Électronique de puissance en carbure de silicium : Course vs. automobile standard
Conçu pour la vitesse
La Jaguar I-TYPE 6, une voiture de course 100 % électrique, et une voiture de route pour les consommateurs sont deux machines très différentes. Les véhicules personnels sont utilisés pour la conduite quotidienne, notamment pour se rendre au travail et faire des courses, fonctionnant dans une plage de 0 à 80 mph. Comparez cela à la Jaguar I-TYPE 6, qui peut atteindre 200 mph avec une impressionnante accélération de 0 à 60 mph en 2,6 secondes. Ces voitures de course 100 % électriques pionnières ont été conçues pour concourir au sommet des compétitions de courses électriques, démontrant performance, efficacité et durabilité, alors qu'elles s’affrontent roue contre roue sur des circuits urbains à travers 16 courses pour un titre de championnat du monde. Bien que les véhicules routiers et les voitures de course électriques utilisent les mêmes composants en carbure de silicium, intégrer le carbure de silicium dans la Jaguar I-TYPE 6 demande une approche différente. Examinons certains des facteurs fascinants.
Informations rapides
- Vitesse maximale (régulée) : 320 km/h (200 mph)
- Puissance moteur : 350 kW
- Batterie : Cellules de batterie composées de minéraux provenant de sources durables
- Chaînes de traction avant et arrière : Avec 250 kW à l'avant et 350 kW à l'arrière, il y a un potentiel total de 600 kW grâce au freinage régénératif
- Recharge rapide : Charge ultra-haute vitesse de 600 kW, presque 2 fois plus rapide que tout chargeur disponible dans le commerce
- Pneus : Composition de pneu avec 26 % de caoutchouc naturel et de fibres recyclées, les pneus étant entièrement recyclés après la course
- Taille : 5016 mm x 1700 mm x 1023 mm (16 ft 5 in x 5 ft 7 in x 3 ft 4 in)
- Masse : 854 kg (1883 lbs.)
À considérer
La technologie au carbure de silicium à l'intérieur de l'onduleur est un composant clé de l'entraînement du moteur électrique. L'onduleur convertit le courant continu (DC) fourni par la batterie en courant alternatif (AC), utilisé pour faire tourner le moteur. Les dispositifs au carbure de silicium de Wolfspeed permettent d'effectuer cette conversion de manière plus efficace que les dispositifs en silicium standard. Voici quelques-uns des éléments qui rendent la conception d'un onduleur au carbure de silicium pour la course de véhicules électriques si unique par rapport aux véhicules automobiles personnels.
- Durée et fiabilité : Dans le championnat du monde ABB FIA de Formula E, les pièces d'une voiture de course doivent durer une période d'homologation par rapport à la durée de vie d'une voiture électrique de route. En raison de la nature compétitive et axée sur la performance des courses de véhicules électriques, nous pouvons pousser la voiture avec beaucoup plus d'intensité dans des domaines qui réduiraient normalement la durée de vie. Par exemple, nous pouvons fonctionner à des tensions de seuil plus élevées. La plupart des clients automobiles utilisent des composants externes pour ralentir les modules de puissance, en faisant fonctionner le moteur en douceur. Cependant, l'équipe de course contrôle les modules de puissance pour réduire les pertes autant que possible, car l'efficacité est cruciale pendant les courses. Cela est possible grâce aux exigences de durée de vie plus courtes.
Fait amusant : La carrosserie de la Jaguar I-TYPE 6 est fabriquée en lin et en fibre de carbone, dont une partie est du carbone recyclé provenant de voitures Gen2 mises hors service.
- Enregistrement des données réelles sur piste : Les tests sont effectués à la fois avant la saison et avant les courses pour valider les optimisations, ainsi que pour rejouer les données enregistrées après les courses afin de déterminer quelles optimisations pourraient être apportées aux données réelles sur piste. L'équipe utilise également des données mesurées pour améliorer son simulateur de pointe, permettant aux pilotes de s'entraîner sur n'importe quel circuit de course avec diverses variables de météo, de piste et de voiture.
Fait amusant : Tous les pilotes de Formule E courent avec ce qui est essentiellement la même voiture physique. Des batteries et pneus au châssis lui-même, toutes les équipes reçoivent la même voiture de base. Cela se traduit par une course très disputée, car le groupe motopropulseur, la stratégie de course, les compétences du pilote, le réglage de la suspension et l'électronique de puissance sont les principales différences.
- Mode Attack: Les pilotes de Formula E doivent utiliser un boost d'énergie pendant la course. Le Mode Attack permet aux pilotes de bénéficier de 50 kW supplémentaires, pour un total de 350 kW, pendant plusieurs minutes par course. Cela peut permettre à un pilote d'effectuer un dépassement difficile, de rattraper un retard, de se défendre contre un dépassement ou d'accroître son avance. Cependant, le mode haute puissance consomme davantage d'énergie lorsqu'il est utilisé à puissance maximale.
Fait amusant : En général, activer le mode Attack Mode implique de sortir de la trajectoire de course sur un virage marqué. Cela peut souvent entraîner une perte de quelques places en raison de l'itinéraire non optimal s'il n'y a pas suffisamment d'écart avec le pilote suivant. Les pilotes doivent activer le mode Attack Mode deux fois par course (sous peine de pénalité), mais ils ont quelques options sur la manière de répartir cela. La durée exacte du mode Attack Mode est fixée avant la course. Un scénario possible est que si le mode Attack Mode dure un total de quatre minutes, les pilotes ont une répartition d'une et trois minutes, deux minutes chacun, ou trois et une minute.
- Portée : La distance totale d'une course de Formula E varie en fonction du circuit, mais elle est généralement d'environ 50 miles. Chaque voiture est équipée d'une seule batterie qui doit durer toute la course. En comparaison, certains véhicules électriques routiers ont une autonomie supérieure à 300 miles avec une seule charge. La Formula E est conçue pour nécessiter une conduite agressive mais efficace. Toutes les voitures disposent de la même batterie, et l'énergie utilisable de la batterie est limitée en fonction du circuit. L'énergie utilisable moyenne est de 38 kWh sur la saison. Cela signifie qu'avoir un groupe motopropulseur plus efficace peut permettre une conduite plus agressive grâce aux économies d'énergie réalisées pendant l'utilisation.
Un duo dynamique : Wolfspeed et Jaguar TCS Racing
Pour gagner en Formula E, il faut plus qu'un moteur électrique puissant et efficace. Cela nécessite des matériaux plus légers, une optimisation de l'utilisation de la batterie, des compétences de pilotage et une équipe de soutien. Les modules de puissance en carbure de silicium de Wolfspeed utilisés dans l'onduleur sont un élément clé pour améliorer l'efficacité et les performances sur la piste. Wolfspeed utilise la Jaguar I-TYPE 6 comme banc d’essai pour étudier les conditions que nos pièces peuvent supporter et jusqu’où nous pouvons pousser la technologie. Pour accélérer notre apprentissage, nous nous appuyons fortement sur la modélisation et les tests afin de nous aider à prédire les performances des dispositifs plus rapidement et avec plus de précision. C’est un laboratoire d’innovation sur roues, et il est propulsé par Wolfspeed.
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