Newsletter 02/14 - What is What - Modell Aachen - Who is Who: Marcel Eckert
Vorwort Die Formel 1 Tests in Jerez und Bahrain haben gezeigt, dass mit neuer Technik und neuen Lösungen auch neue Probleme aufkommen. Diese Probleme zu lösen machen den Reiz am Rennwagenbau aus. Auch wir haben noch nicht alle Probleme gelöst, befinden uns aber auf dem besten Wege dorthin. Die ersten neuen Teile haben schon den Weg in unsere Werkstatt gefunden und warten darauf mit anderen Teilen den eace03 zu bilden. Erste Ergebnisse der Sicherheitstests liegen vor und ergeben zum Beispiel, dass eine Gurtanbindung das Gewicht von zwei VW Polo ohne Probleme halten kann. Da trifft es sich gut, dass gleich 6 solcher Anbindungen unsere Fahrer fest im Griff haben. Wir wünschen viel Spaß beim Lesen Ihr Formula Student Team Vorwort -- Seite 2
What is What: Das Kühlsystem des eace03 Coolness bewahren ist enorm wichtig! Vor allem wenn es darum geht die heißen Tage in Hockenheim zu überstehen, braucht nicht nur der eace03 ein ausgeklügeltes Kühlsystem. Im Team sind Markus Brakelmann und Marius Wegener für das Kühlsystem zuständig. Lesen Sie hier einen Bericht der beiden über ihre Arbeit im Team. Zwecks Fragen oder Anmerkungen möchten wir Sie dazu anhalten sich bei den Entwicklern über die info@ecurie-aix.rwthaachen.de E-Mail Adresse zu melden. MARIUS WEGENER MARKUS BRAKELMANN What is What -- Seite 3
Die Anforderungen Ziel bei der Dimensionierung des Kühlsystems war es bei Lufttemperaturen von bis zu 35 C eine ausreichende Kühlung der Motoren und DC/AC Inverter zu garantieren. Im Rahmen eines Formula Student Renn-Events stellt der 22km lange Endurance Wettbewerb aus thermischer Sicht die größte Beanspruchung dar, sodass die Dimensionierung des Kühlsystems logischerweise für diese Disziplin durchgeführt wurde. Nur bei der Endurance haben die thermischen Massen nicht genügend Kapazität um die entstehende Abwärme zu speichern und somit die die maximale Temperatur nicht zu übertreten. Hierzu kommt, dass das Event im Sommer stattfindet, bei dem man mit hohen Temperaturen auf Asphalt und im Auto rechnen muss. Das Leistungsprofil Da bisher keine experimentellen Werte zur Leistungsanforderung für ein elektrisch angetriebenes Rennfahrzeug in unserem Team vorhanden waren, ist die Abschätzung des Leistungsprofils auf Grundlage von Daten des mit Verbrennungsmotor angetriebenen Vorjahresfahrzeuges erfolgt. Hierzu wurde ein Modell in MathWorks Simulink erstellt, welches abhängig von Geschwindigkeit und Beschleunigung die aktuelle Drehmoment- und Leistungsanforderung an die Traktionsmotoren und Wechselrichter berechnet. Unter Berücksichtigung fahrdynamischer und elektrotechnischer Limitierungen wurde ebenfalls die resultierende Rekuperationsleistung ermittelt. Die Simulation Die einzelnen Komponenten des Kühlsystemens wurden in MathWorks Simulink in einer Simscape Bibliothek modelliert, um eine Anpassung und Erweiterung des Modells möglichst einfach zu gestalten. Die Modellierung der Durchströmung der einzelnen Komponenten erfolgte durch Kennfelder für Motoren, Umrichter, Pumpe sowie Kühler und durch den Reynolds-Zusammenhang für die turbulente und die laminare Rohrströmung. Für eine transiente Simulation wurden die Bauteile mit einem Durchflussvolumen belegt. Durch dieses Vorgehen, konnten thermisch kritische Renn-Passagen identifiziert werden und in der Auslegung unseres Kühlsystems berücksichtigt werden. Bei der Abbildung der Wärmeübertragung konnte auf ein Kennfeld der Firma Haugg für den eigens angefertigten Kühler zurückgegriffen werden. Da für die übrigen Komponenten keine Messdaten vorhanden waren, wurden konvektive Wärmeströme über entsprechende Nusselt Korrelationen modelliert und die Wärmekapazitäten auf Basis von Geometrie und Material abgeschätzt. Mit dem gleichen Vorgehen konnte auch die Wärmeübertragung von Motor zu Luft durch Umströmungen im Hinterwagen abgeschätzt werden. What is What -- Seite 4
