Formula Student - Julier - der neue Bolide des AMZ Teil II

Elektronik, Regelung und Aerodynamik

Der Akademische Motorsportverein Zürich stellt seinen neuen Boliden vor. Im zweiten Teil geht es um Elektronik, Regelung und Aerodynamik des julier.

Motorsport-Magazin.com - Im ersten Teil der Fahrzeugvorstellung wurden Bereits die Bereiche Antrieb, Chassis, Fahrwerk und Akku behandelt. Das Sahnestück des neuen julier sind vier Radnabenmotoren, welche der AMZ selbst entwickelte. Doch auch in den anderen Bereichen gibt es interessante Weiterentwicklungen im Vergleich zum Vorgänger des 'julier'.

Elektronik

Das Hauptaugenmerk im Bereich der Elektronik liegt in diesem Jahr auf der erhöhten Batteriespannung - es wurde wie bereits erwähnt ein Wechsel von 150 V zu 470 V beschlossen. Da bei höheren Spannungen kleinere Ströme fließen, wenn dieselbe Leistung übertragen wird, trägt dies zur Verringerung der Verluste bei: Geringere Stromstärken erlauben es, kleinere Leiterquerschnitte zu wählen, was das Gewicht der Kabel spürbar reduziert. Ausserdem verringert sich die elektromagnetische Abstrahlung, was zugleich ein Problem des Vorjahres bekämpft.

Das Team des AMZ in Hockenheim © FSG Scheuplein

Das Überwachungssystem der Akkubox (BMS) wurde an die neue Zellanordnung angepasst und baut auf die erfolgreiche Umsetzung des Vorjahrs auf. Für die Erfassung von Sensorwerten werden wie bei umbrail Mini-CAN-Module eingesetzt. Diese etablierte Schnittstelle aus dem Automotive-Bereich eignet sich hervorragend für unsere Anforderungen und bindet die Sensoren zur Fahrzeugsteuerung an.

Der Kabelbaum wird in dieser Saison komplett vorgefertigt. Damit wird eine übersichtliche Verdrahtung erreicht und das Gewicht stark reduziert. Dabei wird auch besonders auf die elektromagnetische Verträglichkeit geachtet, welche ein sauberes Erdungskonzept voraussetzt.

Regelung

Dieses Jahr beschäftigt sich zum zweiten Mal ein komplett eigenständiges Modul mit der Regelung unseres Fahrzeugs. Aufbauend auf den Grundlagen und dem Wissensstand des letzten Jahres kommen eine Vielzahl von neuen Software-Lösungen im und ums Auto zum Einsatz. Das mathematische Modell des Autos wurde verfeinert und zu einem Einzelrad-Modell erweitert, um die einzelnen Dynamiken besser abbilden zu können. Auch auf Seiten der Reifen wurde mit der systematischen Auswertung von Reifendaten ein großer Fortschritt erzielt.

Die Formula Student wird in Europa immer populärer © FSG

Die Rundenzeiten-Simulation wurde zu Beginn der Saison umfassend weiterentwickelt, um bei der Konzeptfindung als fundierte Entscheidungsgrundlage eingesetzt werden zu können. Der virtuelle Fahrer ist nun noch näher am menschlichen Pendant und zeigt noch realistischer, wie sich das Auto später auf der Strecke verhalten wird.

Die große Aufgabe der Regelung ist es in der aktuellen Saison jedoch, die potentiellen Vorteile des Allradantriebs bestmöglich auszuschöpfen. Es gilt, die Fahrdynamik-Regelung mit einer dynamischen Verlagerung der Antriebs- und Bremsleistung zwischen vorne und hinten sowie links und rechts auszulegen, so dass nicht nur optimaler Grip erreicht wird, sondern auch mittels Rekuperation an allen vier Rädern so viel Bremsenergie wie möglich zurückgewonnen werden kann.

Mit Hilfe des Departements für Informationstechnologie und Elektrotechnik der ETH Zürich werden eine modulare Traktionskontrolle, Torque Vectoring und eine Gierratenregelung programmiert. Hierdurch ist das Auto in der Lage, schneller zu beschleunigen und Richtungswechsel zu vollziehen, während gleichzeitig der Energieverbrauch sinkt. Zusätzlich arbeiten wir an einem optimierten Motor-Management um im Endurance-Rennen besonders energiesparend unterwegs sein zu können.

Aerodynamik

Im letzten Jahr war das erklärte Ziel für die Aerodynamik-Abteilung vergleichsweise simpel - das Motto lautete: 'Versuchen wir es doch mal!' Inzwischen wissen wir: Es geht. Und es geht gut!

Die Aerodynamik des umbrail war ein Glücksgriff © FSG Almonat

Die Aerodynamik von 'julier' wurde von Grund auf neu entwickelt und mit den Erkenntnissen des letzten Jahres gefüttert. Erneut setzen wir auf ein vollständiges Aerodynamik-Paket aus Front- und Heckflügel sowie einem optimierten Unterboden mit Heckdiffusor. Besonderes Augenmerk wurde auf die Gestaltung der unteren Frontflügelpartie gelegt, welche entscheidend für die gesamte Verteilung der Luft um und unter dem Fahrzeug ist. Aus diesem Grund wurde dort ein dreidimensional geformtes Element aus mehreren Profilen entwickelt. Auffällig sind ebenfalls die komplett neu gestalteten Seitenkästen, welche nicht nur die Anströmung der Radiatoren verbessern, sondern die Luft zusätzlich besser auf die Bauteile für die Hinterachs-Aerodynamik leiten.

Mit Hilfe der selbst entwickelten Rundenzeiten-Simulation wurde das Design der Aerodynamik optimal an die Bedürfnisse eines Formula-Student-Wettbewerbs angepasst. Insgesamt konnten die Abtriebswerte des Vorgängers bei gleichem Luftwiderstand um fast 30 % gesteigert werden. Ebenso konnte das Gewicht des Pakets durch den Einsatz neuer Materialien um 3 kg gesenkt werden. Wie im letzten Jahr werden wir die Möglichkeit haben, unsere Konstruktion im Windkanal unseres Hauptsponsors, der RUAG AG, testen und verbessern zu können.




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