Medições do sistema de propulsão elétrico em um hidrofólio

O Quadrofoil Q2 tem sido caracterizado como um “veículo esportivo hidrofólio elétrico ecologicamente correto para a água”. Para um produto complexo como este, é necessária a execução de extensivos procedimentos de medição com equipamentos de teste. A Dewesoft ajudou a Quadrofoil nas medições de desempenho do sistema de propulsão elétrico do seu protótipo de moto aquática hidrofólio.

O Q2 é uma avançada moto aquática elétrica para duas pessoas que pode atingir velocidades de até 40 km/h (24.85 mph) e tem um raio de giro de 7 metros (23 pés). A motoaquática Q2 tem hidrofólios em forma de C - permitindo uma experiência de navegação super silenciosa e acima da água.

Disponível em dois modelos - Q2A Elétrica com um motor de popa de 3.7Kw e Q2S Elétrica com um motor de popa mais esportivo de 5.5Kw. Com capacidade de recarga completa da bateria em três ou quatro horas, os motores elétricos dos modelos Q2A/Q2S são gerenciados por um intuitivo Sistema de Gerenciamento de Bateria (Battery Management System - BMS) que monitora a performance de cada célula da bateria.

O Q2 é projetado e fabricado pela empresa eslovena Quadrofoil, uma empresa de alta tecnologia em engenharia elétrica com a missão de moldar o futuro da indústria náutica e a forma como a sociedade encara o transporte aquático.

Os hidrofólios permitem que o barco vá mais rápido tirando o casco da água. Quando um barco normal se move para a frente, a maior parte da energia utilizada é gasta para mover a água na frente do barco para fora do caminho, empurrando o casco através dele. Os hidrofólios podem levantar o casco para fora da água, então ele só precisa superar o arrasto nos hidrofólios em vez de todo o arrasto no casco.

A Dewesoft configurou as medições de ambas as partes DC (Corrente Contínua) e AC (Corrente Alternada) do Sistema de Propulsão do Q2 para medir a qualidade de conversão de energia do inversor de potência do motor sem escovas (brushless motor). Adicionalmente, a posição, velocidade, aceleração e orientação da embarcação foram medidas usando uma unidade inercial de medição (inertial measurement unit - IMU) – um dispositivo eletrônico que mede e reporta a força específica (força-G) em um corpo e sua variação angular. Duas câmeras foram usadas para monitorar a quantidade de água drenada pelos hidrofólios durante a operação. 

Os equipamentos usados para esta medição foram: uma fonte de energia (SIRIUSi-PWR-MCTS2), uma unidade de aquisição de dados (SIRIUSi-HS-4xHV-4xLV), um pacote de baterias (DS-BP2i), quatro alicates amperímetros (DS-CLAMP-500DCS), uma unidade inercial de medição (DS-IMU2), duas câmeras e um laptop rodando o software Dewesoft X3. Isto permitiu uma coleta de dados detalhada sobre a relação entre os requisitos de energia e o comportamento da embarcação. 

Em primeiro lugar, os alicates amperímetros foram montados nos cabos de alimentação que vão da bateria ao inversor de potência e também no lado AC dele, indo para o motor. Como o espaço sob a tampa do motor é muito apertado, a tampa teve que ser completamente removida e tudo coberto com um filme plástico para proteger os componentes eletrônicos da água.

Em seguida, a IMU foi montada o mais próximo possível do centro da moto aquática e as duas antenas de GPS que a acompanhavam nas extremidades traseira e dianteira da moto aquática. Uma câmera foi colocada na lateral da embarcação, visualizando o hidrofólio traseiro esquerdo, e a segunda câmera bem acima da embarcação, fixada em uma viga que estava amarrada ao banco traseiro, fornecendo uma visão da frente da embarcação.

O pacote de baterias, fonte de alimentação para os alicates amperímetros, SIRIUS HS e um laptop foram colocados no banco traseiro, tudo foi conectado e embalado em alguns sacos plásticos para fornecer alguma proteção da água que poderia espirrar no banco.

Finalmente, a equipe da Quadrofoil colocou a embarcação na água e seu piloto de teste fez algumas corridas mais curtas, colocando os hidrofólios em várias posições diferentes e concluindo com uma corrida longa.

Os dados coletados mostraram que a moto aquática precisa atingir aproximadamente 10 a 12 km / h para sair da água e se apoiar sobre os hidrofólios, requerendo cerca de 13 a 14 kW de potência. Ao atingir esse estágio, os requisitos de energia caem para cerca de 8 a 10 kW para velocidades de cruzeiro entre 24 e 30 km / h. 

A eficiência do inversor de potência ficou entre 95 e 99 por cento durante toda a medição. Um forte indício de que o inversor é realmente eficiente, o que novamente garante que mais energia esteja disponível para a propulsão e que a necessidade de refrigeração seja baixa, permitindo uma solução de refrigeração mais compacta e de menor custo. 

A Quadrofoil  é um dos líderes em “e-mobility” da indústria náutica. No futuro, a linha de produtos incluirá embarcações para uso diário pessoal, bem como para transporte público e de carga - todos usando a tecnologia de hidrofólio ecologicamente correta.