Motorsport-Magazin.com - 2012 war ein fantastisches Jahr und 'umbrail' ein Meilenstein für unsere Entwicklung hin zu einem der Top- Teams weltweit. Erstmals in der Geschichte der Formula Student konnte mit unserem Sieg im Autocross in Österreich ein Elektro-Fahrzeug die gesamte Verbrenner-Konkurrenz schlagen - einschließlich des Weltranglistenersten. Dies blieb bei Weitem nicht der einzige großartige Erfolg der vergangenen Saison: Mit dem Sieg im Autocross bei der Formula Student Germany und dem Gesamtsieg bei der Formula Student Spain stellte 'umbrail' endgültig unter Beweis, dass er das schnellste Fahrzeug der Saison 2012 ist.
Wir sind stolz auf das, was 'umbrail' geleistet hat - aber 2012 ist Geschichte. Wir wollen unserer Tradition treu bleiben, uns nicht auf den Errungenschaften der Vergangenheit auszuruhen, sondern erneut mit einem komplett neuen Konzept und innovativen Lösungen zur Weltspitze gehören. Wir freuen uns, Ihnen das Konzept von 'julier' vorstellen zu können. Das Fahrzeug wird nach seiner Vorstellung am 16. Mai 2013 in Hinwil bei den Formula- Student-Wettbewerben in Silverstone, Hockenheim, Spielberg (Österreich) und Varano (Italien) antreten.
Der diesjährige Konzeptentscheid, ein allradbetriebenes Fahrzeug mit Radnabenmotoren zu entwickeln bedeutet für den Antrieb die größten Änderungen seit 2011, als mit 'novena' die Entwicklung eigener Elektromotoren begann. Das Herzstück des Antriebs bildet der von Grund auf neu entwickelte permanenterregte Innenläufer-AC-Motor. Bei einem Gewicht von weniger als 5 kg leistet ein Motor 35 kW. Somit entwickelt der AMZ M3 Motor bei einer Gewichtsreduktion von über 40 % die gleiche Leistung wie sein Vorgänger.
Die Momentübertragung wird verlustarm durch ein selbst entwickeltes, in der Radnabe positioniertes Planetengetriebe umgesetzt. Aufgrund der engen Platzverhältnisse war es eine besondere Herausforderung, das gewünschte Übersetzungsverhältnis von 1:11,6 zu realisieren, was schlussendlich mit einer integralen Packaging-Lösung von Getriebe und Motor in Radnabe und Radträger ermöglicht wurde.
Die Ansteuerung der Motoren regeln zwei auf unsere Anforderungen optimierte IGBT-Doppel-Inverter aus dem Hause Lenze Schmidhauser, welche es zusammen auf ein Gesamtgewicht von unter 6 kg bringen. Insgesamt konnte das Gewicht des Antriebsstrangs trotz des Wechsels auf vier Motoren und verdoppelter Leistung konstant gehalten werden.
Aufgrund der positiven Erfahrungen in den letzten Jahren wird auch diese Saison ein einteiliges Monocoque gefertigt. Diese Bauweise erfordert zwar mehr Ressourcen in der Fertigung sowie der Dimensionierung, gilt aber als Leichtbau-Standard und bietet ein großes Potential in Hinblick auf die Steifigkeit und Festigkeit des Chassis. Durch die Verwendung neuer Carbon-Fasern mit besseren mechanischen Eigenschaften können wir im Vergleich zum Vorjahr das Gewicht in den Hauptstrukturen des Fahrzeugs reduzieren, ohne Einbußen bei der Steifigkeit hinnehmen zu müssen. Zur Auslegung der Befestigungspunkte können wir auf ein selbst entwickeltes Optimierungsprogramm zurückgreifen, welches einen nach unseren Bedürfnissen maßgeschneiderten Lagenaufbau berechnet.
Aufgrund des substantiellen Konzeptwechsels beim Antriebsstrang musste das Packaging des Fahrzeugs komplett neu gestaltet werden. Durch das Verlagern der Motoren an die Räder konnte die Oberfläche des Monocoques stark reduziert werden. Ziel ist es auch in diesem Jahr, eines der leichtesten und dennoch torsionssteifsten Chassis im Feld vorweisen zu können.