Die Pumpe Für die Pumpe standen diverse Produkte unterschiedlicher Hersteller zur Auswahl. Ziel war es in Kombination mit dem Kühler ein Gewichtsoptimum bei gleicher Kühlleistung zu erreichen. Die nötige Kühlleistung wurde dabei durch die maximale Wassereintrittstemperatur am letzten Motor von 60 C vorgegeben. Die Kühlwasserpumpe CWA 100 der KSPG AG hat diese Forderung bei einem Mindestvolumenstrom von 3l/min erfüllt. Der Kühler Der Kühler ist eine Sonderanfertigung der Kühlerfabrik Haugg. Hier wurde von uns ein langer schmaler Kühler gewählt, da er sich am besten am Fahrzeug in einem Seitenkasten platzieren lässt. Mit einer leichten Neigung, passt sich der längliche Kühler perfekt an den Rearframe an. Durch Lüfter der Firma SPAL ist eine optimale Durchströmung garantiert und der Kühler kann die höchstmögliche Abwärme abgeben. What is What -- Seite 5
Software wird nicht durch einen großen Funktionsumfang wertvoll, sondern durch Akzeptanz. Zusammen mit Ecurie Aix haben wir es geschafft, dass das Q.Wiki von jedem Teammitglied fast täglich genutzt wird und damit zum effektiven Arbeiten beiträgt. Es freut mich, dass ich Ecurie Aix dabei unterstützen kann. Alexander Stoffers, CIO Wie dokumentieren wir unser Wissen was meinen Sie? Benutzen wir diese karierten Collegeblöcke die jeder Student unter dem Arm trägt und schreiben alles auf, heften es ab und hoffen, dass es irgendwann gelesen wird? Oder bringen sich die Teammitglieder jede Saison alles von vorne bei? Bei unserem hohen Wissenstand undenkbar! Effektives Wissensmanagement ist essenziell um in der Formula Student zu gewinnen. Deshalb haben wir uns professionelle Hilfe bei der Modell Aachen GmbH gesucht. Seit mittlerweile über 2 Jahren unterstützt uns das Aachener Unternehmen mit ihrem Interaktiven Managementsystem, das auf den Namen Q.Wiki hört. Mit dem Q.Wiki können wir nicht nur unser Wissen über diverse Technologien und Bauteile dokumentieren, sondern auch Event-, Prozess- und Projektmanagement betreiben. Individuelle Applikationen, die wir einfach selber erstellen können machen s möglich. Alles zusammen hilft uns dabei einen effektiven Arbeitsrahmen für alle Teammitglieder zu schaffen, der viel Zeit spart, damit wir uns mit unserem eigentlichen Ziel beschäftigen können: Ein Siegerauto zu bauen! Entstanden ist unser Wiki übrigens in der Freizeit des Modell Aachen Mitgründers und Ecurie Aix Alumnus Bartosch Haratyk! Vielen Dank für die Unterstützung! Modell Aachen-- Seite 6
Who is Who? Marcel Eckert, Gruppenleiter Elektrik Seit wann bist du im Team? Ich bin seit Mai 2013 dabei. Was und in welchem Semester studierst du? 3 Semester Elektrotechnik Was fasziniert dich an der Formula Student? Mich fasziniert die sehr komplexe Aufgabenstellung einen Rennwagen komplett selbstständig zu entwickeln. Durch die interdisziplinäre Zusammenarbeit mit anderen Studiengängen lernt man außerdem die Probleme aus unterschiedlichen Blickrichtungen zu sehen und so für alles eine möglichst effektive Lösung zu finden. Was sind die primären Aufgaben in deiner Position? Als Gruppenleiter Elektrik bin ich für den gesamten Low-Voltage Teil unseres Boliden verantwortlich. Die Hauptarbeitsfelder hierbei sind: Einbinden von Sensoren, Entwicklung des Safety-Cirucits und die Erstellung des Kabelbaums. Dazu kommen die Führungsaufgaben gegenüber meinen Gruppenmitgliedern. Was zeichnet in deinen Augen das Team Ecurie Aix aus? Unser Team ist das beste Team wo gibt ;) Wir sind sehr ehrgeizig und versuchen sowohl Erfolg als auch technische Innovation miteinander zu verknüpfen. Die dabei entstehenden Hürden nehmen wir mit Elan und auch wenn die eine oder andere Nachtschicht zu schieben ist, so wird Hand in Hand gearbeitet, um am Ende einen richtig erfolgreichen eace03 bejubeln zu können. Who is Who -- Seite 7
Im nächsten Newsletter erwartet Sie: FRAUENPOWER! Vorschau-- Seite 8
Premium-Partner Official-Partner Official Supplier Vielen Dank! für Ihre Unterstützung Ecurie Aix Formula Student Team RWTH Aachen e.v. Templergraben 55 52062 Aachen www.ecurie-aix.rwth-aachen.de Sponsoring Fynn Luca Menke Tel.: +49 (0) 152 04435600 fynn.menke@rwth-aachen.de Sponsoren -- Seite 9