Blog 8 – Jeroen: Software engineer

Hi,

Mijn naam is Jeroen. Dit jaar maak ik deel uit van het Solar Boat Team. Ik zal het meeste bezig zijn met het ontwikkelen van de software die wordt gebruikt op de Solar Boat.

Op dit moment studeer ik technische informatica aan de TU Delft. Studenten van de bachelor technische informatica hebben een belangrijke rol in het team. Wij zijn verantwoordelijk voor het regelen van de boot. Net als in moderne auto’s heeft ook de boot een aantal computers aan boord die elk een specifieke taak hebben. De programmeurs zoeken de grenzen op met het programmeren van deze computers aan boord om daarmee de prestaties van de boot te maximaliseren. Zelf ben ik verantwoordelijk voor het programmeren van de “height control system”.

Ik zit in het Stability en Dynamics departement, wat zich bezig houdt met het ontwerpen van de struts en draagvleugels. De struts worden zo ontworpen dat de weerstand en het gewicht geminimaliseerd wordt, stellen slimme configuraties samen voor de motor controllers en zorgen ervoor dat de draagvleugels efficiënt en hydrodynamisch zijn.

De height control system reguleert het opstijgen uit het water het net neerdalen terug in het water. Wanneer de boot “vliegt” boven het water is het belangrijk dat deze stabiel blijft en niet omvalt. De height control system werkt met ultrasonische en gyroscopische sensoren. Een deel van mijn verantwoordelijkheid is het bepalen welke sensoren wij zullen gebruiken en het programmeren van deze sensoren. Ik zal er dus voor zorgen dat de ultrasonische sensor correct meet wat de afstand tussen het water en de boot is, wanneer de boot boven het water vliegt. Daarnaast zorg ik ervoor dat de informatie afkomstig van de ultrasonische sensor gestuurd wordt naar de plekken in de boot waar deze informatie nodig is. Deze data zal bijvoorbeeld hier gebruikt worden voor bepaalde hoogte berekeningen. Accurate outputs van deze sensoren is dus cruciaal voor de height control system, deze is namelijk sterk afhankelijk van de real-time outputs.

De height control system maakt gebruik van een zogenaamde control loop feedback mechanism PID (Proportional Integral Derivative). Dit mechanisme gebruikt de huidige staat van de boot en de data van de sensoren als een input en genereert hiermee een output wat de boot vertelt wat te doen. De PID controller vertelt de boot bijvoorbeeld wat de volgende positie van de draagvleugels moet zijn.
Deze control loop is vrij ingewikkeld doordat het veel dingen moet doen. Het moet ervoor zorgen dat de boot op de juiste hoogte boven het water blijft en dat de boot gebalanceerd blijft, zelfs wanneer de piloot naar rechts of links stuurt. Ook is het belangrijk dat de boot kan compenseren voor windvlagen, deze zouden op het Kanaal erg sterk kunnen zijn.

Ik kan niet wachten om de boot in actie te zien tijdens de race in Monaco en bij de oversteek van het Kanaal. Ik hoop dat de height control system doet wat hij hoort te doen tijdens de race!

Blog 7 – Laura: De master Power Electronics en de Solar Boat

Hoi!

Ik ben Laura en dit jaar zit ik in het elektronica departement. Ik volg op dit moment de Solar Energy track van de master Power Electronics, waardoor mijn taken in het elektronica departement veel samenhang hebben met mijn studie. Vorig jaar hebben twee electrical engineers (Luc en Jasper) verschillende componenten van het elektrische systeem ontworpen, zoals de Maximum Power Point Trackers, het Battery Management System en het Energy Management System, de 24V supply system en nog veel meer. Een deel van mijn taak binnen het team dit jaar is het leren begrijpen van elk onderdeel van het design. Hierdoor zal ik straks in staat zijn alle elektronische problemen in Monaco op te lossen, als dit nodig is.

Het design van deze componenten wordt gedaan in Altium. De afgelopen tijd ben ik dus veel bezig geweest met het leren gebruiken van dit computerprogramma. Omdat dit mijn eerste project is in Altium kreeg ik veel hulp van Luc. Zo hebben wij samen een nieuw component ontworpen dat vorig jaar gekocht nog werd ingekocht: de logger. De logger verkrijgt informatie van de CAN bus tijdens de test fase en slaat dit op in een microSD card, waardoor wij later de informatie kunnen bestuderen en analyseren om zo de boot prestatie te kunnen verbeteren. Het resultaat is een klein printplaatje die bestaat uit een knoopbatterij, de CAN connectie, een aansluiting voor de power supply, de microSD connectie en de micro controller. De logger zal later geprogrammeerd worden door een ander teamlid, die informatica studeert.

Nu de eerste versie van de logger afgerond is, en we wachten op de productie van de logger zodat we kunnen testen of het goed werkt of aanpassingen nodig heeft, houd ik mij op dit moment bezig met het EMS/BMS systeem. Dit systeem bestaat uit twee PCBs die aan elkaar en met de rest van het elektrische systeem verbonden zijn. Mijn taak is het vinden van fouten in het design van vorig jaar zodat we deze kunnen verbeteren.

