Думаете на этом все? Нет, теперь с 2023 года вы не можете даже претендовать на максимальное количество баллов, если не проедете дисциплину “Ускорение” в полностью беспилотном режиме. То есть теперь необходимо строить полностью электрический беспилотный болид. И процесс его создания как раз выпадал на период пандемии, когда лаборатория и весь университет то открывался, то закрывался и уходил на удаленку. Однако за 2020-2021 годы мы смогли совместно с компанией ЛАНИТ окончательно развернуть сервер с Teamcenter, настроить его под собственные нужды. Также специалисты из ЛАНИТ провели для нас обучение по различным направлениям. Теперь вся команда работает на Siemens NX и создает болид по технологии нисходящего контекстного проектирования. Мы избавились от массы проблем с актуальностью данных и контролируемо увязали разные системы болида воедино. В этой статье мы, руководитель отдела мехатроники и инженер-конструктор, поделимся, как проектировали аккумуляторный контейнер для нашего нового беспилотного электрического болида.
О чем речь?
Bauman Racing Team строит свой первый полностью электрический гоночный автомобиль, который питается от аккумулятора, изготовленного на основе литий-ионных батарей.
Так как это первый электромобиль, разрабатываемый нашей командой, то принятые в процессе проектирования решения в первую очередь отражали наше стремление соответствовать регламенту соревнований Formula Student и обеспечивать достаточные характеристики для гарантированной работоспособности машины.
Разработка аккумуляторной батареи может быть представлена как сложный итерационный процесс. Так как мы не имели опыта в разработке подобных изделий, то довольно много времени ушло на определение компоновочной структуры и способа изготовления корпусной детали аккумулятора.
Регламентом определено много правил, которыми необходимо руководствоваться при проектировании аккумуляторной батареи. Используемый материал и его минимальная толщина, величины ускорений при перегрузках, которые определяют силы, приложенные к конструкции, - эти правила в основном перечислены в пункте касающегося проектирования tractive system. Их строгость обусловлена тем, что серьезные повреждения аккумуляторной батареи могут привести к возгоранию и угрозе безопасности пилота.
Существует также ряд правил, в которых акцент делается на безопасности аккумулятора при зарядке. Например, правила требуют, чтобы аккумулятор снимался с машины для зарядки и транспортировался в специальной тележке, оборудованной тормозным устройством, что позволяет быстро принять меры, в случае появления неполадок в ходе процесса транспортировки.
Также очень важными положениями являются те, что касаются энергоемкости, изоляции, заземления и прочим. Регламент устанавливает ограничения на максимальную мощность и напряжение батареи, всё используемое оборудование должно быть исправно и изолировано, ячейки необходимо разбить на так называемые stacks – компоновочные элементы, ограниченные по максимальному напряжению, а аккумулятор должен иметь минимум два изолирующих реле.
Выбор литий-ионных элементов.
Опыт европейских команд показывает, что использование литий-ионных элементов с химией Li(NiCoMn)O² является очень удачным решением и позволяет достичь наибольшей энергоёмкости вкупе с химической стабильностью, безопасностью применения и низким внутренним сопротивлением.
Нами было решено использовать литий-ионный строительный блок, который спроектирован специальным образом для соревнований Formula SAE. Применение этой системы довольно удобно, так как позволяет собирать блоки в более крупные. Также они оснащены датчиком температуры и имеют два резьбовых отверстия для удобства фиксации клемм. Таким образом, это гарантирует, что используемые нами батареи не вызовут нареканий со стороны регламента.