Februari 2014
FORMULA STUDENT R10E
Vi tar en närmare titt på förra årets elbil
NY PROFIL
Från KTH RACING till KTH Formula Student
VAD ÄR FORMULA STUDENT?
Vi synar tävlingens upplägg i detalj
in ed m j Föl
i s u Fok get a bil r a g en s ygg b å s
Besök vår nya hemsida www.kthformulastudent.se
Framtidens ingenjörer
I Formula Student är det tillämpade lösningar som ger resultaten
Sponsorer
Electronic Design & Research Inc.
R P Te c h n o l o g y
. . . POP i Stockholm
2
Februari 2014 路 KTH Formula Student
Innehåll
Vad är Formula Student?
4
Vad är Formula Student egentligen? Några ingenjörsstudenter som bygger nån sorts racerbil? Formula Student handlar om så mycket mer än att bygga en bil!
Nya utmaningar Årets projektledare Artur Adson
8 Följ med in i garaget Hur ser vardagen ut i garaget? Vi tar en rundtur och träffar några av medlemmarna som är i full fart med planeringen av den kommande bilen.
D
et händer mycket hos oss nu! Därför tänkte vi skicka ut denna tidning så alla intresserade får möjlighet att kunna titta lite närmare på vad vi pysslar med. Först på nyhetslistan är vårt namnbyte, vi har gått från KTH Racing till KTH Formula Student. Namnbytet är något som varit uppe för diskussion under en längre tid och vi kände att det var dags nu. Anledningen är att “Racing” är en så liten del av verksamheten, den största delen av projektet handlar om planering, att bygga kontakter inom industrin och att utveckla ingenjörskunskaper. Därför kände vi att namnet inte var riktigt representativt för vår verksamhet. I samband med namnbytet lanserade vi också vår nya hemsida. På hemsidan kommer vi att följa projektet under hela året med såväl nyheter, reportage om medlemmarna och inblickar i vår verksamhet.
6
10
Fjolårets bil
Möt group leads
Vi spanar in förra årets elektriska tävlingsbil!
Group leads leder delgrupper inom projektet, vi hör efter vad de sysslar med!
Jag vill passa på att tacka alla som stöttar oss och möjliggör så att vi på bästa sätt kan representera Sverige och svenskt ingenjörskunnande i en internationell miljö. Nu jobbar vi hårt för att bygga vår bästa bil någonsin, eV11! Trevlig läsning!
Februari 2014 · KTH Formula Student
3
Tävling med fokus på mångsidighet Tävlingen fokuserar bara delvis på bilens prestanda. Flera deltävlingar baseras på t ex tillverkningskostnad, miljövänglighet och organisation.
Mer än en bil
Utmaning antagen Formula Student är tävlingen som sätter studenternas kreativitet och förmåga att samarbeta på prov.
U
nder fem dagar träffas ingenjörsstudenter från hela Europa för att tävla och inspireras av varandras lösningar. Tävlingen består av två olika delar, en dynamisk del där bilens prestanda sätts på prov och en statisk del där t ex tillverkningskostnad och miljöpåverkan bestämmer poängen. Scenariot är att tillverka en bil för en teoretisk marknad riktad mot amatörförare där bilen ska kunna utgöra ett attraktivt och konkurrenskraftigt alternativ. Det är just det som gör tävlingen så intressant för ingenjörsstudenter, att kunna hitta de bästa lösningarna inom givna ramar, även en bra bil kommer inte att sälja om slutpriset blir skyhögt.
Statiska moment Den statiska delen består av tre delmoment. Det mest poänggivande momentet i kategorin är designrapporten, en 8 sidor konkret rapport för att presentera bilens effektiva lösningar
och fördelar. I momentet ingår även en inspektion och frågestund till studenterna från tävlingens expertpanel. I kostnadsrapporten presenteras alla kostnader tillverkningen av bilen medför, här inkluderas varje enskild komponent samt kostnader för bearbetning (t ex
Blivande ingenjörer från hela Europa utbyter idéer Foto: Formula Student UK
4
Februari 2014 · KTH Formula Student
Formula Student
Formula Student combines hands-on practical applications with students’ academic studies, but also gives experience in vital skills such as budgeting, project management and team work. - Ross Brawn, MERCEDES AMG PETRONAS F1 Team Jon Hilton välkomnar lagen inför FS 2013
svinn vid fräsning och maskinslitage). Det sista statiska momentet är en presentation av affärsplanen. Här ska laget presentera affärsplanen för sin prototyp och kunna övertyga juryn om att bilen b la kommer tilltala målgruppen, vara möjlig att serietillverka och kommer generera lönsamhet för investerare.
