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Formula Student Electric
Severin Julen
Problemstellung
Die Bachelorarbeit wurde im Rahmen des Formula Student Projekts des Teams «Akademischer Motorsportverein Zürich» (AMZ) erstellt. Das Team setzt sich aus Studierenden der HSLU und der ETH zusammen. Ziel des Projekts ist es, einen elektrischen Rennwagen für die Formula Student Events zu konstruieren. Um beim diesjährigen Fahrzeug «alvier» die Inbetriebnahmephase zu verkürzen und allfällige Probleme früher zu erkennen, sollte erstmalig Hardware-in-the-loop (HIL) Testing angewendet werden. Des Weiteren sollte der Akku für die Fahrzeugelektronik ausgelegt und gefertigt werden.
Lösungskonzept
Für die HIL Tests sollte der bestehende Motorenprüfstand verwendet und der Testaufbau schrittweise erweitert werden, um Fehler einfach lokalisieren zu können. Das genaue Vorgehen und alle Testfälle und Messungen wurden in einen Testprotokoll definiert und die Ergebnisse dort festgehalten. Der Akku für die Fahrzeugelektronik sollte anhand der Energieliste mit allen Verbrauchern am Fahrzeug ausgelegt und durch eine geeignete Konfiguration aus Li-Ion Zellen eine optimale Energiedichte erreicht werden.
Realisierung
In einem ersten Schritt wurde der Motorenprüfstand angepasst, um die Sicherheit während den Tests zu gewährleisten. Der Inverter, die Motoren, die Vehicle Control Unit (VCU) und das Low Voltage Supply (LVS) des Fahrzeugs wurden in Betrieb genommen und vollständig getestet. Messungen zum Störeinfluss verschiedener Komponenten des Fahrzeugs auf den CAN Bus wurden durchgeführt und mithilfe theoretischer Betrachtungen interpretiert. Für den Akku wurde eine 6S6P Konfiguration aus Li-Ion Zellen verwendet, welche in der HSLU punktgeschweisst und in einem feuerfesten Gehäuse aus Kevlar angeordnet wurden.
Ergebnisse
Die Inbetriebnahme der zentralen Fahrzeugkomponenten konnte erfolgreich durchgeführt werden und wichtige Testerfahrung gesammelt werden. Das Konzept zur elektromagnetischen Verträglichkeit des Fahrzeugs konnte mithilfe der Messungen verifiziert werden. Insgesamt wurden drei 6S6P Akkus mit einer Nennspannung von 22.2V und Kapazität von 25.5Ah sowie ein 6S2P Akku für die Acceleration Disziplin gefertigt.
Ausblick
Nach Semesterende beginnt die Inbetriebnahme der elektrischen Komponenten und anschliessend die Testphase. Im Sommer 2021 wird alvier an den Formula Student Events teilnehmen und hoffentlich die Spitzenposition des AMZ verteidigen.
Studienbetreuer
Prof. Rolf Mettler, Prof. Dr. Adrian Omlin, Prof. Erich Styger