Design of the systems of an Electric Powertrain for a Formula Student.

Abstract

Ante los problemas que sufría el powertrain eléctrico del monoplaza Formula Student del equipo de la Universidad de Navarra, Tecnun eRacing, un rediseño del mismo era necesario, con el fin de conseguir un monoplaza fiable y competitivo. Este proyecto recoge el trabajo realizado durante la temporada 2019-2020 sobre los sistemas que componen un powertrain eléctrico además de dar pautas de desarrollo para futuras temporadas. Por tanto, en este documento se definen los motores e inversores utilizados en el monoplaza, detallando la problemática de las últimas dos temporadas y proponiendo soluciones. Además, también se dimensionan todos los componentes intermedios del bus DC para poder conseguir la potencia máxima permitida por la normativa de la Formula Student Germany: 80 kW. Por otro lado, el documento también recoge el sistema de monitorización de las baterías (BMS) del vehículo. Incluye las adiciones y rediseños realizados al módulo maestro para cumplir con la nueva normativa. Además, se detalla un nuevo diseño del módulo esclavo más moderno y con mejores prestaciones mediante el uso de componentes con estándares de automoción, junto con las pruebas realizadas. También incluye una guía con los pasos a seguir para poder configurar el inversor, acompañando cada paso con su respectiva fotografía del programa utilizado para la configuración. Por último, este proyecto sirve el propósito de definir el método de trabajo que se ha de realizar en la fase de diseño para poder dimensionar y definir correctamente todos los componentes utilizados, evitando así problemas a futuro en el monoplaza.

In response to the problems suffered by the electric powertrain of Tecnun University of Navarra’s Formula Student single-seater racing car from Tecnun eRacing, a redesign of itself is necessary in order to achieve a reliable and competitive vehicle. This project gathers the work carried out during the 2019-2020 season on the systems that compose an electric powertrain in addition to setting work lines for development in future seasons. Thus, in this document the motors and inverters used are defined, detailing the failures of the powertrain in the last two seasons and proposing solutions. Furthermore, the components that compose the intermediate DC bus are dimensioned in order to achieve the maximum power allowed by the Formula Student Germany rules: 80 kW. On the other hand, this document also gathers the Battery Management System (BMS) of the vehicle. It includes additions and redesigns made to the master module for complying the new set of rules. In addition, a new slave module is designed and tested, more modern and with better performance by using components with automotive standards. Moreover, the document includes a guide for configuring the inverter, step by step and with a photograph of the program used for the configuration in each required step. Finally, this project has served the purpose of defining the work line which should be followed in order to dimension and define correctly every used component, avoiding future problems in the vehicle.