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Mikrofluidik Mit Miniatur-Hydraulik autonom Rennen fahren

| Redakteur: Thomas Günnel

Das Team der HTW Berlin startete im vergangenen Jahr erstmals bei der Formula Student Driverless. Seinen bestehenden Rennwagen mit Verbrennungsmotor erweiterte es um Komponenten für autonomes Fahren. Wichtiger Bestandteil: das Hydrauliksystem.

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Bei der „Formula Student Driverless“ wetteifern autonom fahrende Rennwagen miteinander. Das Team der HTW Berlin rüstete ihren „herkömmlichen“ Rennwagen entsprechend um, um an allen Rennserien teilzunehmen.
Bei der „Formula Student Driverless“ wetteifern autonom fahrende Rennwagen miteinander. Das Team der HTW Berlin rüstete ihren „herkömmlichen“ Rennwagen entsprechend um, um an allen Rennserien teilzunehmen.
(Bild: HTW Motorsport Berlin)

Mit der Zukunft zu gehen, heißt in der Formula Student: den Wettbewerb erweitern, das Reglement öffnen und Freiraum für neue Konzeptideen eröffnen. Mit der Entwicklung der Industrie in Richtung autonomes Fahren entstand vor drei Jahren die Idee eines Wettbewerbs „Formula Student Driverless“, der 2017 zum ersten Mal am Hockenheimring ausgetragen wurde.

Das 35-köpfige Team der Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin (HTW) war begeistert von dieser Idee und setze sich zum Ziel, 2018 erstmals an einem solchen Wettbewerb teilzunehmen. Dafür behielt das Team sein bisheriges Verbrennerkonzept bei – erweiterte jedoch die Elektronik und Sensorik und entwickelte das autonome System als adaptive Lösung. Oberstes Ziel war, mit einem Rennwagen an den „normalen“ Wettbewerben mit Fahrern und dem neuen Driverless-Wettbewerb ohne Fahrer teilzunehmen – und dafür nur die wichtigsten Komponenten zu tauschen.

Für den Einsatz im Rennwagen optimiert

Neben Sensorik und Algorithmen mussten damit auch Lösungen zur Aktuierung des Kupplungs-, Brems- und Lenksystems her, die Anforderungen bezüglich Gewicht, Template und Funktionalität mit und ohne Fahrer erfüllen mussten. Die Lösung: Ein Hydrauliksystem, das zur Aktuierung dieser drei Baugruppen und dem Einsatz in einem Rennwagen optimiert wurde. Dafür setzte das Rennteam kompakte und leichte Hydraulikkomponenten des Zulieferers Lee ein. Mit den Miniaturkomponenten des Unternehmens konnte das Team der HTW Berlin Prototypenlösungen für die Rennwagen entwickeln, fertigen und im Rennbetrieb testen.

Das Hydrauliksystem des Berlin Race Car 2018 (BRC18), das im Rennbetrieb den Fahrer ersetzt, ist aufgebaut wie folgt: An der Kupplung ist ein Druckminderer verbaut, ein Proportionalventil sowie ein Drei-Wege-Magnetventil zum Aufbauen und Regeln des Kupplungsdrucks. Ein Wechselventil ermöglicht zudem das manuelle Betätigen der Kupplung bei eingebautem Hydrauliksystem.

Vor allem aber fanden im vollredundanten Brems- und Notbremssystem die kleinen und schnellen Drei-Wege-Magnetventile einen Platz: Sie dienen jetzt als Herzstücke im ausfallsicheren Notbremshydraulikschaltkreis. So entkoppeln Magnetventile den Notbremsdruckspeicher und das pumpenbetriebene Hydrauliksystem von Lenkung und Kupplung. Weitere Magnetventile schalten diesen Membrandruckspeicher im Ernstfall auf eigenentwickelte Bremsdruckübersetzer zum hydraulischen Bremskreis frei, wodurch das Fahrzeug zum Stillstand kommt. Betrieben wird das System mit 12 Volt und einem Hydraulikdruck zwischen 40 bar und 60 bar.

Durch die kompakte Bauform passte das System in den vorderen Bereich des Chassis zwischen Pedalerie und dem Frontend des Chassis. Dank der Miniaturkomponenten von Lee war es laut des Rennteams möglich, als erstes Formula-Student-Verbrennerteam weltweit alle technischen Abnahmen zu bestehen und in den dynamischen Disziplinen der Formula Student Driverless 2018 zu starten.

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