Dynamiska moment Den dynamiska delen består av fem delmoment. Acceleration - bilen ska från stillastående avverka 75 m så snabbt som möjligt. Väggrepp - Bilen kör så snabbt som möjligt genom förbestämda kurvor utan att tappa fästet, prestandan mäts i g-krafter. Manöverförmåga - En kortare konbana bestående av svängar och raksträckor ska avklaras så snabbt som möjligt. Uthållighet -Tävlingsgrenen som ger mest poäng, en 22 km lång bana ska avklaras så snabbt som möjligt. Delmomentet testar manöverförmåga, prestanda, bränselekonomi och hållbarhet. Bränsleekonomi - En viktig faktor för dagens biltillverkare, beräknas som ett genomsnitt per varv under uthållighetstestet.
Foto: Formula Student UK
Lärorikt, men också väldigt roligt Eftersom KTH studenter har tävlat i Formula Student i över tio år har vi många alumner som efter några år som arbetande ingenjörer verkligen vill uppmuntra studenter att engagera sig i FS. Det känns bra för oss att veta att det
Everyone has been blown away by the the standards of the competition at FS and we have all been left massively impressed - Jon Hilton, FS ansvarig
Ett av många engelska lag
vi arbetar hårt med idag kommer även komma till användning i framtiden. Men även om verksamheten ytterst syftar till att vara lärorik för studenterna får man inte glömma att det är väldigt roligt på köpet.
Foto: Formula Student UK
Februari 2014 · KTH Formula Student
5
Kolfiber
Viktig feedback
Kolfiber är ett mycket lätt, starkt och enkelt material att jobba med. Tack vare våra sponsorers hjälp fick vi möjligheten att använda det!
Tack vare vårt samarbete med Scania får teamet varje år mycket viktig feedback på årets design innan tillverkningsprocessen påbörjas.
+
Toppfart 160km/h 0-100km/h 3.5s Vikt 252 kg Max effekt 2x 52kW Max spänning 420V
KREATIVA LÖSNINGAR
Effektiva sätt att lösa kända problem
Batterihantering För att kontrollera och optimera batteriernas förmåga att ge kraft till motorerna har teamet programmerat ett eget batterihanteringssystem (AMS). Det ser b la till att batterierna hela tiden levererar rätt spänning och att alla celler håller rätt temperatur.
Vattenkylda elmotorer Även elmotorer måste kylas! Motorerna och deras “inverters” (ungefär som stora mobiladapters) är inkapslade i specialtillverkade höljen som genomströmmas av kylande vatten från bilens kylsystem.
Februari 2014 · KTH Formula Student
M
an kan lätt tro att det skulle vara lättare att bygga en elektrisk bil än en med klassisk förbränningsmotor. Men R10:e har ungefär tre gånger så många komponenter jämfört med tidi-
gare bensindrivna bilar. Bilens dubbla elmotorer (Siemens) är inbyggda i ett egentillverkat motorhus och levererar ett konstant vridmoment oberoende av varvtal. Växellådan har en fast utväxling vilket innebär att föraren inte behöver växla! Den egentillverkade batterikonfigurationen (ca 300 battericeller)
Förra årets tävlingsbil Fyrhjulsdrift i framtiden
3D modellerar varje komponent
Alla bilar i garaget har hittills varit bakhjulsdrivna, men om några år siktar teamet på att börja utveckla fyrhjulsdrivna tävlingsbilar.
För varje liten skruv, mutter och fjäder måste en 3D modell skapas. Med hjälp av dessa kan man sedan beräkna luftflöde, vikt, hållfasthet m m.
