Een zonneauto zit vol ingewikkelde technologie en onderzoek, van een lichtgewicht ophanging tot een gestroomlijnde body. Voor veel aspecten van een zonneauto geldt dat het bedenken van het ontwerp lastig is, maar dat het omgaan met de auto voor iedereen te doen is. Zit er een deukje in de auto? Dan zit er niets anders op dan het weer glad plamuren. Loopt er iets aan? Zoek het plekje en verhelp het probleem. Er is echter een discipline waar dit allemaal anders gaat: welkom in de wondere wereld van elektro…
In de wondere wereld van elektro werken zaken soms net even anders, en op een manier dat je hoofd ervan gaat ronddraaien. Waar bij mechanica het linkerachterwiel en rechtervoorwiel niks met elkaar te maken hebben in zowel theorie als praktijk, blijken bij elektro componenten doorgaans alleen maar los te staan in theorie. Zo kunnen zowel de motor als de portofoon van de coureur apart probleemloos functioneren, maar samen in de auto voor totale chaos zorgen. Wanneer de experts vervolgens beginnen over interferentie, fase-stromen, CAN-id’s en connectoren plugt de leek snel uit. Om toch een kleine introductie te geven in de wondere wereld van elektro volgt in dit blog een beknopte uitleg over het elektrisch systeem van een zonneauto.
“Ik heb het simpel proberen te tekenen”, vertelt Bas van Wee (een van de ontwerpers van het elektrisch systeem), “maar zelfs dan had ik veel blokjes nodig”. Een ingewikkeld systeem is het zeker, maar Bas loopt ons er doorheen. “Centraal in het schema staat de accu, de plek in de auto waar alle energie op wordt geslagen. De energie kan op veel manieren de accu uit, maar kan eigenlijk maar op twee manieren de accu in: vanuit het zonnepaneel en vanuit de motor. Dat laatste gebeurt als we remmen op de motor en zo energie terugwinnen. Dit gebeurt echter sporadisch tijdens het rijden, dus heb ik de lijn gestippeld. Daardoor is misschien het zonnepaneel wel het belangrijkste onderdeel in het elektrisch systeem van een zonneauto.”
De energie uit het zonnepaneel komt niet zomaar de accu in, maar loopt eerst door de Maximum Power Point Trackers (of MPPT’s). Renzo Plaisant van der Wal, ontwerper van het zonnepaneel, legt uit: “MPPT’s zijn apparaten om de energie die uit ons zonnepaneel komt te maximaliseren. Een zonnepaneel levert of veel stroom en weinig spanning, of veel spanning en weinig stroom, maar het optimale vermogen (het product van stroom en spanning) ligt daar ergens tussenin. Deze apparaten zoeken precies dat optimale gemiddelde, om zo maximale energie-inkomsten te garanderen”.
De voornaamste uitgave van energie uit de accu gaat natuurlijk naar de motor, de krachtbron van Nuna8. Hoeveel ‘gas’ (of eigenlijk: stroom) er gegeven moet worden wordt bepaald door het stuurtje van de coureur, en via de boordcomputer doorgegeven aan de controller van de motor. “Voor het gemak heb ik stroom in geel getekend, en aansturingssignalen in groen”, zegt Bas. “De motorcontroller is de schakel tussen accu en motor, en zorgt ervoor dat we gecontroleerd op kunnen trekken en snelheid kunnen houden. Nu hebben we alle onderdelen die onder hoogspanning staan (de componenten met bliksemschicht) en waar grote stromen lopen (dikke gele pijlen) wel gehad, en kunnen we naar het low-power systeem.”
“Om Nuna te laten functioneren is namelijk een aansturingssysteem nodig”, gaat Casper van Wezel (onze derde elektro’er) verder, “en dat is waar de boordcomputer komt kijken. Deze boordcomputer wordt gevoed door een omvormer die energie aftapt uit de accu, maar hier gaat het om veel minder energie, vandaar de dunne gele pijltjes. Deze componenten zou je allemaal met je blote handen aan kunnen raken zonder consequenties, maar voor de zekerheid sluiten we altijd de auto af als we met draden in de weer zijn. De boordcomputer stuurt op zijn beurt weer essentiële commando’s door naar andere auto-componenten, zoals de eerder genoemde motorcontroller, de verlichting en de portofoon van de coureur. Op die manier kunnen de commando’s van de coureur op het stuur, via de boordcomputer, uitgevoerd worden daar waar nodig.”
“Ik hoop dat we zo de scheiding in de auto tussen inkomsten, opslag en uitgaven duidelijk hebben kunnen maken, en een idee hebben kunnen geven van wat er in het elektrisch systeem gebeurt” zegt Renzo. “Mocht er meer behoefte zijn aan uitleg kunnen we altijd verder ingaan op het systeem in een volgend blog”, vult Bas aan. Hij kan het niet laten om nog te grappen met een knipoog: “Mag ik dan de woorden ‘mosfet’ en ‘inductantie’ gebruiken?”