Blog 6 – Suzanne: Electronics department

Hoi!

Mijn naam is Suzanne Assen en dit jaar ga ik over de elektronica in de boot. Wij zijn verantwoordelijk voor de elektronica tussen de zonnepanelen en de motor. Dit is inclusief de accu, alle veiligheidssystemen en eigenlijk bijna alle andere elektronica aan boord. Daarnaast zijn wij ook verantwoordelijk voor de data uitwisseling binnen de boot en van de boot naar het strategisch team.

Dit jaar richten wij ons op een elektrisch systeem wat nog efficiënter en betrouwbaarder is. Op dit moment zijn we bezig met het ontwerpen van onze eigen maximum power point trackers (MPPTs). Deze optimaliseren de output van de zonnepanelen, zodat we altijd het maximale vermogen uit onze zonnecellen kunnen halen. Met onze eigen MPPTs kunnen wij de efficiëntie van de gehele aandrijving verbeteren!

Vorige week hebben we veel batterijen getest om erachter te komen welke batterij wij het beste kunnen gebruiken binnen de limiet van 1750 Wh. Ik had graag aangekondigd dat we dit jaar roze batterijen zouden gebruiken, helaas is dit niet het geval… De kleur die we wel gebruiken zullen we voorlopig nog even voor onszelf houden.

Ook zijn we nu bezig met het ontwerpen van een compleet nieuwe Energybox. In de Energybox zitten alle batterijen en meeste elektronica, zoals alle relais, shunts en de motorcontroller. Dit jaar maken we gebruik van een batterij met een grotere opslagcapaciteit. Toch denken wij de Energybox nog lichter te kunnen maken dan we in de afgelopen jaren hebben gedaan. Het is alleen wel een enorme puzzel om elk component in de Energybox te laten passen, dit neemt dus aardig wat tijd in beslag.

Als laatste is ons departement verantwoordelijk voor veel software. Hieronder valt bijvoorbeeld de telemetrie, welke er voor zorgt dat de boot met de piloot en het strategisch team kan communiceren. Ook wordt er gemeten hoeveel energie de zonnepanelen genereren, hoeveel energie er nog in de accu zit, het voltage en de temperatuur van alle individuele batterijen en andere handige parameters. Op deze manier kunnen wij onze race strategie optimaliseren, wat van pas komt in Monaco!

Blog 5 – Freddy: Drive-Line Department

Hallo,
Ik ben Freddy Bos, de chief van de drive-line department. In deze blogpost zal ik meer uitleggen over wat dit departement doet en hoe wij werken.
Dit departement heeft een aantal belangrijke taken. De eerste en daarmee ook belangrijkste taak is het gebruikmaken van de energie afkomstig van de zonnepanelen en de accu. Zoals je misschien al geraden hebt, is dit de aandrijving van de boot. Bij de aandrijving is het belangrijk dat deze zo ontworpen wordt dat de boot zo efficiënt mogelijk is, maar tegelijkertijd ook snel. Ik zal jullie nu een hele globale uitleg geven over de werking van de aandrijving.

De zonnepanelen en de accu voorzien de motorcontroller van energie. De controller past het stroom-type aan naar het type stroom die de motor nodig heeft. De motor is waarschijnlijk een van de belangrijkste elementen van de boot en het meest belangrijke onderdeel voor de dive-line department. De motor gebruikt de aangeleverde energie om beweging te genereren, die dan naar de propeller van de boot wordt doorgegeven, waardoor de boot vooruit komt.

Elk onderdeel van de gehele aandrijving moet zorgvuldig worden uitgekozen. Alle onderdelen zijn namelijk met elkaar verbonden, dus als één onderdeel minder efficiënt is dan de rest, maakt dat de gehele aandrijving minder efficiënt.

De tweede taak van de drive-line department is het maken van het koelsysteem van de boot. Tijdens de race en de oversteek van het kanaal zal de temperatuur stijgen in alle onderdelen van de boot. De zonnepanelen, de accu en de motor zijn de meest kwetsbaar voor oververhitting. Een goed koelsysteem is dus essentieel.

De laatste paar weken zijn wij bezig geweest met het ontwerpen van een zo efficiënt mogelijke aandrijving. Dit kan lastig zijn doordat alle onderdelen zo sterk met elkaar in verbinding staan. Elke verandering, hoe klein ook, zorgt ervoor dat de rest van de onderdelen ook aangepast moeten worden. Dus ook al denk je dat je de beste motor in de wereld hebt gekozen, zal het vaak blijken dat dit niet het geval is als je naar het hele plaatje kijkt. Gelukkig bestaat dit departement uit veel werktuigbouwers, dus is er nog hoop om het Kanaal in een record tijd over te steken en te winnen in Monaco!