0-100 på 3.5 sekunder
Egendesignad stol Teamet har en särskild avdelning för utprovningen av nya stolmodeller. Stolen måste vara både funktionell och bekväm.
kan lagra 5.3kWh, vilket ger ca 25 min tävlingskörning. R10:an är bakhjulsdriven och saknar differential, istället används sensorer som mäter framhjulens rotationshastighet och en kontrollenhet justerar bakhjulens hastighet indviduellt. På så vis kan man dessutom “trycka” bilen genom snäva kurvor.
R10e
Elbilar är framtiden. Därför var det också en självklarhet att även den kommande bilen skulle vara elektrisk. Det var dock det enda som var självklart med projektet.
För att omvandla batteriets likström till växelström för elmotorerna används två inverters från Infineon. För att få ner all kraft i asfalten används stötdämpare från Öhlins och 20.5x7.0 tums däck från Hoosier. En nyhet för R10:an är den aerodynamiska utformingen, där både den bakre och den
Karossen är tillverkad i kolfiberkomposit och är fastmonterad på bilens stålram
främre vingen tillsammans med underredet drar nytta av den aerodynamiska effekten som närheten till marken skapar. Total tillverkningskostnad? Ca 350 000 kr (exkl. blod, svett och tårar)
Februari 2014 · KTH Formula Student
7
Inverter & motorkontroller Två inverters, en för varje motor, från Infineon omvandlar likströmmen från batterierna till växelström för motorerna. De är paketerade i ett egentillverkat hus med vattenkylning. Två inverters gör det möjligt att variera strömtillförseln för motorerna individuellt, vilket i praktiken innebär en elektrisk differential som förbättrar kördynamiken.
Justerbara pedaler Förutom de 14mm cylindrarna från AP Racing är alla delarna tillverkade i garaget. Den röda strömbrytaren bakom pedalerna fungerar som en nödbroms om oljetrycket i bromssystemet skulle försvinna. I så fall kan pedalen gå hela vägen i “botten” och stänger då av motorerna.
Ergonomi För att hitta en sittställning som är bekväm och passar många, konstruerades en testrigg av förarutrymmet. Projektmedlemmar av olika längd mättes och fotograferades sittandes i testriggen. Till skillnad från i en personbil justeras inte stolens position utan pedalernas efter föraren. Stolen passar väldigt många förare, från 95:e percentilen för män till 5:e percentilen för kvinnor.
Februari 2014 · KTH Formula Student
Under huven Motor & växellåda Bilen drivs av 2 st 52 kW elektriska motorer. Varje motor kontrolleras indviduellt beroende på bilens position på banan. Rotor och stator är från Siemens men motorhuset är både designat och tillverkat av teamet. Växellådan har en fast utväxling (6:1).
Batterier Energin kommer från 300 battericeller av typen litium polymer. De är parallellkopplade i tre serier om 100 celler, vilket resulterar i en maximal spänning på 370 V. Ett hölje i kolfiber i kombination med flamtålig epoxi skyddar batterierna (och föraren). Hela batteripaketet väger ca 55kg och är dimensionerat för att motstå 20G, motsvarande drygt ett tons kraft.
Februari 2014 · KTH Formula Student
9
En dag i garaget Det tar ett år, en otrolig hängivenhet och mycket hårt arbete för att bygga en bil. Följ med in i garaget!
H
i everybody! If everyone’s here i’d like to start. Det är söndagsmöte i garaget och projektledaren Artur inleder med att sammanfatta den sen-
10
Februari 2014 · KTH Formula Student
aste veckan. I rummet befinner sig drygt 30 par nyfikna ögon och nästan lika många lysande laptopskärmar. ”Garaget” är en lokal på ca 250 kvadratmeter varav en tredjedel har inretts till ett rudimentärt kontor. Genomsnittsåldern är drygt 25 år med medlemmar från olika delar av världen. Den gemensamma faktorn är det stora intresset för att skapa och lära sig nya saker.