Nachdem das 10-Zoll-Fahrwerk von 'umbrail' in der letzten Saison neue Massstäbe in Sachen Fahrwerksgewicht gesetzt hat, stellte sich uns für 'julier' die Herausforderung, das Gewicht aus dem Vorjahr trotz des Konzeptwechsels auf vier Radnabenmotoren mindestens zu halten.
Die neuen Motoren verlangen nach einer nochmals höheren Steifigkeit im gesamten Fahrwerk im Vergleich zum Vorjahresmodell. Als Folge des Konzeptwechsels musste die Kinematik neu ausgelegt werden. Im Besonderen wurde der Wechsel auf Druckstreben-aktuierte Feder- Dämpfer-Elemente an der Vorderachse notwendig. Zusätzlich zur neuen Kinematik muss auch das Radpackaging für das neue Fahr¬zeug komplett überarbeitet werden. Aufgrund verschiedener Randbedingungen sowie aus Platzgründen wurde das Planetengetriebe in die Radnabe integriert, wodurch es uns gelungen ist, alle Komponenten im Inneren der Felge unterzubringen. Außerdem bestehen die diesjährigen Radträger erstmals aus Aluminiumguss, wodurch das Gewichtsziel trotz der geometrischen Anpassungen erreicht werden konnte.
Zu guter Letzt wurde mit der Entwicklung einer Carbon-Lenksäule und einer einteiligen 10-Zoll-Carbon- Felge nochmals an der Gewichtsschraube gedreht. Letztere soll die leichteste Felge der Formula-Student-Geschichte werden.
Der Zugang zu den Komponenten im Heck, der Akkubox sowie den Sicherheitselementen wird wie letzte Saison über einen kompakten und versteifenden Heckdeckel realisiert. Durch die Verwendung von feuerfestem Carbon-Gewebe aus der Flugzeugindustrie in der Akkubox wird die Sicherheit des Fahrers sowie umgebender Personen zusätzlich erhöht.
Die Ergonomie, welche bei 'umbrail' schon bei allen Fahrern großen Anklang fand, wurde nochmals ver¬bessert. Hierfür wurde ein Dummy- Modell des Cockpits eingesetzt, bei dem sämtliche Parameter dem Fahrer angepasst werden können, um die Interaktion zwischen Fahrzeug und Fahrer zu optimieren. Ein neues Lenkrad und die Verlagerung der Systemanzeigen auf das Armaturenbrett runden die Schnittstelle 'Fahrer-Fahrzeug' ab.
Wie in der vorherigen Saison setzen wir auch in diesem Jahr auf Lithium- Polymer-Zellen. Dieser Akkuzellen- Typ hat sich bewährt, da er sowohl eine sehr hohe Energiedichte als auch eine enorme Leistungsdichte aufweist.
Aufgrund neuer Reglementierungen wurde die nominelle Energiemenge auf 6.22 kWh erhöht. Durch das enorme Rekuperations-Potential, welches eine der Entscheidungsgrundlagen für die neuen Zellen war, kann die nutzbare Energiemenge den Nominalwert um bis zu 30 % übersteigen. Eine weitere Neuerung ist die Erhöhung der Maximalspannung von 150 V auf 470 V. Beibehalten wurde hingegen die modulare Bauweise der Subpakete. Dies ermöglicht eine wartungsfreundliche und sichere Handhabung der Akkumulatoren. Durch das Batterie-Überwachungssystem (Battery Management System, 'BMS') werden Ströme, Spannungen und Temperaturen kontrolliert, um maximale Sicherheit für den Fahrer zu gewährleisten. Damit die Zellen trotz hoher Lade- und Entladeströme nicht überhitzen, wurde eine Luftkühlung konzipiert, die mit einer Kühlleistung von über 3 kW sicherstellt, dass unsere Zellen ausreichend kühl bleiben.
Aufgrund des neu entstandenen Freiraums im Heck wurde das Konzept einer U-förmigen Akkubox verworfen. Alle Komponenten sind nun in einer Composite-Box (Glas-und Carbonfasern) im Heck des Fahrzeugs verstaut. Dieses Konzept führt zum einen zu einer optimalen Platzausnutzung im Heck und erlaubt gleichzeitig, die angestrebte Gewichtsverteilung zu erreichen.
Lesen Sie im zweiten Teil der Fahrzeugvorstellung Details über Elektronik, Regelung und Aerodynamik des 'julier'.
