Címke: Volkswagen

Az I.D. R Pikes Peak, amellyel Romain Dumas 2018. június 24-én a Pikes Peak International Hill Climb rajtvonalához gördül, a Volkswagen Motorsport által valaha is kifejlesztett legkomplexebb hajtásrendszerrel készült, melynek kifejlesztése nem volt egyszerű feladat a Volkswagen mérnökeinek. Azonban legalább olyan nehéz egy komoly töltőrendszer kiépítése is, hiszen amennyiben a világ leghíresebb hegyiversenye valamely résztvevőjének biztonsági okokból meg kell szakítania a versenyét, pontosan húsz perc áll rendelkezésére feltölteni az autót és ismét felállni a rajtvonalhoz. Az idő elleni harc azonban itt nem ér véget, ugyanis Romain Dumas a 2016-ban Rhys Millen által felállított 8 perc 57,118 másodperces elektromos pályacsúcsot akarja megdönteni 24-én.

Különösen komplex és gazdaságos – Az I.D. R Pikes Peak hajtástechnikája

A Volkswagen első teljes egészében elektromos hajtásrendszerű versenyautója két egymással összekötött, beépített lítiumion-akkumulátorblokkot hordoz fedélzetén, amelyek jobbra a cockpit mellett, illetve mögött kaptak helyet. Energiájukat az első és a hátsó tengely egy-egy, egymástól függetlenül működő elektromos motorjának adják le, amelyek 500 kW (680 LE) együttes teljesítménnyel szolgálnak. A valós teljesítményszintet a versenypályán adódó menethelyzetek függvényében elektronika szabályozza, amely – például a szűk fordulókból kigyorsításkor, amikor az első kerekeknek a hajtás mellett kormányerőket is át kell adniuk az útfelületre – biztosítja a versenyautók ideálisan semleges menettulajdonságait. Amikor majd Romain Dumas a világ leghíresebb hegyiversenyén a gáz- vagy a fékpedálra lép, azok mozgását természetesen nem huzal, hanem digitális jel (E-Gas) továbbítja, azaz elektronikus jelátvitelű fékberendezésről (Brake-by-Wire) van szó.

Az I.D. R Pikes Peak hajtástechnikájával a Volkswagen egyből a „mélyvízbe” merészkedett. „Egész mérnökcsapatunk számára óriási kihívást jelentett, hogy semmilyen versenytapasztalat nem állt rendelkezésünkre az elektromos hajtásrendszerekről, emellett extrém rövid, mintegy hét hónapos fejlesztési időszak állt rendelkezésünkre, s csupán május végén tesztelhettünk a helyszínen” – foglalta össze Marc-Christian Bertram. Az izgalom tehát adott egészen a versenyig, amikor a pilóta Romain Dumas a Pikes Peak viadalán az elektromos járművek kategóriája jelenlegi 8:57,118 perces rekordjának megdöntésére indul.

Önálló tudomány – Az I.D. R Pikes Peak töltőrendszere

Az elektromos járművek kategóriájában jelenleg érvényes pályarekord megdöntésének június 24-i kísérlete során számos bizonytalansági tényezővel is számolnia kell a Volkswagen Motorsport gárdájának. Ezek közé tartozik például a futam esetleges megszakítása is. „A töltőstratégia kialakításakor a megismételt rajt lehetőségét is tekintetbe kellett vennünk” – hangsúlyozta Marc-Christian Bertram. „Elsősorban két fő kihívásnak kellett megfelelnünk: az akkumulátorok túlhevülésének megelőzése a töltési folyamat során, emellett biztosítani, hogy minden akkumulátorcella egyenletesen töltődjön.”

Különösen a fejlesztés középpontjában állt az akkumulátor ideális viselkedése a helyszíni töltés során, amelynek folyamata komplex stratégiát igényel. A Volkswagen Motorsport egyidejűleg két gyorstöltő rendszerrel dolgozik a Pikes Peak rajtjánál, amelyek viszonylag alacsony, összesen 90 kilowattos teljesítményszinten látják el friss energiával az I.D. R Pikes Peak akkumulátorát. „A kis töltőáram mérsékelt szinten tartja a hőfejlődést” – indokolta Marc-Christian Bertram.

