reklama
reklama
reklama
reklama
reklama
reklama
reklama
reklama
reklama
reklama
© AGH Przemysł elektroniczny | 24 maja 2016

HYDROCAR PREMIER – samochód na wodór rodem z AGH

Samochód elektryczny z wodorowym magazynem energii to wspólny projekt Riot Technologies – firmy spin-off Akademii Górniczo-Hutniczej oraz Wojskowej Akademii Technicznej.
W połowie 2015 r. zespół z Wojskowej Akademii Technicznej prowadzący od wielu lat badania podstawowe nad materiałami do przechowywania wodoru, zaprosił do realizowanego przez siebie projektu grupę absolwentów tworzących rdzeń zespołu AGH Racing Team oraz firmę RIOT Technologies. Celem było stworzenie demonstratora – jeżdżącego laboratorium, w którym w warunkach „drogowych” można by było testować proponowane i wypracowane w WAT rozwiązania do magazynowania wodoru w fazie stałej. Sześciomiesięczny termin wykonania powodował, że tylko najbardziej doświadczeni specjaliści w branży mogli podjąć to wyzwanie. Od początku nie było mowy o kolejnym pojeździe na „odnawialne energie” straszącym wyglądem przechodniów. W ramach projektu powstał spektakularny pojazd o nowatorskiej konstrukcji układu zasilania i niepowtarzalnym designie – HYDROCAR PREMIER.

Samochód jest unikatową konstrukcją opracowaną przez zespół inżynierów i naukowców, przy współpracy z wieloma firmami zewnętrznymi. Jest to prototyp dwuosobowego sportowego samochodu typu roadster wyposażonego w napęd elektryczny. Jako baza jezdna zastosowana została specjalnie zaprojektowana i wykonana konstrukcja ramowa wraz z karoserią powstałą w całości z włókien węglowych. Dzięki takiej technologii rama nośna pojazdu daje dowolność w umieszczaniu podzespołów jezdnych, a z kolei karoseria może mieć unikatowy design ograniczony jedynie opracowanymi założeniami projektowymi. Za projekt kształtu nadwozia i wykonanie elementów kompozytowych odpowiedzialni są bracia Władysław Hamiga (absolwent AGH) i Stefan Hamiga (absolwent ASP).

Prototyp auta zaprojektowany został jako samochód drogowy i wyposażono go w takie układy jak: wspomaganie kierownicy, reflektory ksenonowe, światła w technologii LED, skórzaną kierownicę, tapicerkę, opony niskoprofilowe, zawieszenie gwintowane z możliwością regulacji oraz dwa wygodne miejsca dla kierowcy i pasażera. Z technicznego punktu widzenia najważniejsze są jednak podsystemy składowe samochodu, które stanowią swoistego rodzaju laboratorium badawcze dla testowania zaawansowanych układów napędowych oraz systemów przetwarzania energii.
Jako napęd zastosowano cztery silniki BLDC, z których każdy odpowiada za napęd jednego koła. Łączna moc zespołu napędowego wynosi 270 KM. Silniki sterowane są dedykowanymi stopniami mocy opracowanymi przez RIOT, a cały układ napędu 4×4 pracuje pod kontrolą procesora zbudowanego jako SoPC i zaimplementowanego w układzie FPGA, realizując funkcję elektronicznego dyferencjału oraz kontroli prędkości dla rożnych konfiguracji ruchu. Dzięki takiemu rozwiązaniu otrzymano szerokie możliwości konfiguracji systemu obejmujące takie funkcje jak: możliwość niezależnego aktywnego sterowania momentem obrotowym na każdym kole, tempomat, system zapobiegający poślizgowi kół, czy wspomaganie jazdy pod górkę. Silniki oraz stopnie mocy chłodzone są cieczą, która następnie dzięki wymuszonemu obiegowi przekazuje ciepło do wymienników umieszczonych na przedzie auta.

Energia do poruszania się samochodu zmagazynowana jest w dwóch rodzajach akumulatorów oraz w specjalnie zaprojektowanym magazynie wodoru. W przedniej części samochodu umieszczone są lekkie pakiety akumulatorów LiFePO4 o łącznym napięciu 96 V, natomiast w tylnej części auta zastosowano akumulatory trakcyjne charakteryzujące się wysoką wydajnością podczas długich rozładowań. Pakiety baterii odpowiedzialne są za zasilanie silników oraz podsystemów elektrycznych samochodu, takich jak: elektronika sterująca, światła czy systemy wspomagania jazdy. Energia elektryczna zmagazynowana w akumulatorach odpowiedzialna jest za dynamiczną jazdę samochodu oraz za poruszanie się auta na krótkich dystansach.

