Mit einer Höchstgeschwindigkeit von 110 km/h und einer Reichweite von bis zu 700 km, Esteban, das solarbetriebene Auto der Polytechnique Montréal, erringt bei globalen Wettbewerben wie dem Formula Sun Grand Prix höchste Auszeichnungen. Noch wichtiger ist, dass das vielseitige Team von 40 Studenten die Möglichkeiten von sauberer Energie und Solartechnologie im Transportwesen demonstriert.
Eine Leidenschaft für Solarenergie
Seit mehr als 25 Jahren arbeiten verschiedene Studententeams der Polytechnique Montréal gemeinsam an der Entwicklung, dem Bau, der Finanzierung und dem Betrieb von solarbetriebenen Fahrzeugen. Das Team ist nach einem in Québec populären Anime benannt, in dem es einen Kondor gibt, der mit der Kraft der Sonne fliegt, und Esteban ist der Name der Hauptfigur. Die Esteban-Fahrzeuge des Teams haben aufgrund ihrer überlegenen Effizienz, ihres Gewichts und ihrer Aerodynamik viel Anerkennung gefunden. Auf dem Weg dorthin hat das Team den ersten Preis beim Formel-Sonne-Grand-Prix 2018 und 2019 gewonnen und war unter den Top-Platzierten bei den Wettbewerben der American Solar Challenge.
Heute kann der Esteban 10 - der erste Zweisitzer des Teams - eine Geschwindigkeit von 110 km/h erreichen und bei einer Durchschnittsgeschwindigkeit von 70 km/h Entfernungen von bis zu 700 km zurücklegen. Diese Leistungen sind das Verdienst eines multidisziplinären Teams, das sich aus Dutzenden von Maschinenbau- und Elektroingenieuren, Software- und Computerexperten sowie einem Betriebs- und Wirtschaftsteam zusammensetzt - sie alle teilen die Leidenschaft für grüne Energie und zeigen, dass das "Auto der Zukunft" kurz davor ist, zum "Auto von heute" zu werden.
Kundenspezifische Elektronik integriert mit Digi XBee
Die Computersoftware-Studenten Henri Larocque und Victor Gilbert, Co-Leiter des Elektroteams, leiten 23 Mitschüler bei der Entwicklung der ausgeklügelten Elektronik des Esteban, die das Herzstück des solarbetriebenen Autos bildet. "Wir stellen alle unsere eigenen Leiterplatten her und entwerfen unsere eigenen Module", sagte Larocque, "und wir löten sie von Hand. Dann erstellen wir den gesamten Code für sie. Einige steuern das Akkupaket, andere die Solarzellen und andere Teilsysteme des Autos."
Alle diese Leiterplatten und Module sind über einen Controller Area Network Bus (CAN-Bus) verbunden, der die von ihnen erzeugten Daten zusammenfasst. Für die Übertragung dieser Daten nutzt das Esteban-Team sowohl Mobilfunk als auch HF-Verbindungen, um die erforderliche Flexibilität zu gewährleisten. Einige Daten gehen an das Team der Polytechnique Montréal, das in einem "Verfolgerfahrzeug" hinter dem Esteban fährt. Andere Daten gehen direkt an einen Teamserver auf dem Campus in Montréal.
In den meisten Fällen, einschließlich der Rennstrecken, die das Fahrzeug aus der Reichweite von Mobilfunk herausführen, verlässt sich das Team auf ein Digi XBee®-Modul, das auf einer seiner speziell entwickelten Platinen sitzt. Digi XBee-PRO 900HP-Module bieten eine klassenbeste Reichweite für die drahtlose Anbindung von Geräten. Mit einer Funkreichweite von bis zu 28 Meilen (mit High-Gain-Antennen) und Datenraten von bis zu 200 Kbps sind diese Module ideal für Anwendungen mit größerer Reichweite, die einen höheren Datendurchsatz erfordern.
Für Mobilfunk Verbindungen kann das Fahrzeug auch Daten über ein Digi XBee 3 Global LTE Cat 1 Smart Modem zurück an den Teamserver übertragen. Digi XBee 3 bietet eine schnelle und einfache Möglichkeit, Mobilfunk Konnektivität in das Esteban-Fahrzeug zu integrieren, indem es schnell drahtlose Konnektivität und einfach hinzuzufügende Funktionen ermöglicht. Die vorzertifizierten Digi XBee 3 Global LTE Cat 1 Module basieren auf branchenführender Technologie und bieten die Flexibilität, je nach Bedarf zwischen verschiedenen Frequenzen und drahtlosen Protokollen zu wechseln.
"Wir können diese RF-Komponente nutzen, wenn sich das Verfolgungsfahrzeug in einem Umkreis von 100-110 Metern um den Esteban befindet", so Gilbert. "Das ist unsere primäre Verbindung. Wir nutzen die Mobilfunk Verbindung als Redundanz. Der zusätzliche Vorteil ist, dass die LTE-Verbindung uns Zeitstempel liefert, die wir mit den Daten verknüpfen können - das ist wirklich hilfreich.
"Das Esteban-Team besteht schon seit vielen Jahren, so dass wir viel Wissen und Erfahrung haben, die von Jahr zu Jahr weitergegeben wird - was die Programmierung der XBee-Module noch einfacher macht. Mit Digi haben wir noch nie eine Verbindung verloren."
Den Überblick über eine schnelllebige Situation behalten
Ob bei Testfahrten oder in der Hitze des Wettbewerbs, das Esteban-Team überwacht ständig alle Aspekte der Fahrzeugleistung. "Wenn das Fahrzeug in Bewegung ist, sehen wir uns eine Reihe wichtiger Messwerte an", so Larocque, "darunter die Batterietemperatur, die Fahrzeuggeschwindigkeit, die verbleibende Ladung und wie viel Energie - in Watt - von der Sonne umgewandelt wird. Wir nutzen diese Daten, um eventuelle Probleme zu lösen und die Situation im Auge zu behalten, vor allem während der Rennen. Später analysieren wir die Daten, um zu sehen, ob es längerfristige Verbesserungen gibt, die wir vornehmen können. Das ist eine wirklich lustige Herausforderung."
Was das Team noch mehr reizt, ist die Tatsache, dass es sich bei ihren Bemühungen nicht nur um abstrakte Theorien und akademische Abhandlungen handelt, sondern um die Gestaltung der Zukunft.
Das ist wirklich cool", sagt Gilbert. "Wir bauen funktionsfähige Autos und zeigen, dass saubere Energie für den Verkehr machbar ist - nicht in der Zukunft, sondern schon jetzt. Schon jetzt kann unser Fahrzeug eine Geschwindigkeit von 110 km/h erreichen und bis zu 700 km allein mit Solarenergie zurücklegen. Es liegt noch ein weiter Weg vor uns, aber wir tragen dazu bei, den Weg in die Zukunft der kommerziellen Solarautos zu weisen."
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