Desde 2014, el equipo Illini Solar Car Team ha diseñado, construido y competido con coches únicos que funcionan con energía solar y que están ayudando al mundo a imaginar un futuro con cero emisiones de carbono para el transporte personal. En la actualidad, más de 100 estudiantes de todo el campus de Urbana-Champaign de la Universidad de Illinois dirigen una sofisticada operación que abarca disciplinas como la electricidad, la mecánica, la estrategia y la telemetría, y los negocios y los medios de comunicación. El módem RF Digi XBee® PRO ayuda a estos entusiastas a vigilar su creación para optimizar la velocidad, la distancia y el rendimiento.
El reto de la energía solar
Con la pasión de redefinir el futuro del automóvil, docenas de estudiantes -ingenieros, defensores del medio ambiente y simples aficionados a los coches- colaboran cada año en el espacio OpenLab y en varios garajes del campus de Urbana-Champaign de la Universidad de Illinois. Su única misión: construir el vehículo más rápido y eficiente alimentado únicamente por el sol. El Illini Solar Car Team (ISC) participa con sus vehículos en competiciones internacionales, como el American Solar Challenge y el Formula Sun Grand Prix, obteniendo los cinco primeros puestos frente a competidores de todo el mundo.
El último vehículo de ISC -Brizo- cuenta con un chasis de paneles de fibra de carbono con una suspensión de doble horquilla, un motor sin escobillas de corriente continua en las ruedas traseras, 4 metros cuadrados de células solares de silicio y un paquete de baterías de 5,3 kWH compuesto por 420 baterías de iones de litio. El coche, que pesa 1,5 kilos, puede alcanzar una velocidad máxima de 70 mph y ha recorrido más de 1500 millas.
Según Alex Lymberopoulos y Nafi Osmani, dos estudiantes del ICS, el sistema eléctrico es el corazón de lo que hace funcionar al Brizo. "Un coche eléctrico requiere fiabilidad, desde el sistema de alimentación general del motor y la batería construida a medida hasta el panel solar y los fragmentos de código que activan los intermitentes", explica Osmani. "Casi todas las placas del Brizo están diseñadas desde cero y funcionan con código personalizado. Así es como podemos crear un vehículo homologado para la calle que puede atravesar el continente de forma fiable".
El dilema de la telemetría
Cuando llega el día de la carrera, la telemetría desempeña un papel fundamental para garantizar que el Brizo funcione con la máxima eficiencia. "Cuando se corren 1.500 millas a lo largo de varios días, es crucial controlar todos los sistemas: el motor, el consumo de la batería, los sensores de temperatura y la electrónica", dijo Lymberopoulos. "Tenemos un coche de cabeza y otro de persecución que rodean al Brizo durante la carrera, de modo que podemos obtener datos oportunos y precisos, analizarlos y tomar decisiones informadas. Estos datos son cruciales porque, si estos sistemas sobrepasan sus zonas de seguridad, podemos experimentar un desbordamiento térmico que destruya la batería. En nuestro código personalizado, tenemos límites de advertencia para la temperatura y, a continuación, un límite estricto para evitar daños".
¿Cómo llegan esos datos al coche de persecución? A través de un Digi XBee PRO 900HP módem, integrado con las placas diseñadas por ISC. Digi XBee-Los módulos PRO proporcionan la mejor conectividad inalámbrica de su clase a los dispositivos. Con rangos de línea de visión de RF de hasta 28 millas (con antenas de alta ganancia), y velocidades de datos de hasta 200 Kbps, estos módulos son ideales para aplicaciones de largo alcance que requieren un mayor rendimiento de datos.
El Digi XBee-PRO 900HP no requiere programación y se puede configurar fácilmente con Digi XCTU® o a través de un conjunto de comandos AT simplificado. Los módulos Digi XBee están precertificados para su uso en varios países, lo que reduce aún más los costes de desarrollo y el tiempo de comercialización.
"Conectamos el XBee a nuestra placa receptora que va en el coche de persecución", explica Osmani. "Y eso nos proporciona los datos de todas las tarjetas y sensores del sistema que están en el bus de la red de área de control (CAN), especialmente la temperatura y la velocidad. A partir de ahí, recopilamos los datos en una base de datos MongoDB, los introducimos en nuestra aplicación de telemetría y en nuestra aplicación de estrategia, y luego predecimos cómo se comportarán el coche y sus sistemas en diferentes condiciones".
"Nos dimos cuenta de que la mayoría de las escuelas de la competencia utilizan el módulo XBee", dijo Lymberopoulos. "Eso habla de su fiabilidad y durabilidad. Son coches que compiten en todo el país y nunca hemos tenido problemas de fiabilidad."
Un camino brillante por delante
Tras kilómetros de carreras en pista y pruebas en carretera, Brizo debutó en el American Solar Challenge 2021. Recorrió más de 1000 millas, comenzando en Independence, Missouri, hasta Santa Fe, Nuevo México, a lo largo del Camino Histórico Nacional de Santa Fe. Brizo quedó en tercer lugar en la carrera clasificatoria del Gran Premio de Fórmula Solar, y en cuarto lugar en el camino. La próxima carrera de Brizo tendrá lugar en el Desafío Solar Americano de 2022 a lo largo de la Ruta Histórica Nacional de Oregón, comenzando de nuevo en Missouri y terminando a lo largo de la ruta en Idaho.
Pero estos sofisticados vehículos eléctricos no son los únicos con un futuro brillante. "Estamos adquiriendo una valiosa experiencia en el diseño, la fabricación y las pruebas de sistemas eléctricos", afirma Osmani, y demostrando cómo un vehículo eléctrico alimentado por energía solar puede convertirse en una realidad factible y de gran consumo. Las grandes empresas tecnológicas contratan regularmente a los miembros de nuestro equipo porque estas habilidades se transfieren muy bien a los futuros mercados comerciales."
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