Van 0 naar 100 in 2,3 seconden met SAP HANA
Vijftig studenten van University Racing Eindhoven (URE) bouwen elk jaar hun eigen raceauto om een zomer lang deel te nemen aan wedstrijden in heel West-Europa. Om hun races en het gedrag van de auto te optimaliseren maken de studenten gebruik van veertig sensoren die in totaal vierhonderd datapunten per seconde streamen. SAP HANA maakt er bruikbare visualisaties van.
Tekst: Gertjan Harberink
Interview: Rob van der Marck

Aan de muur van het kamertje in het gebouw Momentum op de campus van de TU Eindhoven (TU/e) hangt de planning van raceauto URE12. Op grote vellen zijn álle aspecten die komen kijken bij het ontwerpen en bouwen van een auto uitgezet in de tijd. De papieren matrix beslaat twee muren. Een dikke rode lijn markeert de einddatum. Als het ruim vijftig mensen tellende Studententeam University Racing Eindhoven de planning volgt, hebben ze tegen de zomer van 2017 een werkende raceauto gebouwd die zich in de zomermaanden gaat meten met de auto’s van andere universiteiten in de internationale Formula Student competition. En als het zover is kan het team álle aspecten die de performance van de auto beïnvloeden vanaf de zijlijn monitoren. Van de temperatuur van het accupack en het aantal omwentelingen van de wielen tot en met de stand van het gaspedaal. Met dank aan SAP HANA.
De elektrische raceauto’s die in Eindhoven gebouwd worden, zijn klein en compact en hebben iets weg van een Formule-1 auto op schaal. Maar onderschat ze niet. De raceauto die het Eindhovense team vorig jaar bouwde - de URE11 - accelereerde van 0 naar 100 kilometer per uur in amper 2,3 seconden. Elk wiel van de raceauto heeft een eigen elektromotor die gevoed wordt door een 400 volts battery pack. Het vierwielconcept waarbij ieder wiel afzonderlijk wordt aangestuurd, maakt dat de auto niet alleen razendsnel is, maar zorgt er ook voor dat je er uiterst stabiel en gecontroleerd bochten mee kunt nemen.

Internationale competitie
In het kader van de internationale Formula Student competition nemen de studententeams het tegen elkaar op tijdens verschillende dynamische en statische onderdelen. Bij het onderdeel ‘Endurance’ bijvoorbeeld, moeten de auto’s 22 kilometer afleggen. De auto’s moeten ook achtjes rijden (skidpad), racen (autocross) en 75 meter zo snel mogelijk afleggen (acceleration). Daarnaast kijken de jury’s naar zaken als efficiëntie, kosten en technisch ontwerp. De TU/e-teams doen sinds 2003 mee aan de internationale competitie. De eerste auto’s hadden een verbrandingsmotor. Vanaf het raceseizoen in 2010 ging het team voor de eerste keer deelnemen aan de elektrische competitie met de URE5e. En dat is zwoegen, want de competitie op dat vlak is enorm sterk.

Dennis van den Brandt, Steven Spronk en Kevin Kruijt
Kevin Kruijt studeerde autotechniek in Rotterdam en startte in september met zijn master Automotive Engineering aan de TU/e. Voor die studie is hij een jaar vrijgesteld om fulltime leiding te geven aan de Eindhovense racestal. “We bouwen de auto ieder jaar helemaal opnieuw. Volgens de regels moet minimaal 20% van de auto afwijken van de auto van vorig jaar”, vertelt Kruijt. “Sommige teams kopen een kant-en-klaar pakket in. Wij doen in principe alles zelf. Sommige onderdelen kopen we in, andere ontwerpen we in eigen huis.”

Software wordt steeds belangrijker
De URE-ploeg bestaat niet alleen uit WO- en HBO-studenten die bijvoorbeeld werktuigbouwkunde of autotechniek studeren, maar ook uit programmeurs. Ze werken samen binnen teams voor zaken als mechanica, software en control. Dennis van den Brandt is bezig met zijn Master Embedded Systems aan de TU/e en is Control, Software and Electronics manager bij URE. “Software wordt een steeds belangrijker onderdeel van de auto”, legt Van den Brandt uit. Omdat de auto helemaal elektrisch is, bepaalt de software hoe de raceauto rijdt. “Met één druk op de knop is het een totaal andere auto.” Een van de belangrijkste en meest ingewikkelde aspecten is het controleren van de torque. Kevin Kruijt: “Wanneer de auto een bocht neemt, moeten de wielen die de buitenbocht nemen net iets harder draaien dan de wielen in de binnenbocht. Met Torque Vectoring controleer je hoeveel koppel ieder afzonderlijk wiel krijgt en bepaal je de houding van de auto. Dat is een heel pittige uitdaging.”