Az akkumulátor töltéséhez szükséges energiát a Volkswagen Motorsport innovatív úton állítja elő. Mivel a bő 2800 méteres tengerszint feletti magasságon berendezett ideiglenes box nem rendelkezik önálló hálózati áramellátással, egy külsejében hagyományosnak tűnő generátor állítja elő a Volkswagen Motorosport által igényelt elektromos áramot. Aggregátja azonban nem a megszokott gázolajjal, hanem glicerinnel üzemel. E folyadék kémiailag cukoralkohol, amely például a biodízel üzemanyagok gyártásának melléktermékeként képződik, s csaknem teljes mértékben káros gázok, illetve maradványok nélkül ég el. A glicerin önmagában nem mérgező, sőt, a kozmetikai és az élelmiszeripar E422 jelzéssel adalékanyagként is alkalmazza. „A glicerinnel üzemeltetett generátor nem csupán az I.D. R Pikes Peak versenyautót látja el az edzések és a verseny előtt környezetkímélő módon előállított elektromos árammal, hanem a futam alatt a box minden elektromos berendezését is, a mérnökök számítógépeitől egészen a kávéfőzőig” – emelte ki Marc-Christian Bertram.

Romain Dumas a Pikes Peak előtt: „Nagyon tisztelem ezt a hegyet“

Romain Dumas már háromszor győzedelmeskedett a Pikes Peak-i Nemzetközi Hegyi Felfutó versenyén. Június 24-én a francia pilóta most először a Volkswagen színeiben vág neki a világ leghíresebb hegyi felfutójának.

Már csak néhány nap és ötödször is rajthoz áll a Pikes Peak-i Nemzetközi Hegyi Felfutó versenyen. Milyen előkészületekkel vág neki a versenyhétvégének?

A csapattal együtt azokon az apró, utolsó módosításokon dolgozunk, amelyek segítenek a beállítások optimalizálásában. Célunk, hogy elsőként haladjunk át a célvonalon. A keddi szabadedzés után szerdán már a kvalifikáció következik, amely a vasárnapi verseny rajtsorrendjéről is dönt. Ezen kívül több interjúra is készülök és autogramosztás is lesz a pénteki rajongói partin. De szükségem van egy kis szünetre, nyugalomra is a verseny előtt.

Az idei évben a Volkswagen első, tisztán elektromos versenyautójával, az I.D. R Pikes Peak modellel áll rajthoz. Miben érződik leginkább a különbség a belsőégésű motorhoz képest?

Az elektromos versenyautóktól érkező visszajelzések igen korlátozottak. Gyakorlatilag a motor és a sebességváltó hang nélkül működik. Normál esetben ezek igen lényeges tényezők a sebesség megválasztásában. Az I.D. R Pikes Peak esetében kizárólag annyi információm van, amit az autón kívül illetve a kormányomon található kijelzőn látok. A visszajelzés hiánya igencsak megnehezíti a helyzetemet, de élvezem az újabb és újabb kihívásokat.

Mit gondol, az elektromotorok jelentik a motorsport jövőjét?

A Pikes Peak-i versenyen az elektromos erőforrás a nagy tengerszint feletti magasságon elérhető teljesítménye miatt a legjobb választás. Emellett olyan rövidebb versenyeken működnek jól, mint amilyen például a rallycross. De jelenleg nem látom, hogyan működhet például egy megbízhatósági verseny esetében.

40 évesen, számos megbízhatósági versenyen elért sikerrel és három Pikes Peak-i győzelemmel a háta mögött milyen céljai vannak még?

Ez kitűnő kérdés. Nincs igazán válaszom erre. Természetesen vannak még céljaim. A Dakar Rallyn háromszor vettem részt, de szeretnék a győzelemért harcba szállni. És szívesen kipróbálnám magam a rallycross világában is.

Mintegy hét hónapja vette kezdetét az I.D. R Pikes Peak fejlesztése, még a Volkswagen dizájncsapata számára is igen sokrétű kihívásként. „Jelentős tapasztalatokkal rendelkezünk a nagyteljesítményű modellekről, illetve versenyautókról, ám egy olyan nagyerejű prototípus, mint az I.D. R Pikes Peak, számunkra is világpremiert jelent” – hangsúlyozta Klaus Bischoff, a Volkswagen márka formatervezésének vezetője. „Feladatunk úgy szólt, hogy az I.D. család semmi mással össze nem téveszthető formai nyelvezetét egy ilyen extrém és érzelemdús versenyautóban fogalmazzuk meg.”

Az I.D. R Pikes Peak formavilágának egyfelől már első pillantásra egyértelművé kellett tenni, hogy a jövőbeni I.D. család (I.D., I.D. CROZZ, I.D. BUZZ, I.D. VIZZION), vagyis a Volkswagen 2020-tól a piacra érkező, tisztán elektromos hajtárendszerű széria-modellsorozatának tagja. A márka első elektromos versenyautója karosszériájának másfelől műszaki szempontból is optimális feltételeket kellett biztosítania. „Egész csapatomat maximálisan motiválta e különleges kihívás, s büszkeséggel tölt el minket, hogy e különleges projektet megvalósító gárda tagjai lehettünk” – folytatta Klaus Bischoff.

