Студенты Технического университета Дармштадта разработали электрический мотоцикл с уникальным способом получения энергии. Для питания и управления электроникой байка используются кабели Lapp.
Мотоциклы, кажется, являются магнитом для молодых промышленных инженеров. Смелые проекты скоростных байков стали обычным делом в курсовых и дипломных работах. Всё чаще в таких проектах используются экологически чистые элементы. В частности, электродвигатели. Конечно, большинство разработок так и остаются на бумаге, но встречаются и по-настоящему успешные проекты, такие как Gauss Concept, разработанный Марселем Аттила Киссом в рамках его диссертации в 2010 году.
Наряду со спортивным дизайном, этот мотоцикл отличает большое количество технических инноваций, таких как усовершенствованная система охлаждения двигателя и система рекуперации кинетической энергии, появляющейся в процессе торможения, через переднее колесо.
Ханс-Петер Бауэр, преподаватель электроники в университете Дармштадта, был впечатлён проектом своего студента, и Кисс, получив степень в области промышленного дизайна, предложил превратить мотоцикл из теории в реальность. Первую рабочую модель Кисс сконструировал, при поддержке спонсоров, для более крупного проекта, который он осуществлял, получая степень по машиностроению.
Сегодня почти 50 студентов участвуют в научных исследованиях, разработке и конструировании проекта Гаусса и уже могут похвастаться невероятными успехами.
В свой первый заезд в 2014 году электрический байк промчался по трассе со скоростью 150 км/ч. Текущая максимальная скорость составляет 220 км/ч. Только неудобная тестовая трасса и мокрая поверхность помешали мотоциклу достичь этой скорости в первый раз.
Задний привод и система рекуперативного торможения
«Изюминкой» проекта безусловно стала система рекуперативного торможения или система рекуперации кинетической энергии через переднее колесо, которая впервые была разработана и внедрена на гоночные болиды «Формулы-1».
Система рекуперации преобразовывает кинетическую энергию, возникающую при торможении мотоцикла, в электрическую энергию и подает ее к аккумулятору с помощью кабелей, сделанных лидером рынка – компанией Lapp. Двигатель, в данном случае, работает как генератор.
Система рекуперации в том или ином виде уже давно используется как в электрических и гибридных автомобилях, так и в мотоциклах. Уникальность же модели Gauss Concept в том, что для генерации электричества используется переднее, а не заднее колесо, которое приводится в действие электромотором.
Использование заднего колеса в качестве источника энергии малоэффективно в гонке. Когда гонщик жмет по тормозам, заднее колесо поднимается, поэтому байк тормозит только с помощью переднего колеса. Именно поэтому мотоцикл Гаусса берет энергию от передних колес — там вырабатывается больше всего энергии.
Казалось бы, логично расположить генератор в переднем колесе, но дополнительная неподрессоренная масса делает это невозможным. Вместо этого, сложный механизм телескопических валов привода передает крутящий момент торможения, возникающий при вращении переднего колеса, от электрического тормоза по вилке в электродвигатель, расположенный в центре байка.
Другой механизм обеспечивает нейтральное поведение рулевого управления даже при использовании электрического тормоза. Важную роль в этом играет и удивительно низкий вес байка — 170 кг. Сравнимые по мощности, электрические мотоциклы часто весят более 200 кг.
Цель заключается в том, чтобы гонщик не замечал разницы между механическим тормозом и электрическим. Он должен быть легко контролируем и его точка давления должна быть такой же, как и в стандартном тормозном диске.
Аккумулятор на колесах
Результат что около 60% энергии торможения преобразуется в электричество и подается в аккумулятор, что значительно выше прошлых показателей. Другие конструкции достигли только около 40%. Но команда Гаусса считает, что можно и лучше, и стремится достичь до 80% восстановления энергии после проведения многочисленных исследовательских работ. Но речь не идет о всего лишь одном аккумуляторе. 550 литий-железо- фосфатных ячеек общим весом в 41 килограмм, распределены по раме, чтобы максимально использовать пространство. Каждая ячейка прикреплена отдельно.
«Мотоцикл — это, по сути, аккумулятор на колесах, и люди, работающие над проектом должны бороться за каждый миллиметр пространства», — объясняет Кисс.
Ограниченная площадь рамы делает монтаж кабелей настоящим вызовом. Часто есть всего несколько сантиметров пространства, в котором необходимо согнуть высоковольтный кабель. Привод работает при напряжении в 370В и электрическом токе до 200А. Это означает, что кабели находятся под высокой нагрузкой, в том числе и из-за горячего двигателя, который работает на полной скорости.
Советы экспертов Lapp
На Ганноверской ярмарке в 2014 году команда встретила эксперта компании Lapp, ведущего производителя и поставщика кабелей и решений соединения.
«Они дали нам отличные советы и порекомендовали нужные кабели».
Гибкие экранированные кабели управления ÖLFLEX® с сечением в 16 мм 2 , превосходят все требования для электрических высоковольтных кабелей. Они достаточно гибкие и подходят для установки с маленьким радиусом изгиба. Они также устраняют помехи электроники, вызванные электромагнитными полями от мощного импульсного тока.
В планах гоночный вариант байка
Следующий шаг команды — установка спортивной антиблокировочной системы ABS и контроля тяги. Интерес у студентов связан с дальнейшим развитием, так как с командой связался MotoE, европейская гоночная серия для электрических мотоциклов, которая стартовала в 2014 году. Команда Гаусса планирует участвовать в гонках с 2016 года. Несомненно, перед кабелями будут стоять интересные задачи!
