Studenci PRz Racing zaprezentowali nowy bolid. Pierwszy elektryk

KATEGORIA: EDUKACJA / 12 lipca 2024

Fot. Beata Motyka/Politechnika Rzeszowska

Studenci Koła Naukowego PRz Racing zaprezentowali nowy bolid wyścigowy PMT-06E. To pierwsza w historii zespołu maszyna o napędzie elektrycznym.

Nowy bolid PRz Racing

Zespół PRz Racing – największe koło naukowe Politechniki Rzeszowskiej, które specjalizuje się w projektowaniu i wykonaniu pojazdu wyścigowego na wzór bolidów F1 oraz startem w prestiżowych zawodach Formuła Student, skierowanych do nowego pokolenia światowej klasy inżynierów.

W czwartek 11 lipca studenci PRz Racing zaprezentowali swoją najnowszą konstrukcję, czyli bolid PMT-06E. Premiera odbyła się na terenie Politechniki Rzeszowskiej i zgromadziła liczne grono entuzjastów motoryzacji oraz innowacyjnych technologii.

- Już sam początek wydarzenia mógł świadczyć o tym, że spotkanie będzie nietuzinkowe. „Światła gasną i rozpoczynamy nowy sezon, nowy etap, nową drogę, tym razem elektryczną. Zapnijcie wszyscy pasy i przeżyjcie niezapomnianą przygodę z PRz Racing” – tak prezentację bolidu rozpoczął Maciej Jermakow, znany komentator transmisji zawodów Formuły 1, którego głos rozbrzmiał z głośników - informuje Politechnika Rzeszowska.

Podczas wydarzenia, które miało miejsce w największej auli Politechniki Rzeszowskiej, zgromadzeni goście mieli okazję zobaczyć efekty ciężkiej pracy członkiń i członków koła. Spotkanie rozpoczęło się od krótkiego podsumowania poprzednich sezonów, po czym przedstawiciele zespołu opowiedzieli o nowej konstrukcji.

Zespół zaprezentował filmy, które przybliżyły uczestnikom historię PRz Racing i wyjazd na zawody Formula Student Easter oraz dokument przedstawiający zza kulis pracę PRz Racing w sezonie 2023-2024. Koło naukowe początkowo tworzyło kilkanaście osób. 10 lat później, w 2023 r. zespół 15 razy stawał na podium, zajmuje 40. miejsce na świecie oraz 2. miejsce w Polsce według oficjalnej klasyfikacji zawodów Formula Student. Zespół podzielony jest na sekcje techniczne: aerodynamika, elektronika, konstrukcja nośna, kompozyty, napęd, silnik, informatyka, zawieszenie oraz jednej sekcji nietechnicznej – marketing.

Link do wideo TUTAJ.

Pierwszy elektryk

Nowy bolid wyróżnia się tym, że jest pierwszym pojazdem elektrycznym w historii PRz Racing. Poniżej szczegółowe dane techniczne nowej maszyny PRz Racing.

Elektronika. Sekcja elektroniki przeszła w tym roku największą transformację pod względem liczby i złożoności realizowanych projektów, zajmując się każdym elementem elektrycznym i elektronicznym w bolidzie. Sercem bolidu jest pakiet baterii zbudowany z 512 ogniw cylindrycznych, który został podzielony na 8 identycznych segmentów po 64 ogniwa każdy. Cały pakiet ma pojemność 8 kWh, co odpowiada dobowemu zapotrzebowaniu na energię elektryczną dwóch średniej wielkości domów. Na wyjściu z akumulatora jest do dyspozycji 540 V i 160 A, czyli ponad 84 kW mocy. Bateria zbudowana jest nie tylko z segmentów. W jej skład wchodzą również główne przekaźniki, układy bezpieczeństwa, układ sterujący indykatorem stanu systemu trakcyjnego i system wstępnego ładowania systemu trakcyjnego. Autorski system zarządzania baterią BMS został opracowany wspólnie z sekcją informatyki. Akumulator i układy bezpieczeństwa działają na podstawie temperatur i napięć zmierzonych na ogniwach. Dodatkowo steruje on balansowaniem segmentów w czasie ładowania pakietu. Zespół, skupiając się na zbudowaniu podstaw zarówno merytorycznych, jak i technologicznych kolejnych bolidów, zdecydował się więc na stosunkowo proste rozwiązanie, czyli zastosowanie pojedynczego silnika elektrycznego typu PMSM sterowanego falownikiem. Dla takiej konfiguracji maksymalna prędkość obrotowa to 5500 obr/min, a maksymalny moment obrotowy 230 Nm. Jednym z ważniejszych układów jest system telemetryczny, który po podłączeniu do głównych magistrali komunikacyjnych pozwala na odczyt parametrów bolidu w czasie rzeczywistym z każdego miejsca na Ziemi.

