LizzE

Im Modul Aerodynamik sorgen wir für den nötigen Anpressdruck, sodass unsere LizzE auch bei hohen Geschwindigkeiten noch schnell um die Kurven fahren kann. Außerdem sorgen wir auch für eine möglichst günstige Umströmung des Autos für den besten Kompromiss aus Abtrieb und Widerstand.

Wir nutzen fortschrittliche Strömungssimulationsmethoden um für das Fahrzeug das beste Aerodynamikpaket zu entwickeln und zu optimieren. In der Saison 2019/2020 setzen wir dazu auf ein Unterbodenkonzept, bei dem die beiden Seitenflügel durch Ausnutzen des Bodeneffekts einen Großteil zur aerodynamischen Leistung beitragen. Durch passende Anordnung und Design von Front- und Heckflügel, sowie Diffusor und kleineren Bauteilen zur Strömungsleitung, können wir so einen Widerstandsbeiwert (cdA) von ca. 1.2 und einen Abtriebsbeiwert (clA) von knapp 4 erreichen.

Da die Aerodynamik das Fahrverhalten stark beeinflusst, haben wir zudem Wert darauf gelegt den aerodynamischen Schwerpunkt CoP hinten den mechanischen Schwerpunkt zu legen, sodass unser Handling mit schnellerer Geschwindigkeit zunehmend untersteuernd wird.

Das Modul Powertrain beinhaltet die 4 Radeinheiten des Fahrzeugs, jeweils bestehend aus Radträger, Radnabenmotor, Getriebe, Bremssystem sowie der Radnabe, die schließlich Motorleistung und Lenkeingabe auf das Rad überträgt. Außerdem gehören die Schutzumhausung der Wechselrichter und deren Kühlung, sowie das Kühlsystem der Motoren zum Aufgabenbereich.
Besondere Aufmerksamkeit wurde in dieser Saison auf die Integration der neuen Fischer-Elektromotoren gelegt, deren mechanische Komponenten, inklusive aktiver Wasserkühlung, erstmals aus eigener Entwicklung stammen. Zweites Hauptaugenmerk lag auf der Dichtung für Getriebeöl und Kühlwasser, wobei verschiedene neue Konzepte erfolgreich getestet werden konnten.

Motoren:

• Vier permanent erregte Fischer-Synchronelektromotoren, koaxial mit Radachse
• Bauraum- und funktionsoptimierte Motorwelle und -gehäuse aus Eigenentwicklung
• Max. Leistung: 35kW, max. Drehmoment: 26 Nm, max. Drehzahl: 20.000 U/min

Getriebe:

• 1,5 Stufiges Planetengetriebe mit starren Planetenachsen
• Gesamtübersetzung: i = -13.95, Zahnmodul: 1mm
• Maximales Raddrehmoment: 350 Nm

Radträger:

• Integralbauweise – Radlagerung und Verbindung zum Fahrwerk, Motorgehäuse inkl. Kühlwasserführung, Getriebegehäuse, Bremsanbindung
• Topologieoptimiert mit den Zielen minimaler Masse und dem Erreichen zuvor bestimmter Steifigkeitskennwerte bei vorgegebener Sicherheit gegen plastische Werkstoffverformung unter rennsaisontypischem Lastkollektiv
• Sinterbauteil, Werkstoff: AlSi10Mg

Kühlung:

• Wasserkühlung mit einem aktiv durchströmten Wärmetauscher
• Getrennte Kühlkreisläufe für Motor und Wechselrichter
• Pumpen- und Kreislaufkonfiguration mit dem Ziel niedrigster Ausfallwahrscheinlichkeit

Inverterhousing:

• zwei getrennte Inverter mit Gehäusen aus Aluminiumbiegeteilen
• CFK Grundplatten

Unser Fahrwerk ist die Verbindung zwischen Straße und Karosserie. Dabei ist eine optimale Übertragung der Kräfte auf den Asphalt, für beste Rundenzeiten, unser Ziel. Auch der Fahrer soll ein möglichst genaues Feedback erhalten.

