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segnaposto -
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attualmente è montata una pierburg CWA-100-2
Dal manuale del motore viene specificata una perdita di carico di 0.8bar a 7L/min
Dal manuale dell'inverter viene specificata una perdita di carico di 0.1bar a 10L/min -
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Il resoconto, lo schematico e i files gerber si trovano sul drive https://drive.google.com/open?id=1mUotGX39...UUXSl-F_K1AsDAy
Per semplicità realizzativa il circuito si basa su un regolatore lineare in configurazione corrente costante.
Sono stati scelti dei led smd a bassissima corrente diretta, in modo da limitare la potenza termica dissipata dal regolatore lineare e quindi compattare le dimensioni della scheda.
è stato adottato un regolatore lineare microchip LR8 in formato TO-252-3, con tensione nominale Vin-Vout 450V e massima assoluta di 470V. Anche se la tensione massima del pacco batterie è 450V, nella scheda è presente un diodo zener da 30V oltre che i led ( 12*1.75V = 21V ) quindi la tensione nominale del regolatore si raggiungerebbe solo nel caso del pacco batterie a tensione massima e in caso di rottura in corto dei led e del diodo zener, situazione prevenuta da un fusibile da 1A della serie nano2 della littelfuse.
Per migliorare la dissipazione termica, la faccia posteriore del pcb è connessa al di sotto della piazzola del regolatore lineare con dei vias, quindi per garantire una buona conduzione di calore tra le facce e utile riempire di stagno i vias prima di saldare il regolatore lineare. -
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Ragionavo su come si potesse controllare la qualità delle saldature a posteriori del processo di saldatura, per ispezionare ed eventualmente correggere collegamenti difettosi. Se ciò potesse essere in qualche modo automatizzato, si potrebbe ottenere un sistema con il controllo qualità del 100% delle saldature.
Oltre all'ispezione visiva, cercando paper su internet ho trovato questo.
3.3. Non-Destructive Testing
Not all spot welds that leave the production line can be subjected to destructive testing. To address this, several non-destructive alternatives exist for inferring the quality of spot welds. These include ultrasound [17], infrared thermography [18] and eddy current thermography [19]. Most commonly used in industry is the ultrasound testing technique. During ultrasonic testing, an image of the nugget is generated based on the response of an array of ultrasonic transducers which measure waves that are reflected from the faying or back surface of the sheet metal [20]. The image produced can be used to measure the nugget diameter of the spot weld without destroying it. Unfortunately, due to the time taken to complete a test, ultrasound testing cannot feasibly be completed on all spot welds in industry.
17. Martín Ó, Pereda M, Ignacio J, Manuel J. Assessment of resistance spot welding quality based on ultrasonic testing and tree-based techniques. J Mater Process Technol, 214 (2014) 2478–87.
18. Lee S, Nam J, Hwang W, Kim J, Lee B. A study on integrity assessment of the resistance spot weld by Infrared Thermography. Procedia Eng, 10 (2011) 1748–53.
19. Taram A, Roquelet C, Meilland P, Dupuy T, Kaczynski C, Bodnar J-L, et al. Nondestructive testing of resistance spot welds using eddy current thermography. Appl Opt, 57 (2018) 63–8.
20. Denisov AA, Shakarji CM, Lawford BB, Maev RG, Paille JM. Spot weld analysis with 2D ultrasonic Arrays. J Res Natl Inst Stand Technol, 109 (2004) 233–44.
Avete idee a riguardo?
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Per eddy current thermography si riferisce ad un setup composto da una termocamera e una bobina avente il compito di indurre correnti superficiali ad alta frequenza nel campione in esame. La corrente superficiale riscalda il campione e si nota una differente temperatura superficiale dovuta alla deviazione delle linee di flusso di corrente nell'intorno di eventuali cricche.
Mi sembra adatta per ricercare principalmente la qualità meccanica della saldatura, ma non per la qualità del collegamento elettrico -
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Esempio base per modellare dei corpi all'interno di ansys workbench, costruire la mesh e simulare cfd dando un paio di condizioni al contorno.
https://drive.google.com/open?id=1sH7hxeo0...TVLtZJaNniogjEP -
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https://drive.google.com/open?id=1Civm_gcr...HM3gb2rqHo_IIUo
Resoconto CFD aggiornato :
- avvicinando le celle da 1.7mm a 1.5mm e 1.3mm non si ottengono miglioramenti nella configurazione proposta e con il tipo di ventole adottate.