Informatyka. Sekcja informatyczna pracowała nad systemem informatycznym dla baterii PMT-06e systemu BMS czuwającego nad każdym aspektem jej działania. Wspiera zespół w projektowaniu systemów informatycznych, zarządzaniem serwerami, różnego rodzaju aplikacjami. Czołowym ich projektem jest system telemetryczny dający wgląd w każdy parametr bolidu z bezpiecznej odległości prosto z ekranu dowolnego urządzenia mobilnego, co pozwala na szybszą diagnozę usterek. Współpracując z sekcją elektroniki, studenci stworzyli autorski układ w architekturze master-slave, który zarządza modułami wewnątrz pakietu baterii, optymalizując ich zużycie i wydajność na podstawie zmierzonych parametrów pracy. Dzięki tym innowacjom sekcja informatyki przyczynia się do osiągania jeszcze lepszych wyników bolidu na torze, zapewniając jednocześnie niezawodność i bezpieczeństwo jego kluczowych komponentów.

Zawieszenie. Zadaniem sekcji jest zapewnienie kontaktu opony z torem, co pozwala na jak najszybsze pokonywanie zakrętów i na wykorzystanie pełnej mocy bolidu. Po wyznaczeniu geometrii całego systemu w programie ADAMScar zaprojektowano wszystkie elementy. Zmienione ułożenie amortyzatorów w tylnym systemie zawieszenia, które rozdziela ruch bolidu góra-dół oraz przechył lewo-prawo na osobne amortyzatory. Aby konstrukcja była sztywna i lekka jednocześnie, zastosowano autorski układ hamulcowy, który pozwala znacznie zredukować masę i dopasować przełożenie hamulca pod kierowców. Komponenty wykonane są z włókna węglowego (węglowe popychacze, drążki kierownicze). Najbardziej zaawansowanym komponentem zawierającym elementy z tego materiału jest autorska przekładnia, umożliwiająca znaczną redukcję jej masy prawie o połowę. Całość uzupełnia ustawienie geometrii całego bolidu już na torze.

Aerodynamika. Pakiet aerodynamiczny można uznać za najbardziej zaawansowany z dotychczasowych. Oprócz narzędzi usprawniających prace w środowisku symulacji CFD sekcja opracowała także aż 4 nowe typy połączeń elementów, które dadzą swobodę w nadawaniu kształtu przyszłym konstrukcjom. To największy dotychczasowy projekt sekcji obejmujący opracowanie i wykonanie ponad 70 różnych elementów składających się w całość – pakiet aerodynamiczny generujący 540 N docisku przy 54 km/h, co hipotetyczne pozwoliłoby jeździć bolidowi po suficie przy prędkości ok. 130 km/h.

Napęd i chłodzenie. Sekcja napędu i chłodzenia odpowiedzialna jest za zaprojektowanie mocowań do silnika elektrycznego, zaprojektowanie i wykonanie układu przeniesienia napędu oraz układu chłodzenia silnika elektrycznego i falownika. Pracując z silnikiem elektrycznym, zdecydowano o przeniesieniu momentu z silnika przez przekładnię łańcuchową i dyferencjał. Z uwagi na lepszą sprawność cieplną silnika elektrycznego nad silnikiem spalinowym ilość ciepła do schłodzenia jest dużo mniejsza niż w bolidzie PMT-05, dodatkowo zastosowano falownik. Mniejsze straty cieplne pozwoliły na znaczną redukcję masy w układzie chłodzenia.

Konstrukcja nośna. W bolidzie zastosowano przestrzenną ramową konstrukcję nośną wykonaną ze stali stopowej chromomolibdenowej ze względu na prostszy proces projektowy i wykonawczy, co dawało możliwość wprowadzania zmian do samego końca. Znaczenie miała tu też redukcja kosztów, które zostały przeniesione na komponenty elektroniczne. Sekcja przygotowała zintegrowany system montażowy, dzięki któremu wszystkie komponenty mogą być odpowiednio zamontowane do bolidu, jak również przygotowała obudowę baterii, tzw. TSAC, która ma zapewnić bezpieczeństwo ogniw w trakcie jazdy po torze oraz podczas jej transportu i przechowywania. Ostatnim kluczowym elementem było odpowiednie zaprojektowanie ściany ogniochronnej, która miała za zadanie izolację przed porażeniem prądem kierowcy i osób postronnych.

Wokul

Zdjęcia: Beata Motyka/Politechnika Rzeszowska