Kispolszki




A járművünk egy átépített Polski Fiat melynek hajtását két nagy teljesítményű egyenáramú motor (IL 18-as repülőgép hajtómű indítómotor-generátor) látja el, a Malév Oktatási Központ jóvoltából. Az erőforrást nagy teljesítményű akkumulátorok biztosítják a lánchajtással meghajtott eredeti Polski féltengelyek számára. A motorokat saját fejlesztésű vezérlő modulok irányítják. Az akkumulátorok megfelelő töltését is egy saját tervezésű ellenőrző elektronika felügyeli.
A jármű komolyabb hivatalos versenyeken való indulás érdekében bukó kerettel, sportülésekkel rendelkezik, és az előírt biztonsági feltételeknek maradéktalanul megfelel.

A jármű műszaki adatai

Tömegadatok

A jármű össztömege utasok nélkül:    ~650kg
Akkumulátorok:                ~90kg
Motorok + hajtómű:            ~80kg
Bukókeret:                ~20kg

Hajtáslánc

Motorok, lánchajtás

A motor és a váltó teljesen eltávolításra került. A két hátsó kereket függetlenül egy-egy motor hajtja, lánckerekeken keresztül. A motorok párhuzamos gerjesztésű, segédpólusokkal és kompenzálótekercsekkel is ellátott egyenáramú motorok. Eredetileg repülőgép hajtómű indítómotor-generátorként szolgáltak egy IL-18 típusú repülőgépen.
A motor gyárilag tartalmaz egy bolygókerekes hajtóművet, 1:3.17-es áttételi viszonnyal. Így a kimenő tengely maximális fordulatszáma 8000/3.17=2523
A motorok kimenőtengelyére a verseny idejére egy 12 fogú lánckerék kerül (cserélhető 12 és 20 fog között), a féltengelyek végére pedig egy 35 fogú. Ez további 1:2.92-es áttételt jelent. A kerekek maximális fordulatszáma így 2523/2.92=865 1/min. 520mm-es kerékátmérővel számolva ez mintegy 85 km/óra végsebességet jelent. A fordulatszám szoftveresen korlátozható.

Teljesítmény adatok

Motorok névleges adatai:
-Feszültség:            30V
-Teljesítmény:             12kW
-Áram:                400A
-Maximális fordulatszám:    8000rpm

Mindezen névleges adatok mellett a járműben a motorokat akár 80V-tal is vezéreljük, és induláskor darabonként 600A folyik át rajtuk. A maximális felvett teljesítményük rövid időre kb 60kW.


Vezérlő elektronika

A motorvezérlő teljesen saját fejlesztésű. Mint később látni lehet, nemcsak egyenáramú motor vezérlésére alkalmas. Három egymás felett szendvicsszerűen elhelyezett panelből áll: legalul a nagyáramú rész az áramvezető sínekkel, a MOSFET meghajtó opto-leválasztású IC-kkel és a teljesítmény MOSFET-ekkel. Középen található a vezérlés lelke egy Xilinx FPGA-t tartalmazó vezérlő kártya. Legfelül pedig az árammérő és I/O kártya.



A vezérlő 12 db egyenként 100A leadására alkalmas, azonosan felépített, nagyáramú MOSFET-ekből kialakított félhidat tartalmaz. Jelen esetben a 12 félhíd közül 5-5 db van a két motor armatúrájára kötve, míg a maradék két félhíd a motorok gerjesztőtekercsét táplálja. Az elrendezés különlegessége, hogy az egy motorra kötött 5 db félhíd impulzusszélesség-modulált jele fázisban el van tolva egymáshoz képest. Ennek a jelentősége abban áll, hogy pl 500A-es motoráram esetén egyszerre csak 100A ki- vagy bekapcsolása történik. Ezzel elérhető, hogy a hirtelen árammegszakítás okozta feszültségimpulzusok nagysága az ötödére csökkenjen (L*di/dt). Nem elhanyagolható előny az elektromágneses zavar jelentős csökkenése, ami egyébként az alkalmazott 80kHz-es kapcsolási frekvencia esetén túl nagy lenne. Az 5 db impulzusszélesség-modulált jel 30uH-s tekercseken keresztül jut egy szűrőkondenzátorra, így a motorra gyakorlatilag tökéletes egyen feszültség kerül. Ezáltal elkerülhető, hogy a motorokban a nagyfrekvenciás áram többletveszteséget, a nagy meredekségű feszültségimpulzusok pedig a szigetelés meghibásodását okozzanak.
Mind a 12 félhíd kimenete egy-egy LEM gyártmányú árammérő modulon megy keresztül, mind a 12 kimenet árama szabályozott. A LEM modulokat tartalmazó panelen található még két nagysebességű A/D átalakító, ami folyamatosan méri a kimenetek áramát és nagysebességű soros kommunikációval elküldi a mért értékeket a vezélőpanelnek.
Mint fentebb már kiderült, az egész motorvezérlés lelke egy Xilinx gyártmányú FPGA. A szabályozó algoritmusok a Xilinx  fejlesztőkörnyezetében verylog nyelven íródtak. Az FPGA végzi a gázpedál állás, az akkufeszültség és a fordulatszámok függvényében az egyes motoráram ágak (motoronként 5 db + gerjesztőáram) egyidejű szabályozását az összesen 24 MOSFET független kapcsolgatásával. Közben USB-n keresztül képes kommunikálni a fedélzeti PC-vel. Ezen kívül az árammérő panelen lévő A/D átalakítók jelét is feldolgozza. Ezek lehetnek hőmérséklet, feszültség, fordulatszám, pozíció stb jelek.


