SophE



Eckdaten

Gewicht ca. 230 kg
Leistung 4x 35 kW
Drehmoment 4x 280 Nm
Spannung 600 V
Beschleunigung (0-100 km/h) < 3,0 sek
Höchstgeschwindigkeit ca. 132 km/h

Frame and Body

Bei SophE’s Monocoque setzten wir auf das bewährte Konzept, welches wir bei LucE verwendet haben. Um den neuen Anforderungen des Allradantriebes standzuhalten, entschieden wir uns für einen neuen Lagenaufbau mittels FEM Simulation. Eine weiterentwickelte Aerodynamik sorgt für maximalen Abtrieb um die neuen Reifen voll auszunutzen. Nach sehr positivem Feedback unserer Fahrer letztes Jahr wurde unser Ergonomie-Paket größtenteils übernommen. Die herrausstechende Neuerung hierbei ist die vom Fahrer aus verstellbare Pedalerie.

Aerodynamik:

  • Frontflügel mit zwei Profilen
  • Heckflügel mit vier Profilen, anpassbar um Drag zu verringern
  • Kompakter und effektiver Unterboden für Abtrieb und Seitenflügel um Luftwiderstand an Hinterrädern zu minimieren
  • Einlaminierte, gesinterte Konsolen und Flächentragwerk für Heckflügelanbindung
  • Optimierte Seitenkästen für maximalen Lufteinfluss in die Radiatoren

Ergonomie:

  • Gewichts- und komfortoptimierter Sitz durch 3D-Scan
  • vom Fahrer aus einstellbare Pedalerie

Fertigung / Gewicht

  • Zwei zusammenlaminierte CFRP Monocoque-Hälften basierend auf letztjähriger Form
  • Erfahrung mit der MC Form erleichtert die Fertigung
  • Neuer Lagenaufbau für 4wd Fahrwerkskräfte

Sicherheit für den Fahrer:

  • Verwendung des LEO-Systems bei Firewall und Batterycase
  • Isolation des Akkucontainers in Kooperation der TU getestet
  • Testversuche der Gurtanbindung und Aufprallstrukturen (6-Punkt-Gurt)
  • Überarbeitetes, selbstentwickeltes Crashelement

Suspension

Um dem Allrad-Antrieb gerecht zu werden und optimale Kraftübertragung aller vier Motoren auf die Straße sicherzustellen, musste die komplette Fahrzeugkinematik und das Fahrwerkskonzept angepasst werden. Gerade die Lenkkinematik wurde aufgrund der Motoren an der Vorderachse einigen Änderungen unterzogen. Die Kohlenstofffaser-Querlenker sind über Aluminium-Outserts mit Monocoque und Radträger verbunden um allen auftretenden Einwirkungen optimal Stand halten zu können. Mit Stahlfedern, welche über eine Hauptfeder sowie eine Zusatzfeder verfügen, neuer Dämpferkinematik und unseren beiden Stabilisatoren mit je 3 Härtestufen sind wir für jede Bodenwelle gewappnet.
Der direkte Kontakt zur Straße wird über neue Niederquerschnittsreifen hergestellt, welche SophE eine höhere Kurvenstabilität bieten und sie somit noch agiler und sicherer auf der Strecke machen.
Nach der letztjährigen Neuerung einer verstellbaren Pedalerie sind wir nun einen Schritt weiter gegangen, sodass diese nun direkt vom Fahrer aus anpassbar ist.

Reifen/Felgen:

  • 205/470 R13, Continental
  • Magnesium Leichtbaufelgen 7 x 13 Zentralverschluss

Feder/Dämpfer:

  • Stahlfedern, aufgeteilt in eine Hauptfeder und eine Zusatzfeder.

Anti Roll bar:

  • Schwertstabilisatoren vorne & hinten mit je 3 Härtestufen

Bremssystem:

  • Eigenentwickelte Bremssättel, 4 Kolben
  • Einstellbare Bremskraftverteilung von Seiten des Fahrers

Lenkung:

  • gewichtsoptimiertes Lenkgetriebe mit eingebundenem Lenkwinkelsensor
  • rechtwinkeliges Lenkgestänge zwischen Lenkrad und Lenkgetriebe übersetzt durch ein 90° Winkelgetriebe

Querlenker:

  • Kohlefaser-Rohr mit Aluminium outserts

Radnabe:

  • Topologieoptimierte Radnabe
  • Schauglas für Getriebe

Radträger:

  • topologieoptimierte 5-Achs-Fräskonstruktion aus hochfestem Aluminium
  • Sturzverstellung über Sturzplättchen
  • integrierte Motoren- und Getriebeaufnahme

Powertrain

Die neuen Motoren und ihre geringere Drehzahl führten zur Entwicklung eines 1,5-stufigen Planetengetriebes mit einer Übersetzung von 13,38:1. Wie im Vorjahr sind Hohlrad sowie Nabe funktionsintegriert im Radträger eingelassen.
Der Allradantrieb stellt auch an die Kühlung neue Anforderungen, da nun ebenfalls Motoren an der Vorderachse auf Temperatur gehalten werden müssen. Die Kühlleitungen der Vorder- und Hinterachse, sowie die Motoren unter sich sind parallel geschalten. Wechselrichter und Motoren werden von zwei unabhängigen Kühlkreisläufen mit jeweils eigenem Temperaturniveau gekühlt.
Beim Inverterhousing setzen wir auf eine innovative Fixierung des Wechselrichters, welche perfekt auf unser Monocoque und die Befestigungsmöglichkeiten angepasst sind.