Olika grupper Laget är uppdelade i sex olika grupper, där varje del har sitt eget ansvarsområde. Att den för “Drivetrain”-gruppen ansvarige Kajetan “Kaj” Calczynski skulle fastna för just racing var långt ifrån en självklart. - Att jag började engagera mig här har lett till att jag har förstått vad
Så byggs en bil Problemlösning Powertrain & Electronics väger för och nackdelar mellan olika batterikonfigurationer. Det är en ständig balansgång mellan utrymme, vikt, prestanda och säkerhet.
Jag kan inte tänka mig hur olycklig jag hade varit om jag inte varit med i KTH Formula Student -Kevin Spyridon Karastamatis jobbar på bilen
Group lead Kevin Keyong (t v) arbetar tillsammans med Nikolaos Apostolopoulos på utformningen av ett batteripaket.
jag vill hålla på med när jag tagit min examen, det skulle jag inte gjort om jag bara hade pluggat på maskinteknik. Här har det kommit fram en passion som jag troligtvis aldrig hade fått annars. Just att gå från idéstadiet till att bestämma vilka lösningar som man faktiskt ska välja är något som Kaj pekar ut som en av de svåraste delarna i projektet. - När man ska välja en idé som funkar och fatta ett slutgiltigt beslut är nog en av de svåraste situationerna, men det är ju sådant som man lär sig av erfarenhet, vilket vi får här! En annan medlem som nya medlemmar nästan misstar för en inventarie på grund av sin ständiga närvoro i garaget är gruppledaren för “Aerodynam-
ics” Henrik Dahlberg. Han har varit med i teamet i drygt två år och instämmer med Kaj om att han har lärt sig väldigt mycket under sin tid här. -Ja jag har lärt mig jätte mycket, CAD, manuell och datorstödd maskinbear-
Analysering och kontroll så motorernas effekt inte överskrider den tillåtna.
Februari 2014 · KTH Formula Student
11
Kräver bra samarbetsförmåga Att göra allting själv i ett projekt kanske fungerar i ett skolprojekt, men i större projekt krävs förtroende för varandra och förmågan att hålla deadlines.
Inte enbart allvar Man måste ha lite kul också! Teamet laddar batterierna med en gocartkväll. Temat var “endurance” vilket innebär ett timmes långt race där 4 lagmedlemmar turas om att köra.
betning, komposittillverkning, strukturell analys med FEM och strömningsmekaniska beräkningar (CFD). Och man har blivit rätt bra på MATLAB såklart. Den huvudsakliga utmaningen för aerodynamikgruppen är att producera belastning på däcken utan motsvarande tillsats av massa. Man kan se det som “gratis grepp”. Nackdelen är att tillsatsen av vingar till bilen framkallar mer luftmotstånd, något som man måste tas noga hänsyn till.
Fritt arbete Men det Henrik gillar bäst är att få jobba målstyrt och de ständiga utmaningarna - Projektet sätter dig i positioner där du tvingas att lära dig saker, ofta mycket snabbt på grund av den begränsade tid vi har att utforma och tillverka prototypen. Det finns ingen kontrollerad miljö eller förbestämda experiment för laget att utföra vilket skapar mycket utrymme för kreativitet och innovation. -Så det har jag definitivt blivit bättre på, och att planera förstås.
Från idé till produkt
Kandidaterna är varken få eller särskilt svårövertalade
Henrik Dahlberg från gruppen Aerodynamics
12
Februari 2014 · KTH Formula Student
Varje nytt år påbörjas med en planeringsfas på drygt tre månader. Därefter presenteras konstruktionsplanen för b la ingenjörer från Scania som ger feedback på designen.
När väl designen fått klartecken kan sjävla byggandet påbörjas. Vissa komponenter köps in men de flesta delarna tillverkas av lagmedlemmarna själva. Till sitt förfogande har de en maskinhall på KTH med möjligheter till b la datorstyrd svarv- och
Så byggs en bil
Under tenta veckorna läggs verktygen på hyllorna och veckomötena tar en paus så medlemmarna kan fokusera på skolan
Projektledaren Artur återfinns större delen av dygnets timmar i garaget
fräsutrusning. Efter en hel del mödosamt tillverkningsarbete blir det sedan äntligen dags för testkörningarna (och oftast felsökande) och inte sällan lite sista minuten fix inför den kommande tävlingen. Vem som kör bilen är något som de flesta är nyfikna på, men vem årets föraren blir är ännu inte bestämt. Tävlingsreglerna dikterar att det ska vara en lagmedlem och kandidaterna är varken få eller särskilt svårövertalade. Så i rättvisans namn väljs föraren efter arbetsinsats, dvs den som har jobbat hårdast på bilen får också köra den.