Szoros egyeztetés a formatervezők és technikusok között

Az „Unlimited” kategóriában rajthoz álló versenygép formatervezői fejlesztése 2017 októberben azzal a bizonyos „tiszta lappal” indult. Első megbeszélésén nem sokkal több állt Klaus Bischoff és csapata rendelkezésre az I.D. R Pikes Peak karosszériájával kapcsolatban, mint a technikusok által kívánt hosszúság, szélesség és magasság. „Természetesen azt is tudtuk, hogy hegyiversenyről van szó” – idézte fel a formatervező.

Ez utóbbi különösen fontos információ, a világ leghíresebb hegyiversenyének fizikai keretfeltételei ugyanis egyedülállóak a járműves formatervezésben. A versenyautó aerodinamikájának, illetve motorjai, akkumulátorai és fékei hűtőrendszereinek a ritka magaslati levegőben – rajt 2862, cél 4302 méteres tengerszint feletti magasságon – még az versenysportban is kiemelkedőnek számító terhelést kell elbírniuk. „A tervezési folyamat során különösen fontosnak bizonyult a technikusokkal folytatott szoros egyeztetés” – jellemezte Klaus Bischoff mindenekelőtt a Volkswagen Motorsport és a Volkswagen Design aerodinamikai specialistái közötti csapatmunkát. „Feladatunk az volt, hogy formába öntsük a megadott elvárásokat, a forma és a funkció sajátos szimbiózisát hozva létre.”

Hatás az I.D. család sorozatgyártású tagjaira

A Volkswagen Design csapata sikerrel ötvözte az I.D. család meghatározó dizájnelemeit az I.D. R Pikes Peak extrém karosszériaformáiban. „Az I.D. jellegzetes megoldása a kimondottan sima és esztétikus formai nyelvezet, már-már szoborszerűen plasztikus minőségben. Mindezt letisztult grafika és egyedi rajzolatú világítás egészíti ki, olyan elemek, amelyeket a jövőbeni I.D. család sorozatgyártású modelljeitől vettünk át az I.D. R Pikes Peak számára” – magyarázta Klaus Bischoff.

Az 56 esztendős formatervező szerint az I.D. R Pikes Peak jelentős lépés a márka elektromos mobilitási stratégiájában. „Egy olyan szupersportautó, mint az I.D. R Pikes Peak intenzív érzelmeket ébreszt a nézőkben. Az elektromos mobilitás témájának ezen érzelemdús interpretációja az I.D. család szériagyártású tagjaira is bizonyosan kifejti hatását.” A zárt orrkialakítással az I.D. család formavilága a Volkswagen dizájngénjeinek megtestesítője is egyben, amelyeket még a Bogár és a T1-es kisbusz alapozott meg. „Az I.D. R Pikes Peak formáinak megalkotásakor egyértelműen a versenypályán mutatott képességek álltak a középpontban. Ez a kihívás igazán élvezetes munkát jelentett” – vallotta Klaus Bischoff.

Az I.D. R Pikes Peak versenypremierjére 2018. június 24-én, az amerikai egyesült államokbeli Colorado államban kerül sor. Romain Dumas pilóta célja egyértelműen az elektromos versenyautók jelenlegi pályarekordjának megdöntése. „Nagy örömmel töltene el, ha az általunk kifejlesztett formák hozzájárulhatnának e nehéz feladat teljesítéséhez” – mondta Klaus Bischoff. „Mindenesetre igencsak szorítunk majd azon a napon Volkswagen Motorsportbeli kollégáinknak.”

Az I.D. R Pikes Peak mindjárt az első pillantásra egyértelművé teszi, hogy extrém körülményekre fejlesztették. A Volkswagen első tisztán elektromos hajtásrendszerű versenyautóját aerodinamikája tekintetében kompromisszumot sem tűrve készítik fel a világ leghíresebb hegyiversenyére. „A rajtvonal csaknem 2900, a célvonal pedig 4300 méter tengerszint feletti magasságban húzódik. Az alacsony légnyomás miatt itt már egészen más aerodinamikai viszonyok uralkodnak, mint a síkvidéki versenypályákon” – magyarázta François Xavier Demaison, a Volkswagen Motorsport műszaki igazgatója, egyben az I.D. R Pikes Peak fejlesztésének projektvezetője. A viszonylag nyílt versenyszabályzat jóval több mozgásteret kínál a mérnököknek az I.D. R Pikes Peak karosszériájának és hátsó szárnyának kialakítására, mint más versenyágakban.