Getriebe:

  • 1,5 Planetenstufen
  • Getriebeübersetzung: 13,38:1
  • Höchstgeschwindigkeit: 132 km/h
  • Maximales Drehmoment an den Rädern: 1120 Nm
  • Funktionsintegration des Getriebes in den Radträger

Kühlung:

  • 2 unabhängige Termperaturkreisläufe für Motoren & Wechselrichter mit strömungsoptimierten Bauteilen

Inverter Housing:

  • Gewichtsoptimierter Aluminiumkäfig als Fixierung und HV-Schirmung

Electronics

Zum Bereich Electronics gehören alle Niederspannungs-Bauteile in SophE. Die Daten der zahlreichen Sensoren am und im Auto werden in Echtzeit verarbeitet und können sowohl auf der Strecke, als auch neben der Strecke über WLAN ausgelesen werden. Das ermöglicht uns live einen Überblick über Abläufe im Auto zu erlangen und Betriebsfehler frühzeitig zu erkennen. Alle Signale laufen über 2 CAN-Bussysteme in der Telemetrie-Box zusammen.
Durch die Verwendung eines Allrad-Konzeptes, bietet sich uns die Möglichkeit Torque Vectoring zu betreiben, das heißt jeden Motor der aktuellen Fahrtsituation entsprechend anzusteuern um somit optimales Kurvenverhalten zu erlangen. Damit SophE durch ihre enorme Kraft beim Anfahren keine qualmenden Reifen erzeugt, wurde dieses Jahr ebenfalls eine Antriebsschlupfregelung für sie entwickelt.

Sensorsystem:

  • GPS-Sensor
  • Beschleunigungs-Sensor
  • Lenkwinkel-Sensor
  • Drehmoment-Sensor
  • Bremsdruck-Sensor
  • Federwegs-Sensor (Zur Validierung von Aero und Suspension)
  • Bremsscheiben-Temperatur-Sensor
  • Kühlflüssigkeits-Temperatur-Sensor
  • selbstentwickelte SmartSensor Platinen um Sensordaten über CAN-Bus zu versenden

Electronic Control Unit:

  • sbRIO-9626 von National Instrument mit CAN- und DIO-Modul
  • eigenentwickeltes Versorgungsmodul

Shutdown Circuit:

  • Isolationswächter von Bender
  • Crash Sensor
  • Selbstentwickeltes Modul zum Check der Brems-Implausibilität
  • Abschaltung bei Über-/Unterspannung und Übertemperatur der Akkuzellen
  • Interlocks für alle Hochvolt-Verbindungen

Cable Harness:

  • 2 CAN-Bus Systeme (vorne/hinten)
  • selbst konfektionierter LV+HV Kabelstrang

Electric Drive

In unserem High-Voltage Bereich dreht sich alles um den Akkumulator, die Wechselrichter sowie die Motoren. Durch den diesjährigen Allradantrieb stellt sich die Herausforderung, die 4 neuen Motoren von AMK zu überwachen und zu versorgen. Der eigens konzipierte Kabelstrang musste also elegant und effektiv im Monocoque untergebracht werden.
Eine Neuerung stellt in diesem Jahr die sehr gute Wartbarkeit unseres Akkumulators dar. Durch leicht entnehmbare Elektronik aus dem Akku, können Defekte schneller behoben werden. Des Weiteren können durch das eigens entwickelte Akkumulator Management System, sowie einer thermische Akkumulator Simulation mit speziell konstruiertem Messgehäuse, Fehler schneller erkannt und eliminiert werden.

Accumulator:

  • Max. Akku Spannung: 600V
  • Energiegehalt: 7 kWh
  • 288 Lithium-Polymer-Zellen in 144s2p Verschaltung
  • Nennspannung 3,7V
  • Kapazität: 12,6 Ah
  • Max. Dauerentladestrom: 440 A
  • Selbstentwickeltes, umfangreiches Batterie Management System

Drive System:

  • AMK Inverter/ PDK_205481_KW26-S5-FSE-4Q
    • 4fach Wechselrichter
    • Max. Ausgangsstrom: 107 Aeff
    • Max. Ausgangsspannung: 490 VAVeff
  • Vier permanent erregte Synchronmotoren; AMK/ DD5-14-POW-19000
    • Max Leistung: 35kW
    • Max Drehmoment: 21 Nm
    • Max Drehzahl: 20.000 u/min