2015: LucE

Gewicht ca. 190 kg
Leistung 2x 24 kW
Drehmoment an der Hinterachse 2x 425 Nm
Spannung 600 V
Beschleunigung (0-100 km/h) ca. 3,0 sek
Höchstgeschwindigkeit ca. 100 km/h

Für LucE wurde ein kleineres, leichteres Monocoque entwickelt, welches aus vorimprägniertem Kohlenstofffaser Gelege gefertigt wurde. Durch eine Überarbeitung des Lagenaufbaus mittels FEM Simulation und globalen Patches erreichen wir eine hohe Torsionssteifigkeit bei geringerem Gewicht. Geometrisch ist das Monocoque in Hinsicht auf einen geringeren Luftwiderstand und die Aufnahme sämtlicher aerodynamischen Komponenten angepasst worden.
Das ergonomische Konzept des Fahrzeugs wurde gänzlich überarbeitet und an 1:1 Modellen ermittelt.

Aerodynamik:

  • Verwendung eines Front und Heckflügels
  • Gesamtfahrzeugsimulation für die Auslegung jeder aerodynamischen Komponente
  • neues Fertigungsverfahren für präzisere Bauteile bei zugleich erhöhter Steifigkeit

Ergonomie neu definiert:

  • Sitzform direkt anhand eines Fahrers abgenommen
  • Vermessen aller Fahrer anhand eines Holz-Fahrzeugmodells für angenehme Fahrposition
  • mehr Seitenzahl bei geringerer Masse dank optimiertem Kohlenstofffaser Zuschnitten
  • verstellbare Kopfstütze
  • ergonomisch geformetes Lenkrad

Fertigung, Gewicht & Testzeit

  • einfache Geometrien des Monocoques erleichtern die Fertigung. Zeiteinsparungen können für mehr Testzeit auf der Rennstrecke genutzt werden
  • Lagenaufbauten vieler Bauteile mit CAE Programmen optimiert

Sicherheit für den Fahrer:

  • Verwendung des LEO-Systems bei Firewall und Batterycase
  • Isolation des Akkucontainers in Kooperation der TU getestet
  • Testversuche des Gurtanbindung und Aufprallstrukturen

Um für unsere neuen Reifen, die aus einer weichen Gummimischung bestehen, bestmögliche Arbeitsbedingungen zu schaffen, haben wir in dieser Saison unsere Radhub- und Lenkkinematik vollständig neu konzipiert. Bei der Entwicklung standen vor allem ein gutes Handling und ein agiles Fahrverhalten im Vordergrund. Die neue Fahrwerkskinematik hat mit sich weitere Änderungen gebracht: die Radträger mussten wegen der neuen Lastfälle und des neuen Getriebekonzepts an der Hinterachse überarbeitet werden. Ähnlich wie im letzten Jahr, haben wir uns auch in dieser Saison für eine Luftfederdämpfereinheit entschieden, die über mehrere Einstellmöglichkeiten verfügt und uns das Anpassen des Fahrzeugverhaltens auf verschiedene Wetter- und Streckenbedingungen ermöglicht.
Zum ersten Mal in der Vereinsgeschichte haben wir uns für eine verstellbare Pedalerie entschieden. Um die Fehler aus der letzten Saison zu beseitigen und dem Fahrer ein sicheres Gefühl zu gewährleisten, wurde besonders auf die Steifigkeit und Zuverlässigkeit bei der Entwicklung der Pedalerie Wert gelegt.

Reifen & Felgen:

  • Continental 205/510 R13
  • Magnesium Leichtbaufelgen 7 x 13 Zentralverschluss

Feder-/Dämpfereinheit:

  • Luftfederdämpfersystem mit mehreren Einstellmöglichkeiten im High- und Lowspeedbereich für Druck- und Zugstufe
  • Schwertstabilisatoren an Vorderderachse

Bremssystem:

  • AP Bremssättel – 4 Kolben vorn, 2 Kolben hinten
  • Stahlbremsscheiben mit selbst entwickeltem Design
  • Waagebalkensystem zur Bremskraftverstellung

Lenkung:

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

Querlenker:

  • Kohlefaser-Rohr mit Aluminium-Inserts
  • Injektor-Klebetechnik für hohe Sicherheit

Radträger:

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

Aufbauend aus den Erfahrungen aus der letzten Saison, haben wir das Getriebe konzeptionell überarbeitet. Dabei haben wir uns für zwei nacheinander geschaltete Planetenstufen entschieden. Durch eine Anpassung der Übersetzung, können wir die Beschleunigung verbessern und sorgen dafür, dass LucE noch schneller nach vorne spurtet. Die „Innereien“ des Getriebes sind nun komplett im Radträger integriert, sodass ein gewöhnliches Getriebegehäuse entfällt und wir eine Menge Gewicht einsparen können.
Auch der Kühlkreislauf wurde einer Änderung unterzogen: Bei LucE setzen wir auf zwei voneinander unabhängige Kühlkreisläufe. Ein Kreislauf kühlt die Leistungselektronik, der andere sorgt dafür, dass die Motoren nicht überhitzen. Hier können wir von individuellen Temperaturniveaus profitieren und mit Hilfe von eigens entwickelten Radiatoren das Gewicht des Kühlsystems so niedrig wie möglich halten. Die Kühlkanäle unter den Platinen der Wechselrichter sind strömungsoptimiert und sorgen für einen bestmöglichen Temperaturübergang von den Platinen ins Kühlwasser.

