Тема: Проектирование элементов тяговой аккумуляторной батареи для гоночного болида класса EV «Формула студент»

С каждым годом во всем Мире количество автомобилей постоянно увеличивается. Появляются новые модели, разрабатываются и внедряются инновационные технические решения. На данным момент остро стоит проблема влияния токсичности отработавших газов на окружающую среду и здоровье людей. Мировое сообщество разрабатывает технические решения для экономии топлива и снижению содержания токсичных выбросов в атмосферу. Экологические проблемы являются значительным приоритетом во многих странах мира и требуют современного подхода и решения.
Так как отработавшие газы автомобиля представляют огромную угрозу для здоровья человека и окружающей нас природной среды. Поэтому экологическим показателям автомобиля уделяется особое внимание. Одним из путей решения данной проблемы является переход на более экологические виды транспорта, такие как электротранспорт.
В настоящее время большое внимание развитию, производству и выпуску современных электрических наземных транспортных средств уделяет правительство Российской Федерации, о чем свидетельствует «Распоряжение Правительства РФ от 23 августа 2021 г. № 2290-р». Согласно этому распоряжению поручено «Минобрнауки России совместно с заинтересованными федеральными органами исполнительной власти разработать перечень мероприятий по проведению фундаментальных научных исследований в области технологий электрического автомобильного транспорта» [1].
Движение Formula Student считается одним из образовательных элементов студенческий соревнования инженерных проектов, в котором команды из разных университетов должны разработать и представить собственный гоночный болид. Для того, чтобы победить автомобиль должен быть способен успешно пройти статические и динамические тесты соревнования.
Данная работа реализуется в контексте разработки электроболида для участия в международных соревнованиях Formula Student класса Electric.
Объект исследования: автономный электрический болид.
Предмет исследования: источники питания автономного электрического бо-
лида.
Цель исследования: проектирование рациональной тяговой аккумуляторной батареи гоночного автомобиля для соревнования Formula Student класса Electric.
Для достижения указанной цели поставлены следующие задачи:
1. выявить требования, которым должна удовлетворять тяговая аккумуляторная батарея гоночного электроболида;
2. проанализировать конструктивные особенности тяговой аккумуляторной батареи ведущих команд Formula Student;
3. произвести моделирование для определения оптимальных характеристик тяговой аккумуляторной батареи;
4. изучить типы аккумуляторных батарей, применяемых в современных электроболидах и выбрать подходящий тип АКБ;
5. выбрать конструктивное исполнение тяговой аккумуляторной батареи гоночного болида.

Купить

Разработки в области современного автономного электротранспорта являются одними из наиболее перспективных в современном автомобилестроении. На данный момент все мировые производители автомобилей ведут разработки в данном направлении и большинство из них являются спонсорами команд «Formula Student». Соревнования «Formula Student» позволяют молодым специалистам принимать участие в реальных инженерных проектах, что дает незаменимый опыт.
В данной выпускной квалификационной работе была разработана тяговая аккумуляторная батарея гоночного электрического болида, предназначенного для участия в международных соревнованиях «Formula Student» класс «Electric».
На основе полученных данных мы провели следующие этапы работы:
1. Ознакомились с регламентов и проанализировали типы тяговых АКБ, которые используют в своих болидах мировые команды. Согласно регламенту соревнований, тяговая АКБ должена удовлетворять следующим условиям: каждый сегмент аккумулятора системы тяги не должен превышать максимальное статическое напряжение 120 В постоянного тока, максимальную энергию 6 мДж, и максимальную массу 12 кг, максимальное напряжение между элементами не должно превышать 600В, так же батареи не могут быть солевыми и тепловыми, запрещены топливные элементы.
2. Представлена цифровая модель трассы для того, чтобы получить детальную информацию для определения максимально возможной скорости движения на её участках и оптимальную ёмкость тяговой АКБ.
3. Выбрали тип АКБ Li-ion марки Samsung INR18650-35E, максимальным напряжением и ёмкостью одной банки 3,6 В и 3,45 А∙ч. Установили, что выбранный тип батарей на дистанции в 22 километра не перегреется.
4. Разработали компоновку тяговой АКБ, которая наиболее оптимально подходит для реализации в рамках студенческого проекта. Разработали цифровую 3D модель конструкции расположения тяговых батарей.
Для усовершенствования конструкции гоночного болида ведущие команды класса «Formula Student» идут путем облегчения несущей рамы, замены трубчатой металлической конструкции на более легкую композитную. Данные решения позволяют значительно улучить масса-габаритные размеры, динамические и энергетические характеристики и показатели гоночных болидов.
Купить