- chiudendo ulteriori passaggi oltre a quelli strettamente necessari per il flusso "a ferro di cavallo" si può ottenere un lieve miglioramento del raffreddamento relativamente alla cella più calda
- è stato simulato il modulo così come progettato nel cad, differente dalle geometrie precedentemente simulate per la presenza di un maggior volume libero lungo il bordo del supporto celle e la distanza tra le celle pari a 1.8mm. Lo scambio termico riguardo la cella più calda è migliore rispetto le precedenti simulazioni.
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https://drive.google.com/open?id=1hIGWqrNt...pJh22ibx_LxNlFN
Simulazione di scarica del pacco batterie :
Viene replicato il test con la rigenerativa effettuato nel piazzale del pomos per il numero di volte necessario a coprire distanza endurance, adattandolo al nuovo pacco batterie con la potenza erogata dal pacco batterie e con la tensione funzione dello stato di carica quindi energia consumata.
Viene plottato l'andamento della temperatura con il raffreddamento ipotizzando impedenza interna della cella costante ( bisogna fare ancora mappa 3D perchè Rint=f(SOC,Tcella) );
Viene anche indicata la Irms, complice della potenza joule dissipata, sempre nella scheda Thermal viene indicato il valore Iqjeq cioè la corrente necessaria affinchè una scarica a corrente costante della cella comporti la stessa generazione di calore del profilo simulato.
A titolo esemplificativo sono state aggiunte due schede replica delle precedenti, in cui il profilo di potenza viene limitato ad un valore settabile; rimane solo un indicazione in quanto variando le performance della vettura varia il tempo sul giro e quindi il tempo di accelerazione nonchè il tempo totale di endurance.
Notare come limitando la potenza massima è facile diminuire Irms, pertanto una strategia utile per endurance può essere impostare comunque coppia massima del motore nell'inverter, andando a limitare la coppia solo quando Pmax supera la soglia prescelta. per fare una cosa precisa bisognerebbe in futuro valutare anche influenza del rapporto di trasmissione, così che si possa limitare Pmax il più tardi possibile in termini di velocità angolare del motore e sfruttare coppia massima per più tempo possibile
è importante notare come con una prova tipo quella effettuata nel piazzale del pomos (250A max al motore e 375/1000 di massima coppia frenante ) l'energia non basterebbe per concludere endurance
Edited by Leonardo_Ferraro - 2/1/2020, 01:13 -
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L'ultima spiaggia per i collegamenti critici ( prima e ultima serie del modulo, collegamento intermedio modulo ) è quella si saldare a spot nickel sulle celle e poi rivettarlo sulla busbar, una cosa del genere al netto delle geometrie : 
questa è una prova di nichel 0.15mm su rame 0.3mm, adesione debole con piccoli residui di saldatura dopo averla strappata
questa nichel su nichel, provata sia a cavallo dello scasso sia senza scasso
strappata
-> le prove sopra sono state fatte scaricando 3 condensatori in parallelo ( 36+2x39mF a 24V ), per un totale di 32J immagazzinati. l'energia effettivamente coinvolta nella saldatura è incognita date le altre resistenze elettriche nel circuito. La prova che dovrò fare è aggiungere il quarto condensatore da 36mF così da avere circa il 30% in più nel circuito e quindi sulla saldatura.
L'efficienza della saldatrice ( quanto energia riesce ad fornire per la saldatura rispetto a quella dissipata nel resto del circuito) può essere migliorata, ma le correnti di picco quindi le potenze di picco in gioco ( dipendenti da Vdc condensatori ) sono già alte, tant'è che nella saldatura nichel-rame il nichel si scioglie attaccandosi sulle punte ( elettrodi ) invece che sulla piattina di rame e lasciando il buco nel nichel. possibile soluzione è abbassare Vdc condensatori, ma poi diminuisce energia quindi bisogna aumentare Capacità -
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le piastre porta celle in kevlar invece che abs probabilmente vanno ridisegnate. Si può lavorare il kevlar per avere la geometria attuale con i denti che tengono le celle, oppure si può lavorare solo con piastre sovrapposte con fori concentrici con diametri diversi?
