Electric Powertrain Measurement on Hydrofoil

Il Quadrofoil Q2 è stato etichettato come "veicolo acquatico silenzioso, sportivo ed ecologico". Per un prodotto complesso come questo, è necessario seguire complesse procedure di test. Dewesoft ha aiutato Quadrofoil per la misura delle performances del propulsore elettrico nel prototipo.

Il Q2 è una moto d'acqua elettrica a due posti che può raggiungere una velocità fino a 40 km/H e un raggio di curvatura di 7 metri. Ha superfici idrodinamiche con forma di C che permettono di "volare" sopra la superficie dell'acqua provando un'esperienza estremamente silenziosa.

Sono disponibili due modelli - Q2A Electric con un motore eletrico fuoribordo da 3.7kW e Q2S Electric con la variante più sportiva da 5.5kW. Capace di una ricarica completa in 3-4 ore, i motori dei Q2A/Q2S Electric sono gestiti da un sistema di gestione della batteria (BMS) che tiene sotto controllo le performances delle singole celle.

Q2 è progettato e prodotto dall'azienda slovena Quadrofoil, una società ad alto contenuto tecnologico con la missione di modellare il futuro dell'industria nautica ed il modo in cui la società utilizza i trasporti acquatici.

Le ali permettono all'imbarcazione di viaggiare veloce sollevando lo scafo fuori dall'acqua. Quando una normale imbarcazione si muove, la maggior parte dell'energia è spesa per spostare l'acqua che occupa lo scafo. Gli idrovolanti possono sollevare lo scafo fuori dall'acqua e in questa configurazione devono vincere solo la forza di attrito delle superfici idrodinamiche e non di tutto lo scafo.

Dewesoft ha misurato sia la parte DC che AC del propulsore per misurare l'efficienza e la qualità dell'energia convertita dall'inverter del motore brushless. Inoltre, posizione, velocità, accelerazione e orientamento sono misurate sulla moto d'acqua utilizzando una piattaforma inerziale (IMU) - un dispositivo elettronico che misura e le forze specifiche e le velocità angolari di un corpo rigido. Due telecamere sono state utilizzate per tenere sotto controllo il flusso d'acqua interessato durante le operazioni.

Sono stati utilizzati i seguenti sistemi: un data logger (SBOX waterproof), un modulo front end di acquisizione con samplerate da 1MS/s (SIRIUSi-HS-4xHV-4xLV), un modulo di alimentazione per trasduttori di corrente (SIRIUS-PWR-MCTS), 4 trasduttori di corrente (DS-CLAMP-500DCS), un pacco batteria (DS-BP2i), una piattaforma inerziale (DS-IMU2) e due telecamere. Questa configurazione ha permesso di rilevare dati dettagliati della relazione tra la richiesta energetica e il comportamento della moto d'acqua.

Come primo passo, le pinze amperometriche sono state installate sui conduttori della batteria all'inverter e dall'inverter al motore. Lo spazio nel vano motore è praticamente inesistente, abbiamo rimosso il carter lasciando tutti i componenti esposti e proteggendo l'elettronica dall'acqua con una pellicola.

La IMU è stata montata il più vicino possibile al centro di gravità della moto d'acqua e le due antenne GPS in testa e coda. Una telecamera è stata posizionata su un fianco orientata verso poppa e l'altra posizionata in alto e orientata verso prua.

Il pacco batteria costituisce l'alimentazione per i trasduttori di corrente, il modulo SIRIUS HS e il data logger che sono stati installati nel sedile posteriore. A seguito di tutti i collegamenti l'assieme è stato protetto con pellicola plastica a protezione da eventuali spruzzi d'acqua.

Infine, il team Quadrofoil ha messo la moto in acqua e il collaudatore ha provato qualche breve tratta impostando le superfici idrodinamiche in varie configurazioni e concludendo con un giro lungo.

I dati acquisiti hanno mostrato che la moto d'acqua ha necessità di raggiungere approssimativamente 10-12 km/h per sollevare lo scafo erogando una potenza di circa 13-14 kW. Una volta raggiunta questa configurazione la richiesta energetica si riduce a 8-10kW per una velocità di crociera compresa tra i 24 e 30 km/h.

L'efficienza dell'inverter di potenza era compresa tra 95 e 99% durante tutta l'acquisizione. Questo è evidente indice che l'inverter è veramente efficiente, assicurando che tutta l'energia viene utilizzata per la propulsione e che la richiesta di raffreddamento è bassa, permettendo l'impiego di un sistema di raffreddamento più piccolo ed economico.

Quadrofoil anela a diventare uno dei leaders nel settore dell'e-mobility nautico. In futuro il portafoglio prodotti includerà imbarcazioni per uso quotidiano privato, pubblico e per trasporto merci - tutti utilizzando la tecnologia ecologica idrovolante.