Getriebe:

  • 2 Planetengetriebestufen, integriert in Radträger
  • Getriebeübersetzung: 38:1
  • Höchstgeschwindigkeit: 100 km/h
  • Maximales Drehmoment an den Rädern: 850 Nm

Kühlung:

  • 2 unabhängige Temperaturkreisläufe mit individuellen Temperaturniveaus

Inverter Housing:

  • strömungsoptimierte Kühlkanäle

Electrical Systems ist für die Funktion der Elektronik und Elektrik im Boliden verantwortlich. SmartSensor Platinen wandeln die analogen Signale der Sensoren in Nachrichten für den CAN-Bus um. Die Nachrichten werden in einer Electronic Control Unit (ECU) in einer Echtzeit-Schleife verarbeitet. In der ECU wird ein Zustandsautomat realisiert, die Zustände aller Schalter und Notauskomponenten erfasst und die Momentvorgabe für die Motor Control Unit (MCU) berechnet. Zu Testzwecken können sowohl mehrere optionale Sensoren als auch ein WLAN-Repeater an das Auto angeschlossen werden. Der Repeater sorgt im Verbund mit mehreren auf der Teststrecke verteilten Richtfunkantennen dafür, dass die Test-Crew alle Fahrzeugdaten live am Bildschirm mitverfolgen kann.

Alle Signale für Sensorik und Aktorik nehmen den Weg über getrennte CAN-Bussysteme. CAN ist ein industrieller Kommunikationsstandard, der unempfindlich für äußere Störungen ist und damit für Inbetriebnahme und Test eine verlässliche Basis darstellt. Das Bordnetz ist selbstentwickelt und gefertigt worden, um den geringen Bauraum- und Gewichtsvorgaben gerecht zu werden. Die Modularität des Bordnetzes mit Motorsportsteckverbindern erlaubt die schnelle und zuverlässige Wartbarkeit jeder elektronischen Komponente im Fahrzeug.

Der Energiefluss im elektrischen Antriebsstrang beginnt im Akkumulator. Das Accumulator Management System (AMS) überwacht den Zustand aller Zellen. Über CAN wird der ECU kommuniziert, dass der Akku startbereit ist. Im Betrieb liefern die Akkuzellen Gleichstrom. Dieser wird von den Wechselrichtern in Wechselstrom geschalten, um die Motoren anzusteueren. Beide Wechselrichter werden unabhängig voneinander von einer MCU angesteuert, welche den Momentenwunsch von der ECU auf beide Motoren verteilt. Zwei permanenterregte Synchronmaschinen leisten die Umwandlung elektrischer in mechanische Energie. Hochpräzise Messtechnik erfasst die Lage der Rotoren und gibt diese an die Wechselrichter zurück, um die Steuerung der Motoren zu ermöglichen. Interne Sensoren in Wechselrichter und Motoren erfassen die Temperatur an den heißesten Stellen und drosseln im Notfall die Leistung, um eine Schaden am Antrieb zu verhindern.

Für die Sicherheit der Fahrer und Renningenieure sorgen der Notauskreis im Fahrzeug, ein vereinsinternes Ampelsystem und die Schulung aller Teammitglieder im Umgang mit Hochspannung. Ein Isolationswächter überwacht permanent die Isolierung zwischen dem Hochvoltsystem und dem Rest des Fahrzeugs, um bei einem ersten Fehler das Auto zuverlässig abzuschalten.

Sensor System:

  • Winkelsensoren zur Lagebestimmung des Gaspedals
  • Bremsdrucksensoren VSP von i2s
  • Stromsensor von Vacuumschmelze
  • Lenkwinkelsensor, integriert Getriebe von Bosch Automotive Steering (ehemals ZF Lenksysteme)
  • Smart Sensor Platinen (Analog-to-CAN Konverter)
  • 6-Achs-Sensor von Tracetronic

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:

  • Hochvolt-Steckverbinder von Harting
  • Motorsport-Steckverbinder, gesponsert von LEONI Bordnetz-Systeme
  • 2 CAN-Bussysteme

Accumulator:

  • Max. Akkuspannung: 600 V DC
  • Energiegehalt: 7 kWh
  • 288 Lithium-Polymer-Zellen in 144s2p Verschaltung
  • Nennspannung: 3,7 V
  • Kapazität: 12,6 Ah
  • Max. Dauerentladestrom: 440 A
  • Selbstentwickeltes, umfangreiches Batterie Management System
  • DC/DC Konverter von PULS zur Versorgung des 24 V Bordnetzes

Drive System:

  • 2 Siemens Wechselrichter Siemens SINAMICS S120
    • Max. Ausgangsstrom: 56 Aeff
    • Max. Ausgangsspannung: 430 VACeff
  • 2 permanenterregte Synchronmaschinen Siemens 1FE1051
    • Max. Leistung: 24 kW
    • Max. Drehmoment: 11 Nm
    • Max. Drehzahl: 40.000 U/min