Per rame placcato nichel non troviamo fogli/lastre pronte se non su alibaba...
Un test si può fare con gli elettrodi rotti delle pouch EP che dovrebbero essere rame 0.2mm elettroplaccato con nichel, il problema potrebbe risultare la potenza necessaria per la saldatura; nel caso riuscissimo ad utilizzare un macchinario abbastanza potente ( "abbastanza" tra le altre cose non abbiamo numeri per definire quanto sia) potrebbe sussistere il problema che la potenza necessaria a fondere il rame comporti una potenza generata sulla superficie dell'elettrodo della cella troppo elevata e tale da bucare la cella; in quel caso l'opzione sarebbe variare la geometria della strip in spessore oppure per regolare la densità di corrente ( con e senza scasso, larghezza e lunghezza dello scasso etc...), quest'ultima opzione è quella forse più efficace ma è influenzata da troppe variabili per essere applicata di fretta ( diametro elettrodi, forma elettrodi, posizione e distanza elettrodi, pressione applicata e conseguenti deformazioni, geometria scasso ) -
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Raccogliamo qui gli sviluppi, i dubbi e le idee per il nuovo pacco batterie prima di iniziare l'anno nuovo.
Allo stato attuale (25/12/2019) abbiamo:- Cad provvisorio modulo 7p18s
- Ventilazione modulo
- Deciso il BMS da utilizzare
-Il modulo prevede l'utilizzo di maintenance plug fatti in casa
-Il modulo viene ancorato alle pareti con 4 bulloni
-Manca routing cavi per misura tensioni e temperatura celle
-Bisogna pensare collegamento elettrico tra strip/busbar e cavo misura tensioni BMS
-Vorremmo utilizzare il più possibile ABS/Policarbonato/PVC fresato invece che stampato in 3D. Bisogna trovare azienda che fresa e fornitore lastre/blocchi estrusi da lavorare.
-Sono previste 4 ventole per ogni modulo (totale 24 ventole) con formato 40x40x28, il modello scelto è la sanyo denki 9GA0424P3J001
-le ventole rimarrebbero a filo con il coperchio, sarebbe opportuno fare una guarnizione tra scasso nel coperchio e ventola per chiudere eventuali difetti nella geometria.
-è previsto ma ancora da progettare un convogliatore di aria dal lato vettura verso il coperchio del pacco, così da convogliare e separare il flusso di aria in ingresso e quello in uscita dal pacco batterie
-il BMS sarà il n-bms della lithium balance
-verranno utilizzate 2 unità satelliti per modulo (12 per tutto il pacco), alloggiate nel vano frontale.
-Le unità satelliti saranno isolate tra di loro e rispetto al resto del pacco, l'alloggiamento è fase di realizzazione.
Problemi da risolvere:- Saldatura celle
- Ricerca saldatrici
- Dimensionamento geometrico strip e busbar
- Posizione connettori
- Nuovo coperchio
-Allo stato attuale siamo in grado di saldare solo nickel con saldatura a spot sulle celle.
-Va testato al CSM la saldatura delle strip con il sistema di fissaggio, tuttavia prima del 7 gennaio non si potrà fare nulla.
-Va pensato un sistema di ammorsamento per strip di nickel e rame per provare a saldarle insieme al laser al CSM.
-Allo stato attuale non siamo in grado di saldare a resistenza ( spot weld ) le strip di nickel sul rame.
-Potrebbe risultare una svolta chiave riuscire a trovare aziende che già saldano celle
-L'obiettivo è trovare saldatrici in grado di saldare strip di rame direttamente sulle celle, con un budget massimo di circa 5000€
-Al momento abbiamo trovato una saldatrice ad arco della sunstone pensata appositamente per questo, però è fuori budget (25k$ senza iva,dazi,spedizione)
-Sempre la stessa azienda vende punte in tungsteno per saldatrici a resistenza, in modo da poter saldare il rame ( generalmente le punte utilizzate per saldare il nichel sono in rame, non vanno bene per saldare il rame... ), il kit completo con una saldatrice a scarica capacitiva da 600Ws si aggira sui 12500$ senza iva,dazi,spedizione, quindi anche lei fuori budget.
