TSC-04E

Technische Details

Leistung: ca. 82 kW / 111 PS Spitzenleistung
v max: 140 km/h
0-100 km/h: 2,8 s
L/B/H: 2721 mm / 1370 mm / 1017 mm
Radstand: 1530 mm
Gewicht: 209 kg
Akkukapazität: 5,2 kWh

Neben dem fahrerlosen TSC-3PO baute Team Starcraft in der Saison 2017 sein fünftes Elektro-Rennfahrzeug, um damit bei Wettbewerben der Formula Student Electric anzutreten. Alle Bauteile des TSC-4E wurden entweder neu entwickelt oder auf Basis des Vorgängers weiter optimiert. Besonders zu beachten sind die vielen Eigenentwicklungen wie Motoren, Umrichter, High Voltage- und Low Voltage-System sowie das CFK-Monocoque, die in Kombination für eine hohe Systemeffizienz sorgen. Ein weiteres Designziel des TSC-4E war ein gutes Packaging, dass zum einen den Schwerpunkt senkt und zentralisiert, zum anderen eine gute und schnelle Wartung des Fahrzeugs ermöglicht. Darüber hinaus wurde besonderer Wert auf das Driver-Interface gelegt. Sitzposition, Lenkrad und Lenkung wurden optimiert, um die Fahrerergonomie im Vergleich zum Vorjahresfahrzeug weiter zu steigern.

Es folgt ein detaillierter Einblick in die übergeordneten Baugruppen des Fahrzeugs:

Frame and Body

Herzstück ist das CFK-Monocoque, welches in Sandwichbauweise mit einem leichten Kern aus Aluminiumwaben gefertigt ist. Diese Bauform bietet enorme Steifigkeit und verbindet alle Baugruppen des Fahrzeugs. Der Lagenaufbau wird nach einer Simulation durch mechanische Tests validiert. Die Fertigung erfolgt mittels Vakuuminfusion in einer gefrästen Negativform. Zur Sicherheit des Fahrers tragen eine Crash Box in der Nase des Fahrzeugs sowie zwei Überrollbügel bei. Die Hochvoltelektronik sowie die Akkuzellen sind durch eine Firewall vom Fahrer getrennt.


Abbildung 1: Querschnitt




Drivetrain

Der Antriebsstrang im Heckrahmen besteht aus zwei permanenterregten Synchronmotoren, die ein
maximales Drehmoment von jeweils 560 Nm liefern. Die Motoren werden eigenständig entwickelt sowie unter engsten Toleranzen gefertigt und montiert. Über die direkte Anbindung der Motoren an die Hinterräder wird ein Gesamtwirkungsgrad von bis zu 92,4 Prozent erreicht und somit die benötigte Akkukapazität reduziert. Die Motoren werden zusammen mit dem Kühlsystem, welches einen dauerhaften Volllastbetrieb der Motoren und des Umrichters auch bei hohen Außentemperaturen ermöglicht, in den Heckrahmen montiert. Dessen Gewicht konnte durch den konsequenten Einsatz von FEM-basierten Simulationen im Vergleich zum Vorgängerfahrzeug bei gleichzeitig erhöhter Steifigkeit um 25 Prozent reduziert werden.

Abbildung 2: Drivetrain




Fahrwerk

Die Lenk-Kinematik und das Feder-Dämpfer-System wurden perfektioniert. Neue Stabilisatoren verschaff en dem Rennwagen eine genau abgestimmte Steifigkeit und sorgen zusammen mit dem hochkomplexen ASR/ Torque-Vectoring-System für eine maximale Ausnutzung des vorhandenen Grips. Durch Magnesiumfelgen und die optimierte Lenkanlage mit Vollcarbonlenkrad konnte bei diesen Bauteilen eine Gewichtsersparnis zum Vorgängerfahrzeug von ca. 35 Prozent erreicht werden. Das Lenkgetriebe entsteht in Eigenentwicklung und ist funktional auf die Bedürfnisse der Fahrwerksauslegung angepasst. Um die Fahrdynamik auch schon vor den Testläufen zu perfektionieren, wurde erstmalig eine Gesamtfahrzeugsimulation genutzt, um verschiedene Setups und Regelstrategien vor der Fahrzeugfertigstellung zu testen und zu evaluieren. Testläufen zu perfektionieren, wurde erstmalig eine Gesamtfahrzeugsimulation genutzt, um verschiedene Setus und Regelstrategien vor der Fahrzeugfertigstellung zu testen und zu evaluieren.



Abbildung 3: Fahrwerk



Elektrik

Zum Erreichen eines hohen Systemwirkungsgrades sowie zur Reduzierung von Bauraum und Gewicht wird die Umrichtersteuerung auf Basis eines Emerge MedKit mit der Unterstützung von dSPACE selbst entwickelt und in den Inverter integriert. Das ebenfalls selbstentwickelte Batterie-Management-System wird für die neu ausgewählten Akkuzellen adaptiert, welche für Rekuperation geeignet sind. Die gesamte Leistungselektronik inklusive Steuerung ist auf der luftgekühlten Akkubox montiert und kann als eigenständiges Plug-in-Modul von unten aus dem Fahrzeug entnommen und auch ohne Fahrzeug in einem Testaufbau geprüft werden.


Abbildung 4: Elektrik