Jako drugi magazyn energii, pozwalający na zwiększenie dystansu jazdy, zastosowany został system przetwarzania wodoru na energię elektryczną. Sercem tego systemu jest zbiornik na wodór oparty na wodorkach metali, który jest w stanie zmagazynować więcej gazu w jednostce objętości niż najlepsze obecnie wysokociśnieniowe zbiorniki wodoru wykonane z materiałów kompozytowych, pracujące pod gigantycznymi ciśnieniami sięgającymi nawet 700 bar. Dzięki zastosowaniu opatentowanego w Wojskowej Akademii Technicznej rozwiązania, zbiornik ten pracuje pod niskim ciśnieniem rzędu kilku bar i charakteryzuje się bardzo dużą zdolnością do wymiany ciepła. Taka konstrukcja, w porównaniu z innymi zbiornikami tego typu, pozwala na bardzo szybkie tankowanie, a z drugiej strony niska temperatura wytwarzana podczas jego pracy może być wykorzystana do chłodzenia systemów jezdnych auta np. silników i elektroniki. Prostota i uniwersalność tego rozwiązania pozwala także na zastosowanie różnych badanych materiałów do przechowywania wodoru w stanie stałym przy jednoczesnym zachowaniu wysokich parametrów użytkowych. Zmagazynowany wodór zamieniany jest następnie z wysoką efektywnością na prąd elektryczny w ogniwie paliwowym PEM, dając możliwość doładowywania baterii samochodu podczas jazdy. Cała instalacja umieszczona została z tyłu samochodu.

Kierowca samochodu może obserwować parametry jezdne auta na elektronicznym wyświetlaczu, który na bieżąco pokazuje prędkość jazdy, liczbę przejechanych kilometrów, stan naładowania baterii oraz bilans energetyczny zbiornika wodorowego. Wszystkie podsystemy samochodu zarządzane są przez autorski centralny komputer pokładowy zbudowany w oparciu o układy FPGA. Komputer ten pozwala także na zdalne sterowanie samochodem przez aplikację w telefonie komórkowym (jazda przód, tył oraz skręcanie prawo-lewo). Dodatkowo komputer centralny auta zbudowany jest tak, że ma szerokie możliwości konfiguracji, w tym posiada interfejs do podłączenia go z autonomicznymi systemami sterowania (wspomagającymi jazdę samochodem bez udziału kierowcy) stosowanymi powszechnie w robotach mobilnych. Systemy te pozwalają prowadzić samochód, omijając przeszkody znajdujące się na drodze, a używane algorytmy sterujące są cały czas testowane.

Aktualnie samochód przechodzi płynnie do kolejnej fazy projektu, czyli zaawansowanych testów eksperymentalnych, które powinny dać szereg odpowiedzi na pytania z obszaru techniki magazynowania energii oraz systemów napędowych, elektroniki i układów jezdnych. Testy pomogą także określić kierunek rozwoju opracowywanych technologie. Cały czas przy samochodzie wykonywane są prace badawcze, modyfikacje i ulepszenia oraz badane jest zachowanie auta podczas jazdy. Wyniki tych badań są publikowane w czasopismach naukowych i prezentowane na konferencjach branżowych.
Autorzy projektu mają nadzieję, że prototyp samochodu będzie początkiem nowej ery odważnych interdyscyplinarnych projektów inżynierskich, które nastawione są na testowanie zintegrowanych systemów mechatronicznych. Przyszłość pokaże, w jakim stopniu rozwiązania zastosowane w zbudowanym samochodzie testowym znajdą odzwierciedlenie na rynku, szczególnie w przemyśle motoryzacyjnym.


Budowa auta z napędem wodorowym zrealizowana została jako demonstrator technologii w ramach projektu POIG 01.03.01-14-016/08 prowadzonego przez Wydział Nowych Technologii i Chemii Wojskowej Akademii Technicznej pod kierownictwem prof. dr. hab. inż. Leszka Jaroszewicza.

Za pracę nad projektem pilotażowym prototypu samochodu odpowiedzialny jest zespół konstruktorski: mgr inż. Michał Bełzowski (podsystemy układu napędowego), mgr Stefan Hamiga (design), mgr inż. Władysław Hamiga (design oraz technologia włókien węglowych), mgr inż. Paweł Jabłoński (układy i systemy zasilające), mgr inż. Kacper Zioło (podsystemy elektroniki auta), inż. Jan Żarów (konstrukcja samochodu) oraz mgr inż. Grzegorz Góra (elektronika układu napędowego), dr inż. Grzegorz Karpiel (sterowanie i FPGA), dr inż. Daniel Prusak (zintegrowane systemy mechatroniczne auta).

Za pracę nad badaniami materiałów do przechowywania wodoru oraz prototypów zbiorników na wodór odpowiedzialny był zespół: kpt. dr inż. Marek Polański (koordynator), prof. dr hab. inż. Andrzej Panas, dr hab. inż. Tomasz Czujko, mjr dr inż. Paweł Płatek, dr inż. Dariusz Siemiaszko, mgr inż. Tomasz Pogorzelski, por. mgr inż. Bartosz Fikus, mgr inż. Sławomir Dyjak, mgr inż. Izabela Kunce, mgr inż. Katarzyna Witek, inż. Paulina Kuziora.

Projekt został zrealizowany dzięki wsparciu następujących firm i instytucji: MALPOL Fiberglass, UHP Pateccy, NOVOL, HIRO-MET, GP Composites, APW-TECH, VALOR-CNC, MH-ART, BASTER, Targi w Krakowie oraz AGH Racing Team.

Źródło: zespół RIOT Technologies, WAT, AGH

Komentarze

Zauważ proszę, że komentarze krytyczne są jak najbardziej pożądane, zachęcamy do ich zamieszczania i dalszej dyskusji. Jednak komentarze obraźliwe, rasistowskie czy homofobiczne nie są przez nas akceptowane. Tego typu komentarze będą przez nas usuwane.
reklama
reklama
reklama
reklama
Załaduj więcej newsów
November 29 2016 16:13 V7.6.2-1