-Sotto i 5k€ abbiamo trovato saldatrici a resistenza cinesi, nessuna viene venduta in grado di saldare rame.
-le serie e i paralleli del modulo ad eccezione del primo, ultimo e di quello intermedio possono essere tranquillamente fatte con strip di rame spesse 0.3mm e larghe 7mm, comunque abbiamo la libertà di giocare con la forma ( spessore costante ) per diminuire le potenze dissipate.
-il primo, quello intermedio e l'ultimo collegamento sono i più critici in quanto ci fluisce tutta la corrente del pacco batterie. Lo spessore e la geometria devono essere ancora definite per bene in funzione delle diverse possibilità di saldatura e di utilizzo dei
materiali conduttori. è necessario definire diverse alternative per avere la soluzione per ogni tipo di saldatura.
-connettore di trazione, valutare se cambiare connettore
-connettori ausiliari
-il conenettore arancione della tsal non servirà più
-Progettare sistema di fissaggio coperchio
-Realizzare nuovo coperchio
moduli nel pacco :
Prova di assemblaggio maintenance plug:
Edited by Leonardo_Ferraro - 27/12/2019, 20:26 -
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Altra idea per i segment :
Sostituire le pareti in kevlar con delle equivalenti in alluminio da 0.5mm ricoperte dal kapton.
Dovrebbero entrare comunque e a differenza degli astucci ogni stack rimarrebbe rigidamente connesso al segment -
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Riassumendo :
Problema interferenza moduli, possibili soluzioni :
-riprendere vecchi astucci
-far entrare di più le viti nelle basi
Viti diverse non credo sia una soluzione fattibile, le attuali sono già a testa svasata e sono le meno ingombranti.
Air e precharge hanno supporti ancora presenti, resistenze discharge vanno ricontrollate
24 pin è nella stessa posizione, connettore DCDC e connettore TSAL possono tappare i due fori frontali
Il connettore del pacco batterie va spostato in una posizione leggermente diversa da quella attuale, va controllata compatibilità con il pannello superiore. Andrebbe interposto tra i due moduli a metà del segment. La posizione in foto è solo indicativa dell'ingombro verticale.
Il coperchio va modificato nella parte frontale per fargli seguire il profilo del pacco, inoltre va adattato per il montaggio delle alette laterali
Allego foto
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Premessa :
Nel caso diventi definitivo il riutilizzo dell'attuale container in kevlar per il nuovo pacco batterie con le celle 18650, questo andrà per forza di cose modificato nella compartimentazione interna e nell'altezza esterna.
Considerato che :
Da mercoledì 11/12/2019 la vettura verrà smontata per lavorazioni sul telaio
I segment del pacco batterie vanno necessariamente estratti, smontati dei tappi superiori e serrati di nuovo
Inoltre
Avere la macchina marciante e allo stesso tempo svincolata nei tempi dalle lavorazioni per il pacco batterie in kevlar sarebbe estremamente utile per test e per il setup prima di una possibile parata alla Formula E nello stile del 2019.
Ho proposto e non ho ricevuto feedback negativi riguardo la possibilità di riattrezzare il vecchio pacco batterie in alluminio, molto simile come forma all'attuale in kevlar, con tutte le componenti attualmente presenti nel pacco batterie in modo da renderlo sostituto nella vettura durante le lavorazioni per il nuovo pacco batterie.
Gli aspetti geometrici che sono stati attualmente considerati sono :
-Altezza inferiore delle paratie esterne del pacco in alluminio ( 237mm invece che 257mm minimo ), pertanto va rifatto un coperchio bombato simile a quello del pacco i kevlar. A proposito mi dicono che lo stampo del coperchio in kevlar sia in allumino e possa essere utilizzato come coperchio al netto di alcune modifiche.
-Minor spazio nel vano anteriore : l'attuale posizione del DCDC non è compatibile e va ripensata, nel caso anche separando il buck e l'elevatore.
Riguardo il fissaggio dei componenti va studiato :
-Il fissaggio di AIR, precharge relè e resistenze, scheda Led pacco, DCDC. Il resto può essere fissato con il dual lock come nell'attuale pacco batterie.
