HV akkumulátorral a győzelemért!

2017. március 20. | VL online |  1924 |

Az alábbi tartalom archív, 9 éve frissült utoljára. A cikkben szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).

A BME Formula Racing Team a Budapesti Műszaki Egyetemen működő, egyetemistákból álló nonprofit közösség, mely 2007 óta tervez és épít Formula típusú versenyautókat. A jelenlegi járműkoncepció a csapat történetének eddigi legnagyobb volumenű projektje: négykerék meghajtású elektromos versenyautó szénszálas monocoque vázzal. Ez nemcsak Magyarországon, hanem a közép-kelet-európai régióban is egyedülálló!

HV AKKUMULÁTOR

A BME Formula Racing Team egy egyetemista diákokból álló csapat, mely 2007 óta tervez  és épít együléses formula típusú versenyautókat, és versenyez velük a Formula Student konstruktőri sorozatban. Műszaki oldalon, a 2017-es évadban a korábban tapasztaltakra alapozva a csapat kimondta, hogy továbbra is a 2015-ben bemutatott járműkoncepcióval szeretne versenybe szállni, ebben látja a siker kulcsát, a legnagyobb előrelépés lehetőségét: 

• összkerékhajtás, 
• elektromos autó, 
• karbon kompozit monocoque.

A tavalyi szezon megszokottnál több tesztkilométere és a versenyen mutatott teljesítményünk is egyértelműen jelzik, hogy 3 területen kell dolgoznunk kiemelten a cél elérése érdekében: a magasfeszültségű akkumulátor, a hajtásszabályozás és az autó tömege. 

Már az FREC-005 akkumulátorának cellafülei is lézerhegesztéssel voltak összekötve azonban A 2015-ös évben ez nem sikerült megfelelően, mivel ezek az autóban menet közben elváltak, leszakadtak. Ez a probléma jelentősen hátráltatta a csapat munkáját. Az ekkor feltárt technológiai problémák miatt vettük fel a kapcsolatot a BME anyagszerkezettan tanszékével – itt egyértelmű iránymutatást kaptunk, a Trumpf Hungary Kft.-t kell megkeresnünk.

A célunk az volt, hogy egy olyan megoldást találjunk, amivel a már meglévő cellákat megjavíthatjuk, azaz új cellák vásárlása nélkül érhetjük el, hogy egy működő és üzembiztos akkumulátorunk legyen. 

A Trumpf Hungary Kft.-nél 2015 novemberétől kezdve kezdtünk el különböző lézerhegesztési beállításokat tesztelni mindaddig, amíg meg nem találtuk a legoptimálisabbat. A vizsgálatok közel négy hónapig tartottak, mire kidolgoztuk a tökéletes paramétereket, illetve hegesztési módokat – a réz és alumínium fülek esetében egyaránt. 

Fontos megjegyezni, hogy a hegesztésnél nem csak a mechanikai megfogás, hanem a tökéletes energiaátadás is fontos. Ezeket a fontos kritériumokat kiválóan teljesítette ez a technológiai eljárás, amelynek eredményeképp hibátlanul abszolváltuk a szezont, remek helyezéseket sikerült elérnünk a 2016-os versenyszezonban. 

Az általunk használt TruPulse 103 lézerhegesztő gép adatai: 

• Fő Alkalmazási terület: elektronikai ipar, elektromos csatlakozó alkatrészek hegesztése 
• Hullámhossz: 1064 nm 
• Max átlagteljesítmény: 90 W 
• Max. impulzusteljesítmény: 8 kW 
• Max. impulzusenergia: 90 J 
• Impulzus-időtartam: 0,3 ms - 50 ms 
• Lézer-fénykábel minimális átmérője: 300 μm 
• Optika: Programozható Fókusz Optika (PFO) 

A hegesztésnél használt hozaganyag korábban Al-Si ötvözet volt, azonban ez nem működött megfelelően ezért áttértünk védőgáz illetve hozaganyag nélküli hegesztésre. Nagy kihívás elé állította a csapatot a hegesztendő lemezek vastagságának eltérése. Míg a cellafül 0,2 mm vastag, addig a hegesztendő lemezé 2 mm és ennek érdekében kellett sokat tesztelni a beállításokat, hogy az adott helyen megfelelő legyen a kötés szilárdsága. 

Emellett sokat foglalkoztunk csiszolatkészítéssel, amely egy roncsolásos anyagvizsgálat, ahol arra voltunk kíváncsiak, hogy milyen mértékű az anyagok egymásba olvadása – ez alapján tudtuk ellenőrizni az elvégzett munka minőségét. Ennek érdekében próba darabokat készítettünk, amiket műgyantába ágyaztunk. A mintákat fűrésszel elvágva, több csiszolási fázison keresztül jutottunk el a végeredményhez, amely elvezetett a legjobb hegesztési beállításokhoz. 

A 2016-os FREC-006 HV Akkumulátor főbb specifikációi: 

• 6 szegmens, mindegyikben 6 modul 
• Minden modulban 12 cella található 
• Így összesen 432 db Exp3900 cella alkotja 
• Egy cella 3,7 névleges feszültséggel bír 
• Lítium polimer akkumulátor 
• Névleges feszültsége 600V 
• Névleges kapacitása 6,2 kWh 
• Összesen 4000 mAh 

A 2017-es versenyszezonra tervezett FREC-007 akkumulátora a fenti adatokkal megegyezik, azonban mégis rengeteg mérnöki munkát vesz igénybe a fejlesztése és az előző szezonban fellelt hibák kiküszöbölése. Fontos hangsúlyt kap nem csak akkumulátor szinten, hanem egész autó szinten a tömegcsökkentés. Tavaly a részegység tömege 65 kg volt, míg az idei akár 10%-al is kevesebb lehet – köszönhetően az új, karbon kompozitból készült háznak. Az akkumulátor hűtése szintén nagy kihívás elé állította a csapat mérnökeit, nagy előrelépést kellett produkálni e téren is. A sorozat biztonsági előírásai szerint ugyanis az akkumulátorban nem léphető túl a 60°C-os hőmérséklet – ezen határérték tartása, a várhatóan megnövekedő átlagteljesítmény hatására nehezebb feladat lesz. 

A csapat már elvégezte az új cellák tesztelését illetve a nyomtatott áramkörök beültetését. Jelenleg a cellák lézerhegesztése zajlik illetve az egység házának összeszerelése. A kitűzött időterv szerint március 15-re az akkumulátor elkészül, azaz beépíthető lesz az új versenyautóba, majd ezután készen áll arra, hogy nyáron segítségül szolgáljon megnyerni a csapat történetének első Formula Student versenyét.

Akkumulátor

---