Mint korábban már említésre került, a vezérlő nemcsak egyenáramú motor szabályozására képes. Az FPGA átprogramozásával lehetőség nyílik más motorok szabályozására is. A vezérlővel lehet egyidejűleg 4 kisebb teljesítményű 3 fázisú, két közepes teljesítményű 3 vagy 6 fázisú, valamint egy nagyteljesítményű 3, 6 esetleg 12 fázisú váltakozó áramú motort szabályozni.

Energiatárolás:

A járműbe 28db Thundersky gyártmányú LFP90AHA típusú Lítium-Ion akkumulátor cella van beépítve. Az telep névleges feszültsége 92.4V (3.3V-os cellafeszültséggel számolva).

Futómű

A gépkocsi felfüggesztésének és futóművének fődarabjait változtatás nélkül visszaépítettük. A jobb stabilitás érdekében a hátsó lengéscsillapítókat keményíttettük, valamint előre is és hátra is kanyarstabilizátor került beépítésre.

Kormányzás:

Mivel az autót kifejezetten szlalomversenyre építettük, szükségessé vált a kormányzás gyorsítása. Eredeti áttételezéssel a kormánykereket a két szélső helyzet között 3.5-ször kellett körbeforgatni. Emiatt először megpróbáltuk az eredeti kormánymű bekötési pontjainak felcserélésével gyorsítani a kormányzást, de ez sem bizonyult megfelelőnek. A probléma megoldására egy teljesen új kormánygépet terveztünk és gyártottunk, mely a következő képen látható.


Fékek

A jármű három egymástól független fékezési lehetőséggel rendelkezik. A motorvezérlő és a párhuzamos gerjesztésű motorok alkalmasak a visszatápláló fékezésre. Ezen kívül mind a négy kerékre hat a fékpedállal működtetett kétkörös hidraulikus üzemi fék. A jármű eredeti fékrendszerét megerősítettük, az első kerekekre a gyári dobfék helyett tárcsafékek kerültek. Meghagytuk az eredeti fékeket a hátsó kerekeken csak a fékmunkahengereket cseréltük nagyobb átmérőjűre. Szintén a hátsó kerekekre hat a kézifék, ami eredeti konstrukció.

Karosszéria

A versenyautó egy Polski Fiat 126p típusú személygépkocsi átalakításával jött létre.  Kisebb átalakításokkal az eredeti jármű karosszériája, kormányrendszere, futóműve és fékrendszere került beépítésre. Jelen fejezet a karosszéria kialakítását tárgyalja.


Az autóból kiszereltünk minden ablakot, ajtót, berendezést és alkatrészt.

Az új hajtáslánc beépítéséhez szükséges volt a karosszéria átalakítása. A karosszéria alján egy nyílást kellett vágni a hajtómű behelyezéséhez, ami az utastérben lévő motorok erejét közvetíti a hajtott kerekek felé. A hátsó üléssor alatti lemezen került kialakításra a hajtómű helye. A kialakítási folyamat látható a következő képeken.

A fenéklemez átvágása után a karosszéria merevségének megtartása miatt szükséges volt merevítő elemek beépítése melyekhez a hajtóművet is rögzítettük. A merevítő elemek az utastérbe és az eredeti motortérbe kerültek. A karosszéria alapos tisztítás után fényezőműhelybe került, ahol sárga festést kapott.



A merevítő elemekhez rögzítettük a motortérben elhelyezett akkumulátortartó tálcát is. Akkumulátortartó tálcát helyeztünk el az autó csomagtartójában is. A hátsó akkumulátortartó tálca látható a következő képen, még festés előtt.
 
Mivel az autó futóműve átalakításra került, valamint a gyárinál nagyobb és szélesebb kerekek kerültek fel, ezért szükséges volt az első kerékjáratok kiszélesítése. Az autóba sportülések kerültek, ezért az eredeti ülések tartói helyett is új megoldást alkalmaztunk.
Az autó gyári ablakait meghagytuk az ajtókban, valamint az elsőt szélvédő is eredeti. Az oldalsó és hátsó ablakok helyére nagy szilárdságú polikarbonát lapokat helyeztünk el. Ezek az ablakok csavarokkal vannak rögzítve, hogy könnyen hozzáférhetőek legyenek a hajtás és vezérlés elemei.
Az autó végleges dekorációját és festését a Varázsműhely Művészeti Alapítvány ifjú tagjai végezték.


Bukókeret

A passzív biztonság növelése érdekében bukócsővel láttuk el az autót, mely boruláskor nyújt védelmet.




A bukócsövet az FIA ajánlása szerinti anyagból és az Appendix J 253-8 ábra alapján készíttettük. A keret alapanyaga 38*2.5mm-es varratnélküli precíziós acélcső. A hegesztéseket minősített hegesztő szakember végezte CO2 védőgázas hegesztőberendezéssel.
A bukókerethez kapcsolódnak a négypontos biztonsági öv bekötési pontjai is.




Módosítás: (2014. szeptember 16. kedd, 21:03)