Dispositivi di elettronica di potenza in carburo di silicio: Corse vs. automobili standard
Progettato per la velocità
La Jaguar I-TYPE 6, auto da corsa completamente elettrica, e un'auto stradale per consumatori sono due macchine completamente diverse. I veicoli personali sono utilizzati per la guida quotidiana, inclusi, ma non limitati a, il pendolarismo verso il lavoro e il compimento di commissioni, operando nella gamma 0-80 mph. Confronta questo con la Jaguar I-TYPE 6, che può raggiungere i 200 mph con uno straordinario 0-60 mph in 2,6 secondi. Queste auto da corsa completamente elettriche pionieristiche sono state progettate per competere al vertice delle corse elettriche, dimostrando prestazioni, efficienza e sostenibilità, mentre gareggiano ruota contro ruota sui circuiti stradali cittadini in 16 gare per un titolo di campionato mondiale. Sebbene sia i veicoli stradali che le auto da corsa elettriche utilizzino gli stessi componenti di carburo di silicio, progettare il carburo di silicio nella Jaguar I-TYPE 6 richiede un approccio diverso. Esaminiamo alcuni dei fattori affascinanti.
Dati rapidi
- Velocità massima (regolata): 320 km/h (200 mph)
- Potenza del motore: 350 kW
- Battery: Celle della batteria costituite da minerali provenienti da fonti sostenibili
- Motori elettrici anteriori e posteriori: Con 250 kW all'anteriore e 350 kW al posteriore, c'è un potenziale totale di potenza di 600 kW dalla frenata rigenerativa
- Ricarica veloce: ricarica ultraveloce da 600 kW, quasi 2 volte più veloce di qualsiasi caricatore disponibile in commercio
- Tires: Mescola del pneumatico con il 26% di gomma naturale e fibre riciclate, con pneumatici completamente riciclati dopo la gara
- Dimensioni: 5016 mm x 1700 mm x 1023 mm (16 ft 5 in x 5 ft 7 in x 3 ft 4 in)
- Massa: 854 kg (1883 lbs.)
Da considerare
La tecnologia al carburo di silicio all'interno dell'inverter è un componente chiave della trasmissione del motore elettrico. L'inverter converte la corrente continua (DC) fornita dalla batteria in corrente alternata (AC), che viene utilizzata per far girare il motore. I dispositivi al carburo di silicio di Wolfspeed permettono di eseguire questa operazione in modo più efficiente rispetto ai dispositivi in silicio standard. Di seguito sono elencati solo alcuni dei fattori che rendono il design dell'inverter al carburo di silicio per le corse di veicoli elettrici così unico rispetto ai veicoli automobilistici personali.
- Durata e Affidabilità: Nel Campionato Mondiale ABB FIA di Formula E, le parti di un'auto da corsa devono durare per un periodo di omologazione rispetto alla durata di un'auto elettrica stradale. A causa della natura competitiva e basata sulle prestazioni delle corse EV, possiamo spingere l'auto con molta più intensità in aree che normalmente ridurrebbero la durata. Ad esempio, possiamo operare a tensioni di gate più elevate. La maggior parte dei clienti automobilistici utilizza componenti esterni per rallentare i moduli di potenza, operando delicatamente il motore. Tuttavia, il team di corse controlla i moduli di potenza per ridurre al minimo le perdite, poiché l'efficienza è fondamentale durante le gare. Questo è possibile grazie ai requisiti di durata più brevi.
Curiosità: La carrozzeria della Jaguar I-TYPE 6 è realizzata in lino e fibra di carbonio, parte della quale è carbonio riciclato da auto Gen2 ritirate.
- Registrazione dei dati reali della pista: I test vengono effettuati sia prima della stagione che prima della gara per convalidare le ottimizzazioni, oltre a riprodurre i dati registrati dopo le gare per vedere quali ottimizzazioni potrebbero essere apportate sui dati reali della pista. Il team utilizza anche i dati misurati per migliorare il loro simulatore all'avanguardia, in cui i piloti possono essenzialmente praticare qualsiasi dei circuiti di gara sotto variabili meteorologiche, di pista e di auto.
Curiosità: Tutti i piloti di Formula E gareggiano in quella che è effettivamente la stessa auto fisica. Dai pacchi batteria e pneumatici al telaio stesso, tutte le squadre ricevono la stessa auto di base. Questo si traduce in una gara combattuta, poiché il sistema di trazione, la strategia di gara e l'abilità del pilota, la configurazione delle sospensioni e l'elettronica di potenza sono le principali differenze.
- Modalità di Attacco: I piloti di Formula E devono utilizzare un potenziamento di energia durante la gara. La Modalità di Attacco consente ai piloti di ottenere un extra di 50kW di potenza, per un totale di 350kW, per diversi minuti per gara. Questo può permettere a un pilota di eseguire un sorpasso difficile, recuperare terreno, difendersi da un sorpasso, o estendere il proprio vantaggio. Tuttavia, la modalità ad alta potenza consuma più energia quando si guida a potenza massima.
Curiosità: In generale, attivare la modalità Attack Mode comporta il deviare dalla linea di guida su una curva segnata. Questo può spesso comportare la perdita di alcune posizioni a causa del percorso non ottimale se non c'è abbastanza spazio per il prossimo pilota. I piloti devono prendere due modalità Attack per gara (o subire una penalità), ma hanno alcune opzioni su come suddividerle. La durata esatta della modalità Attack è stabilita in anticipo rispetto a una gara. Uno scenario possibile è se la modalità Attack ha una durata totale di quattro minuti, i piloti possono suddividerla in uno e tre minuti, due minuti ciascuno, oppure tre e un minuto.
- Autonomia: La distanza totale di una gara di Formula E varia a seconda del circuito, ma è tipicamente intorno alle 50 miglia. Ogni auto è dotata di una singola batteria che deve durare per l'intera gara. In confronto, alcuni veicoli elettrici stradali hanno un'autonomia superiore alle 300 miglia con una singola carica. La Formula E è pensata per richiedere una guida aggressiva ma efficiente. Tutte le auto hanno la stessa batteria, e l'energia della batteria utilizzabile è limitata a seconda del circuito. L'energia media utilizzabile è di 38 kWh durante la stagione. Questo significa che avere un sistema di trasmissione più efficiente può consentire una guida più aggressiva grazie ai risparmi energetici durante il funzionamento.
Un duo dinamico: Wolfspeed e Jaguar TCS racing
Vincere in Formula E richiede più di un potente ed efficiente motore elettrico. Richiede materiali più leggeri, un utilizzo ottimizzato della batteria, abilità del pilota e un team di supporto. I moduli di potenza al carburo di silicio di Wolfspeed utilizzati nell'inverter sono un componente chiave per accelerare l'efficienza e le prestazioni in pista. Wolfspeed utilizza la Jaguar I-TYPE 6 come banco di prova per studiare le condizioni che i nostri componenti possono gestire e fino a dove possiamo spingere la tecnologia. Per accelerare il nostro apprendimento, ci basiamo fortemente sulla modellazione e sui test per aiutarci a prevedere le prestazioni dei dispositivi in modo più veloce e accurato. È un laboratorio di innovazione su ruote ed è alimentato da Wolfspeed.
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