Reifen:

• 13 Zoll Continental Slicks

Feder/Dämpfer:

• Entkoppeltes Feder-Dämpfer-System

Bremssystem:

• hydraulisches Bremssystem mit elektrischer Rekuperation an allen Rädern

Querlenker:

• Doppelquerlenkersystem mit Pushrods

Lenkung:

• Ergonomisch angeschrägte Lenkung über ein Kardangelenk

Wir sind vor allem verantwortlich für die zentrale Schnittstelle des Fahrzeugs, das Monocoque. Desweiteren fertigen wir den Großteil der aus Faserverbundstoffen bestehenden Bauteile. Beim Chassis legen wir großen Wert auf die Sicherheit des Fahrers. Dabei müssen wir einen Kompromiss zwischen Packaging, Fahrerergonomie und Leichtbau finden.

Chassis:

• einteilig laminiertes Monocoque aus Carbon und Wabenkern
• 1900 Nm/° Torsionssteifigkeit

Ergonomie:

• Komfortoptimierte Fahrposition
• 3D-gescannte Sitzgeometrie
• verstellbare Pedalerie und interaktives Dashboard

Weiteres:

• selbst laminiertes Akku-Casing aus Aramid-Prepreg
• infusionierte TFP-Tragwerke für die Aero-Anbindung

Für unser Niederspannungssystem verwenden wir eine Mischung aus einem 24V und 48V Netz, da einige der Komponenten für unser Autonomes System eine höhere Betriebsspannung oder Leistungsaufnahme haben.
Zur Verteilung der benötigten Leistung entwickeln wir einen eigenen Kabelstrang, bei dem wir auf ein optimales Verhältnis zwischen Kabeldicke und Gewicht achten.
Einen Großteil der benötigten Leiterplatten für unser System entwickeln wir selbst, um sie bestmöglich auf unsere Ansprüche zu optimieren.

Sensorsystem:

• selbstentwickelte GPS/IMU-Unit
• Reifentemperatursensoren
• Lidars und Kameras
• Federwegs-Sensor
• Lenkwinkelsensor

Electronic Control Unit:

• sbRIO-9626 von National Instrument mit CAN- und DIO-Modul
• 5 High-Speed CAN-Busse
• Echtzeit-Telemetrie mit langstrecken WLAN

Sicherheitssysteme:

• Isolationswächter
• Crash Sensor
• Shutdown-Circuit
• Spannungs- und Temperaturmessung der Zellen

Wir erstellen die Software, die den Fahrer in der Driverless Kategorie ersetzt. Dafür erkennen wir mit Kamera und Lidar die Positionen der Hütchen, welche die Streckenbegrenzung darstellen. In einem unserer SLAM-Algorithmen erstellen wir mit diesen eine abstrahierte Karte der Umgebung, woraus wir mithilfe der Pfadplanung bestimmen können wo wir lang fahren müssen. Die Trajektoriegenerierung und Regelung sorgen schlussendlich dafür, dass der kurs schnell und sicher abgefahren wird.

Hütchenerkennung:

• Kamera und Lidar
• Erkennung bis 45 Meter

SLAM:

• GraphSLAM mit EKF local map
• Partikelflter für Lokalisierung

Trajektorie:

• Globale Optimierung für Geometrie und Geschwindigkeiten

Wir sind dafür zuständig, dass der 588V Gleichstrom des Akkumulators als geeigneter Wechselstrom an unseren Motoren ankommt. Außerdem rufen wir mit Hilfe unseres Battery Management Systems die optimale Leistung für einen erfolgreichen Endurance-Wettbewerb ab.

Accumulator:

• Max. Akku Spannung: 588 V
• Energiegehalt: 6,53 kWh
• 280 Lithium-Polymer-Zellen in 140s2p Verschaltung
• Nennspannung 3,7V
• selbst entwickeltes, umfangreiches Batterie Management System
• selbst entwickeltes GUI zur Visualisierung der Zellspannungen und der Zelltemperaturen
• CFRP-Aramid-Akkucase

Drive System:

• Vier permanent erregte Synchronelektromotoren direkt an der Radnabe
• Max. Leistung: 35kW
• Max. Drehmoment: 26 Nm
• Max. Drehzahl: 20.000 u/min

Wechselrichter

• selbstentwickelte Hard- und Software
• SiC-MOSFETs mit variabler Schatfrequenz bis 50kHz
• Gewicht 3,7kg
• Volumensenkung um 75% ggü. Kaufteil