Avendolo già fatto quando ero al college nel team di auto solari, progettando e costruendo auto per Sunrayce '97 e '99, ti dirò che sei sulla strada giusta, ma devi iniziare con un set di dati più semplice.

Inizia con l'analisi di qualcosa come un voto di base, qualcosa che puoi controllare usando calcoli manuali (insegnano ancora quella roba, giusto?) Quindi estendilo a set di dati sempre più grandi. Allo stesso modo dovrai aggiungere termini per l'efficienza (array, batteria, trasmissione, guida) costruendo un modello sempre più complesso man mano che procedi. Dovrai anche consentire una certa quantità di recupero di potenza tramite la frenata rigenerativa e la possibilità di inerzia.

Per iniziare, ho notato che hai solo una velocità, $ v $, che prendo a essere la velocità relativa al suolo. Puoi iniziare da lì, ma i termini aerodinamici sono relativi alla velocità con cui l'aria scorre sul corpo dell'auto. Il tuo modello funzionerà, ma solo per un'aria perfettamente calma.

Spero che il $ C_d $ della tua auto sia molto inferiore a 0,42, ricordo un obiettivo per l'auto '99 del nostro team di 0,17 nell'analisi software (sarà più alto in realtà, ma se è 0,42, stai sbagliando.) Dovresti anche sviluppare coefficienti di resistenza per i flussi fuori asse poiché nel mondo reale il flusso sul corpo del veicolo non sarà quasi mai in asse.

Man mano che il modello si sviluppa, dovrai perfezionarlo utilizzando i risultati del tuo programma di test, che, in parte, dovrebbe soddisfare le esigenze di sviluppo degli input per il tuo modello in base ai dati effettivi. Se puoi, fai un po 'di modellazione in galleria del vento, preferibilmente a grandezza naturale per ottenere un controllo sui carichi aerodinamici e su come variano. Alle velocità necessarie per essere competitivo, la maggior parte della tua potenza sarà spesa per combattere la resistenza aerodinamica.

Non c'è niente a scuola che sia così soddisfacente come vedere la tua auto che si comporta come prevede il tuo modello, cantare lungo la strada al limite di velocità solo con la potenza dell'array. Il tuo modello non sarà mai perfetto, ma puoi avvicinarti.

Penso che sarà troppo complicato calcolare dalle basi, mentre stai tentando. Non puoi assumere una velocità costante; la resistenza al rotolamento dipenderà dalla natura della superficie stradale, dalla pendenza e da quanto è bagnata la superficie stradale 'e la resistenza dell'aria dipenderà dalla velocità e dalla direzione del vento. Le incertezze nei tuoi calcoli sommergeranno la realtà.

Invece, porta un veicolo di prova sulla strada il prima possibile e monitora il suo consumo di energia nei minimi dettagli. Utilizza un registratore GPS, un altimetro, un accelerometro e misurazioni dettagliate del motore per calcolare come varia il consumo di energia dell'auto con la velocità, la pendenza, le condizioni della superficie stradale e la massa del veicolo. Quindi usa questi dati empirici per la tua stima.

Ma non credo che farà molta differenza, perché la tua risposta sarà la stessa, qualunque cosa dicano i numeri:

Il veicolo dovrà essere il più leggero e aerodinamico possibile, con la maggior parte della superficie rivolta verso l'alto ricoperta di fotovoltaico ad alta efficienza e peso ridotto il più possibile senza compromettere la sicurezza del veicolo. (NB, dovrebbe essere sulla superficie dell'auto, non sul tetto del campo fotovoltaico sollevato sopra l'auto - pensa all'aerodinamica!). Quindi dovresti pensare a un array personalizzato di celle piastrellate sulla carrozzeria dell'auto, non pannelli fotovoltaici standard.

Questo perché l'insolazione al suo meglio è solo di circa $ 1000 W / m ^ 2 $, e questo è a metà giornata. E non otterrai un fotovoltaico molto migliore del 22% di efficienza. Semplicemente non avrai molta superficie con cui giocare e dovrai spremere fino all'ultimo joule.

Non sono sicuro che questo approccio sia nel formato che ti serve, ma potrebbe aiutare. Il lavoro richiesto per salire di un'altezza $ y $ è

$$ W = mgy $$

dove $ m $ è la massa e $ g $ è l'accelerazione gravitazionale. Supponendo che massa e gravità siano costanti, possiamo differenziare questa equazione rispetto al tempo per ottenere:

$$ \ dot {W} = mg \ frac {dy} {dt} $$

possiamo anche usare la regola della catena per riscriverla come

$$ \ dot {W} = mg \ frac {dy} {dx} \ frac {dx} {dt} $$

in cui $ x $ è la distanza orizzontale percorsa. Quindi, $ \ frac {dx} {dt} $ è solo velocità, quindi l'equazione si riduce a

$$ \ dot {W} = mgv \ frac {dy} {dx} $$

Hai già i dati per $ \ frac {dy} {dx} $, quindi puoi calcolare la velocità e inserire questa equazione nella tua prima equazione per il consumo energetico totale:

$$ P_w = (F_ {air} + F_ {roll} + mg \ frac {dy} {dx}) \ cdot v $$

L'equazione che hai incluso nella tua domanda considera solo le distanze orizzontali (x e y). È necessario utilizzare le distanze in pendenza (distanze tridimensionali: x, yez) poiché queste saranno le distanze reali percorse dal veicolo.

Supponendo che le distanze nel foglio di calcolo dei dati siano lunghezze pendenza , somma tutte le lunghezze per ottenere la distanza totale in pendenza tra l'inizio e l'arrivo. Dividi questo valore per il tempo totale previsto per la guida del veicolo. Questo ti darà la velocità media richiesta per ogni fase della competizione, in condizioni ideali.

Dai dati nel foglio di calcolo calcola la pendenza di ogni tratto di strada, annotando i tratti di forte pendenza. Questa sarà probabilmente l'informazione più importante che puoi ricavare dai dati nel tuo foglio di calcolo. Cerca di trovare tratti di strada continui in cui la pendenza è approssimativamente costante e regola la velocità media richiesta per tali sezioni in base alle condizioni e alla pendenza della strada.

Quando si determina il tempo di guida totale, tenere conto di:

• Scambio di conducenti: presumo che ogni conducente guiderà non più di 2-2,5 ore prima di essere sostituito da un nuovo conducente.
• Manutenzione programmata durante il periodo di guida, se presente.
• Manutenzione / riparazioni non programmate.
• Pendenza della strada per ciascuna tappa / tappa e relativo impatto sui requisiti di alimentazione.
• Periodi di riposo, se presenti
• L'influenza del tempo e dell'ambiente: nuvole che oscurano il sole, pioggia, vento, calore, polvere.

Altre cose che devi considerare sono:

• L'influenza del vento sulle prestazioni del veicolo, con venti contrari e trasversali che impediscono la marcia mentre i venti in coda favorirebbero la marcia.
• L'influenza del vento sulla fatica del conducente.
• Condizioni della strada - potho le, zone irregolari, ecc.
• Raggio di curvatura delle curve e come possono influire sulla velocità
• L'effetto degli attraversamenti stradali ferroviari, come la rugosità e la perdita di energia cinetica e velocità nell'attraversare i binari. Inoltre, dover aspettare i treni.
• La possibilità di collisione con animali selvatici o da fattoria.