Gruppledaren Syeda diskuterar bilens fjädring
Kombinera med studier Att kombinera de redan tuffa studietempot på KTH med ett projekt på den här nivån kan kanske te sig avskräckande för många, och tid tar det. Men samtidigt är alla studenter och lagets mentalitet är att studier-
na alltid går först. Veckan före och under tenta veckorna läggs verktygen på hyllorna, veckomöten ställs in för att kunna fokusera till fullo på skolan. Men direkt efter tentorna är garaget återigen fullt av nyfikna ögon, ivriga att nya lösa problem.
Februari 2014 · KTH Formula Student
13
Sponsorer
Satsar på framtiden
Scania har under flera år haft ett nära samarbete med KTH Formula Student och stöttar verksamheten på många olika sätt. Vi har pratat med HR-chefen för Scania R & D, Erik Barkman om varför de tycker att det är viktigt att stödja ett Formula Student lag.
A
tt konstruera saker är dessvärre varken billigt eller enkelt, särskilt inte bilar. Hela projektet möjliggörs av stöd i olika former från företag och organisationer som tycker att Formula
Student är viktigt att satsa på. Scania har varit huvudsponsor i många år och stödjer verksamheten på många olika sätt. Ett av dem är att ge viktig feedback på årets design innan laget börjar tillverkningen av bilen. När årets design presenterades på Scania visade det sig att de flesta av de närvarande ingenjörerna själva hade varit med i laget tidigare år.
Praktisk erfarenhet Erik Barkman har varit med och anställt många gamla medlemmar från KTH Formula Student. Varför tycker ni på Scania att det är viktigt att stötta laget? Laget på väg till Scania i Södertälje
14
Februari 2014 · KTH Formula Student
Sponsorer
En av huvudanledningarna till att vi är med och tycker att det är så himla bra är att de har ju ett sånt otroligt engagemang
Designpresentation på Scania
- Framför allt för att projektet ger sån himla bra erfarenhet inför arbetslivet. Det är viktigt att man har fått testat att jobba på ett ganska stort och komplicerat projekt där det finns många olika delar där och man får testa på att jobba i ett team. Det är många olika åsikter och synpunkter som ska förenas, man ska komma överens med andra och det ska leda till ett konkret resultat, en fysisk produkt som ska funka.
Lär känna ingenjörsyrket Scania samarbetar med flera olika tekniska högskolor för att kunna ge råd om vilka kunskaper industrin efterfrågar. De har märkt att studenterna från KTH håller en hög kvalité. För att ytterligare förbättra sin anställningsbarhet råder Erik studenter att bygga på med mer praktisk erfarenhet. - Utbildningen är väldigt bra som den är så det är bra att bygga på med praktisk erfarenhet. För många är det svårt att veta vad det innebär att jobba som ingenjör och då kan steget in i arbetslivet bli ganska stort. Det vi skulle vilja uppmuntra till är ännu mer praktiskt erfarenhet från arbete så man får se hur det är att jobba som ingenjör.
- Det är viktigt att kunna skapa sig en egen bild av hur det är att jobba som ingenjör, få se hur det är att jobba i projekt och hur vardagen ser ut och fungerar.
Besöka företag Utöver erfarenhet från att jobba i projekt tycker Erik att studenter ska satsa på att lära sig om hur man arbetar på ett företag. Det kan både vara genom att gå på gästföreläsningar, göra studiebesök på företag eller genom sommarjobb.
Det var lite pirrigt inför presentationen
För mer information om möjligheter på Scania besök deras hemsida på scania.se/jobb
Det är en grymt bra övningsplattform inför arbetslivet
Februari 2014 · KTH Formula Student
15
Fรถlj oss pรฅ webben www.kthformulastudent.se