Das von Studenten der University of Minnesota geleitete Solarfahrzeugprojekt hat an mehr als 30 nationalen und globalen Wettbewerben auf drei Kontinenten teilgenommen. Ihr Ziel: das Fahrzeugdesign zu verfeinern und neu zu überdenken, wie Menschen auf effiziente, komfortable und praktische Weise reisen können, indem sie nur die Energie aus den eingebauten Solarzellen nutzen. Digi XBee® 900 MHz-Modems helfen dem Team, wichtige Daten während der Tests und Wettbewerbe zu verfolgen.
Angetrieben von der Sonne, angetrieben von Innovation
Das Solarfahrzeug Freya
Seit mehr als 30 Jahren verfolgen multidisziplinäre Studententeams der Universität von Minnesota eine einzigartige Vision: Sie wollen ihre innovativen technischen Fähigkeiten einsetzen und kontinuierlich vorantreiben, um solarbetriebene Autos zu einer pragmatischen Realität zu machen.
Unter der Schirmherrschaft des University of Minnesota Solar Vehicle Project (UMNSVP) werden die Bemühungen der Studenten jedes Jahr in landesweiten und internationalen Wettbewerben demonstriert, bei denen die Hochschulen ihre Fahrzeuge antreten lassen, um Hunderte von Kilometern zu fahren und die Gewinner in einer Reihe von Kategorien und anhand einer Vielzahl von Messwerten zu ermitteln. Im Laufe mehrerer Jahrzehnte hat das UMNSVP-Team eine starke Erfolgsbilanz aufgebaut. In der Geschichte des Teams:
- Kein Auto hat sich jemals nicht für ein Rennen qualifiziert oder es nicht beendet.
- Erster oder zweiter Platz in 19 von 35 Wettbewerben
- Acht Top-Fünf-Platzierungen in internationalen Wettbewerben
- An Rennen in fünf verschiedenen Ländern teilgenommen
- Siebenmal den zweiten Platz bei der American Solar Challenge belegt
- Sechsmaliger Gewinner des Formel-Sonne-Grand-Prix
Die neueste Version ist Freyaist das bisher größte Fahrzeug von UMNSVP und sein erster Viersitzer. Dieses Fahrzeug nimmt an den Wettbewerben American Solar Challenge und Bridgestone World Solar Challenge in der Cruise Class teil. Nach Angaben von Jacob Bunzel, Student der Computertechnik, und Alex Bohm, Student der Informatik, ist dies das 14.th Fahrzeug, das die Teams in den letzten 30 Jahren hergestellt haben. "Wir stellen unser Fahrzeug von Grund auf neu her", sagte Bunzel. "Wir verwenden eine Kohlefaserhülle über einer Nomex-basierten Schale, und wir verwenden ähnliche Materialien für das Chassis.
Die Freya auf der Straße
"Unser Ziel ist es natürlich, etwas zu schaffen, das leicht und formbar ist, damit unsere Ingenieure es in eine aerodynamisch optimierte Form bringen können", so Bohm. "Wir haben separate Unterteams mit Experten für Aerodynamik, Solaranlagen, elektrische Systeme, Fahrzeugdynamik, Betrieb und Strategie. Und wir haben sogar Fahrschüler, die auf der Grundlage von Tests ausgewählt werden. Es handelt sich also um ein sehr kooperatives Projekt, das sehr viel Spaß macht."
In Verbindung bleiben - mit Digi XBee
UMNSVP-Teammitglieder bei der Arbeit
Einer der Schlüssel zum Erfolg des SVP der University of Minnesota ist die Möglichkeit, mit den Fahrzeugcomputern und -daten in Verbindung zu bleiben und die Leistung in Echtzeit aus der Ferne zu überwachen. Dies geschieht durch die Integration des Digi XBee® SX 900 MHz RF-Moduls für die On-Board-Telemetrie durch das Team.
Das Digi XBee SX 900 bietet eine Kombination aus Zuverlässigkeit und Redundanz für einsatzkritische drahtlose Geräte mit geringem Stromverbrauch, die entweder das DigiMesh®-Netzwerkprotokoll oder den einfachen Punkt-zu-Mehrpunkt-Modus verwenden. Mit einer integrierten Antenne, einer RF-Sichtreichweite von bis zu 65 Meilen und einer starken Störungsunterdrückung ist das Modul ideal für Anwendungen, die Reichweite, Datenredundanz und Datenzuverlässigkeit erfordern. Und der kleine Digi XBee Surface-Mount-Formfaktor spart wertvollen Platz auf der Platine.
Der Fahrzeugbus des Freya sammelt Daten von benutzerdefinierten Modulen und Sensoren, die über Digi XBee an Diagnosesteuerungen im Führungsfahrzeug/Rennwagen gesendet werden. Dieser Server analysiert die Daten, die das Team nutzt, um Echtzeitanpassungen am Fahrzeug vorzunehmen sowie Längsschnittstudien und Trendanalysen zu erstellen. "Wir verwenden das Digi XBee SX-Modul, um unsere Telemetriedaten mit unserem Führungsfahrzeug zu teilen, das unserem Solarfahrzeug in Echtzeit folgt", erklärt Bohm. "Wir schätzen die Einfachheit, den Stromverbrauch und die geringe Größe des XBee SX", so Bohm. "Sie ist sehr zuverlässig, und wir brauchen keinen Mobilfunkdienst, was gut ist, weil das Fahrzeug manchmal in und außerhalb von Versorgungsgebieten fährt.
"Uns gefällt die Möglichkeit, während der Fahrten in Echtzeit Anpassungen vorzunehmen - egal ob es sich um Testfahrten oder Rennen handelt", sagte Bunzel. "Wir verfolgen alles, von der Anzahl der Kilometer, der Ladung pro Kilometer und der Fahrgeschwindigkeit bis hin zum Batteriestand. Wir senden Hunderte von Nachrichten pro Sekunde an unseren Diagnosecomputer, der mit dem Freya mitfährt.
Auf dem Weg zum Siegerpodest
Eines von mehreren UMNSVP-Teams, das mit der Freya
Der Freya - der Geschwindigkeiten von mehr als 65 mph erreichen und mit einer einzigen Ladung bis zu 400 Meilen weit fahren kann - hat die UMNSVP-Tradition fortgesetzt und 2021 beeindruckende Siege errungen. Das Fahrzeug belegte beim Formula Sun Grand Prix 2021 (im Heartland Motorsports Park in Topeka, Kansas) den ersten Platz unter den Fahrzeugen mit mehreren Insassen. Bei der American Solar Challenge 2021 (von Independence, Missouri nach Las Vegas und New Mexico) belegte der Freya den zweiten Platz in seiner Klasse und erzielte die beste Praktikabilitätsbewertung.
"Wir lernen ständig aus unseren Daten und versuchen, unsere Zuverlässigkeit durch zusätzliche Modifikationen zu verbessern", sagt Bunzel. "Wir haben 25 Leute bei den Rennen und mindestens 50 weitere, die an dem Fahrzeug auf dem Campus arbeiten, also ist dies wirklich eine Teamleistung. Uns allen geht es darum, zu lernen, zusammenzuarbeiten und die Technologie voranzutreiben. Es ist eine wirklich coole Erfahrung für uns alle."