Quali altri aspetti possono portare problemi nel riportare i moduli nel vecchio pacco batterie? -
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Datalogger
Registra i messaggi provenienti da due reti canbus e da un gps, utilizzando una RaspberryPi3, due canshield mcp2515 e
un gps basato sul chip Ublox Neo-6m.
Al momento la decodifica dei messaggi per l'export in formato csv deve essere effettuata offline; gli script sono ancora in fase sviluppo
Changelog
-v0.1 : Versione Iniziale
Files presenti sul drive di squadra sotto Stagione 2020/Elettronica/Datalogger :
Utilizzo
Per iniziare la registrazione portare l'interruttore in posizione ON, il led rosso al centro lampeggerà ogni 3 secondi
come conferma dell'esecuzione della registrazione.
Il gps mostra due led:
-Blu fisso : Alimentazione
-Verde lampeggiante : fix della posizione avvenuto
Per interrompere la registrazione riportare l'interruttore sulla posizione OFF ( lato opposto ad ON )
Il datalogger crea automaticamente una rete wifi con ssid 'FCE19' e password 'fastcharge2019', l'assegnazione dell'indirizzo ip
all'host è automatica
I dati vengono registrati in ordine progressivo nella cartella 'log' presente nella home (/home/pi/log); per scaricarli usare un
programma per il trasferimento file SCP, su windows ad esempio WinSCP ( scaricabile da internet ).
L'indirizzo ip del datalogger è 192.168.3.1, nome utente 'pi', password 'raspberry'
Installazione
Copiare lo script python 'canduogps.py' nella cartella 'datalogger' ( crearla nella home se non presente )CITAZIONEmkdir /home/pi/datalogger
cp canduogps.py /home/pi/datalogger/canduogps.py
Modificare il cmdline.txt all'interno di /boot/ rimuovendo tutti i parametri riguardanti la seriale e console.
Ad esempio deve apparire simile come struttura(non nei valori) a questo : dwc_otg.lpm_enable=0 root=PARTUUID=4e4688b2-02 rootfstype=ext4 etc.......
Ricompilare e copiare il device-tree modificato per avere il secondo canshield su spi1 ( secondo bus spi )CITAZIONEdtc -@ -I dts -O dtb -o mcp2515-can1.dtbo mcp2515-can1.dts
sudo cp mcp2515-can1.dtbo /boot/overlays
Modificare config.txt in /boot/ aggiungendo le seguenti righeCITAZIONEdtparam=spi=on
dtoverlay=pi3-disable-bt
dtoverlay=spi1-1cs,cs0_spidev=off
dtoverlay=spi-bcm2835-overlay
dtoverlay=mcp2515-can0,oscillator=8000000,interrupt=12
dtoverlay=mcp2515-can1,oscillator=8000000,interrupt=25
enable_uart=1
Tramite raspi-config assicurarsi che la console seriale sia disattiva e la porta hardware attiva:CITAZIONEsudo raspi-config
-> interfacing options
-> serial
-> disattivare shell
-> mantenere attivo hardware
Copiare regola udev per far si che combacino spi0-can0 / spi1-can1CITAZIONEcp regola-udev.txt /etc/udev/rules.d/75-can.rules
attenzione, non sembra funzionare. Quindi nello script python è stato aggiunto un check simile che condiziona le variabili di bus
Copiare e abilitare lo script per l'avvio del demoneCITAZIONEcp datalogger.service /etc/systemd/system/datalogger.service
systemctl daemon-reload
systemctl enable datalogger.service
ATTENZIONE - NOTE HARDWARE
Raspberry pi utilizza livelli logici a 3.3V, segnali oltre tale valore danneggiano permanentemente il processore.
Bisogna quindi modificare il canshield per separare le alimentazioni del MCP2515 e del TJA1050. Per farlo basta dissaldare
e piegare il pin Vcc(vedi datasheet) di MCP2515 e saldare un cavo con cui alimentarlo a 3.3V direttamente dalla Rpi. Il TJA1050
rimarrà tranquillamente alimentato a 5V, per il quale basta portarli dalla Rpi al pin VCC del header del canshield.
Da finire :- Schema collegamenti
Sviluppi in corso :- Svuotare correttamente queues in fase di arresto registrazione
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Oooh, finalmente si ragiona
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