Bij URE wordt de rol van sensoren daarom steeds belangrijker. Alles wordt gemeten, variërend van zaken als snelheid, stuurhoek en watertemperatuur tot de stand van het gaspedaal en het ampèrage van het battery pack. Informatie uit al die sensoren wordt gebruikt om de ideale race te kunnen rijden en de auto verder te optimaliseren. “Sommige gegevens worden door de software aan boord van de auto gebruikt”, vertelt Van den Brandt, “andere gegevens zijn belangrijk om tijdens de race in de gaten te houden en na afloop van de race te evalueren.”
De belangrijkste waarden kunnen vervolgens live worden weergeven. Die inzichten bieden precies wat het team nodig heeft om beter te kunnen presteren. Kruijt: “Je ziet in één oogopslag wat er allemaal gebeurt. Een voorbeeld; we kunnen heel eenvoudig zien hoeveel energie we nog in het battery pack hebben. Daardoor kunnen we heel makkelijk voorspellen of we het einde van de race halen. Informatie gaat een belangrijke rol spelen in de racewereld. De informatie uit dit systeem helpt ons om veel slimmer te rijden.”

Hoewel een eerste versie van het dashboard vorig jaar al gereed was, heeft de Eindhovense racestal er nog geen plezier van gehad. Kruijt: “Deze zomer hadden we te kampen met de nodige tegenslagen. Twee weken voor de race op de Duitse Hockenheimring raakte één van de batterijcellen oververhit waardoor het battery pack vlam vatte. We hebben het meetsysteem toen uit de auto gehaald en ons helemaal op het oplossen van de problemen met de batterij gericht.”

Leerzaam traject
Steven Spronk is blij met het sponsorship van het studententeam. “Dit traject is voor ons ook heel leerzaam”, vertelt hij. “Bedrijven beginnen nu over SAP HANA na te denken. Daarom maken we hier op jaarbasis bijna driehonderd uur voor vrij. Tussen januari en mei van dit jaar werkten we bijna een dag per week aan het project, samen met het URE-team. Voor ons is dit een geweldige manier om heel veel kennis over het platform op te doen, net als over sensoring, internet of things, UI5 en SAP HANA. Al die onderwerpen komen in deze case terug. Dankzij de samenwerking met University Racing Eindhoven hebben we op een hele bijzondere manier heel veel ervaring op kunnen doen rondom al deze onderwerpen.”
Vierhonderd datapunten per seconde
Tot voor kort was het niet mogelijk om alle data die de auto produceert tijdens de race te bekijken. De sensorinformatie kon pas na de race uitgelezen worden. Wat het team nodig had was een mogelijkheid om data live te exporteren en in real-time te analyseren. En dat was precies waarmee SAP-partner McCoy & Partners kon helpen. Zij sponsoren sinds vorig jaar het studententeam en ontwikkelde samen met de Eindhovenaren een dashboard om tijdens de race de belangrijkste statistieken in de gaten te houden. “Eerst zijn we met behulp van Design Thinking gaan onderzoeken welke informatie het team op het dashboard wilde hebben. We hebben de dashboards op die manier samen vormgegeven”, vertelt Steven Spronk, Consultant Technology & Innovation bij McCoy en alumnus van de TU/e. “Tijdens de race worden de gegevens via WiFi doorgeseind naar een laptop naast het circuit. In totaal gaat het om zo’n veertig sensoren die 10 keer per seconde een meting doen. Dat zijn vierhonderd datapunten per seconde. Al die informatie wordt op de laptop gefilterd. Vervolgens sturen we de meest relevante gegevens naar onze eigen SAP HANA omgeving in de Amazon cloud. In de cloud wordt alle data verwerkt en gevisualiseerd. Hiervoor gebruiken we SAP UI5, het User Interface framework van SAP waarmee je heel eenvoudig heldere dashboards kunt ontwikkelen.”