

Infrastruttura di test: dalla SL Series alla SLx Series

Ad oggi, il team ha utilizzato alimentatori Magna-Power SL160-9 e SLx1.5-200-7.5/UI+CAN per testare la funzionalità del convertitore boost sincrono dei propri MPPT personalizzati, insieme a un alimentatore Keysight E3631A per le basse tensioni e un carico elettronico Keysight EL34243A, e per caricare moduli batteria fabbricati su misura composti da 64 celle al litio 18650 in parallelo.

Il team sta inoltre sviluppando un sistema di caratterizzazione dei moduli personalizzato che integra l'alimentatore SLx Series con un carico elettronico Siglent SDL1000X e un'interfaccia CAN Kvaser Leaf v3 per caratterizzare lo stato di carica rispetto alla tensione a circuito aperto e alla resistenza interna durante un ciclo completo di carica e scarica.

Massimizzare l'efficienza con la precisione della SLx Series

Uno degli obiettivi principali del nostro progetto MPPT personalizzato è massimizzare l'efficienza. Per caratterizzare con precisione le prestazioni, utilizziamo la funzionalità di remote sensing dell'alimentatore SLx Series per garantire una misurazione precisa della tensione e della corrente in ingresso fornite alla scheda. Per i test quotidiani, l'alimentatore viene utilizzato in modalità CC/CV, offrendo sia flessibilità che facilità d'uso. La SLx offre inoltre un display e una funzionalità di setpoint migliorati, che consentono di configurare più rapidamente i limiti e di monitorare più facilmente le condizioni di test.

Automazione avanzata tramite CANopen

Utilizzeremo inoltre il protocollo CANopen nella progettazione di un sistema di caratterizzazione personalizzato per interfacciarci con l'alimentatore SLx. Un PC host, collegato tramite un Kvaser Leaf sia al carico elettronico che all'alimentatore Magna Power, consentirà il controllo e il monitoraggio precisi di due processi chiave:

1. Carica del pacco batteria durante la caratterizzazione del ciclo di carica.
2. La tensione ai capi e la corrente attraverso il carico elettronico durante la caratterizzazione del ciclo di scarica.

Le robuste capacità di comunicazione e monitoraggio dell'alimentatore SLx rendono questo flusso di lavoro di caratterizzazione pratico e affidabile.

Sicurezza e buone pratiche per i team studenteschi

Per gli altri team studenteschi, la sicurezza dovrebbe sempre essere la massima priorità. Gli alimentatori SL Series e SLx Series rendono facile configurare le protezioni di sovratensione e sovracorrente, e ci assicuriamo che questi limiti siano impostati prima di ogni test per proteggere sia il nostro team che il nostro laboratorio.

Inoltre, creare un attacco personalizzato per l'alimentatore Magna-Power per fornire connessioni standardizzate di alimentazione e massa può semplificare notevolmente i test. Instradando queste connessioni verso un connettore generico, ogni progetto può utilizzare il proprio cablaggio dedicato, rendendo più sicuro e semplice il passaggio tra diverse configurazioni di test.

Autori

• Pranjal Chatterjee (Responsabile Divisione Elettrica GTSR, B.S. Electrical Engineering, 3° anno)
• Hannah Xiao (Ex Responsabile Sottogruppo Solar e MPPT GTSR, M.S. Electrical and Computer Engineering, 1° anno)
• Luke Matheny (Membro Sottogruppo Solar e MPPT GTSR, M.S. Electrical and Computer Engineering, 1° anno in arrivo)