A Colorado Springs (Amerikai Egyesült Államok) környéki Pikes Peak csúcsára vezető, 19,99 kilométeres kanyargós úton mintegy 240 kilométer/órás sebességet érnek el, ami egy olyan prototípus számára, mint az I.D. R Pikes Peak, nem is számít igazán soknak – elméletileg természetesen jóval többre is képes lenne. „Elsősorban az optimális kanyarsebességekre összpontosítottunk, így a teljes karosszéria a túlzottan nagy légellenállás nélküli, a lehető legnagyobb leszorító erő jegyében készült” – foglalta össze csapatának feladatait François- Xavier Demaison.

E stratégia igencsak markáns megjelenésű eredménye az I.D. R Pikes Peak hatalmas, már-már túlméretezettnek ható hátsó szárnya. „A Pikes Peak magasságán a levegő sűrűsége átlagosan 35 százalékkal kisebb, így a leszorító erő 35 százalékát is elveszítjük a tengerszinti versenypályákhoz viszonyítva. A hatalmas hátsó szárnnyal azonban e veszteségek egy részét kiegyenlíthetjük” – emelte ki Willy Rampf, aki évtizedes Formula-1-es tapasztalataival a projekt műszaki tanácsadója. „Az ötletekben gazdag aerodinamikai fejlesztés eredményeképpen a verseny során  mégis maximális leszorító erőt érhetünk el, amely még a jármű saját tömegéből adódót is felülmúlja.”

A Volkswagen Motorsport 1:2 méretarányú modellel tesztelte a szélcsatornában Pikes Peak versenygépének számos különböző változatát, majd a karosszéria – immár életnagyságban – a Porsche weissachi fejlesztési központjában kapta meg az utolsó simításokat. „Nagy előny, hogy a teljes vállalatcsoport forrásai rendelkezésünkre állnak” –  hangsúlyozta François-Xavier Demaison.

Az új komponensek gyakran az igen gyors háromdimenziós nyomtatással készültek. „Mintegy kétezer alkatrészt nyomtattunk, rengeteg időt takarítva meg” – idézte fel Dr. Hervé Dechipre, aki a Volkswagen Motorsport CFD-mérnökeként az I.D. R Pikes Peak aerodinamikájáért felel.

Noha az I.D. R Pikes Peak elektromos hajtásrendszere intenzív hűtést igényel, frisslevegő-szükséglete jóval elmarad a belsőégésű motorokétól, emellett légbeszívást sem szükséges kialakítani az együttesen 500 kW (680 LE) teljesítményű elektromos motorok számára. A karosszéria szükséges nyílásainak méretét aerodinamikai szempontból nagy előnyként ennek megfelelően csökkenthették. Negatív hatást gyakorol ezzel szemben a hűtés hatékonyságára a ritka magaslati levegő.

Az optimális kompromisszumok kiszámítására az ANSYS technikai fejlesztőpartner szimulációs szoftverét vették igénybe. „Ez a feladat nem oldható meg egyedül a szélcsatorna adataival, ahol például a ritka levegő sem állítható elő a valóságban” – mutatott rá François-Xavier Demaison.

„Itt nagy segítséget jelentett a szimuláció a hűtőrendszer szükséges méreteinek meghatározásában.”

A fejlesztési eredményeket mindeközben részletes tesztek során optimalizálták, az amerikai egyesült államokbeli eredeti versenyhelyszínen pedig május végére tervezik az első menetpróbát. Romain Dumas pilóta és a Volkswagen Motorsport csapata számára ekkor indul a felkészülés hajrája a „Pikes Peak International Hill Climb 2018” június 24-i futamára, ahol a cél az elektromos hajtásrendszerű prototípusok jelenleg 8:57,118 perces rekordjának megdöntése.

Minden a szimulációval kezdődött. „Már az I.D. R Pikes Peak összeszerelése előtt folytattunk teszteket, hogy vizsgáljuk az autó lehetséges beállításait”- mondta Willy Rampf, a projekt technikai tanácsadója, a Sauber Formula 1-es csapat egykori technikai igazgatója.  „Nyilvánvaló volt, hogy nincs időnk több prototípust építeni, és tesztelni ezeket, az első autónak kellett jól sikerülnie.”

A tesztek arra koncentráltak, hogy megtalálják az arany középutat teljesítmény és tömeg között. Ez a két tényező egy hagyományos belső égésű motoros versenyautóban is függ egymástól, de egy olyan elektromos versenyautóban, mint az I.D. R Pikes Peak még nagyobb hangsúlyt kell fektetni erre a területre. A szabály egyszerű: minél nagyobb a teljesítmény, annál nagyobb akkumulátor kell az autóba. Azonban szinte minden egyes gramm olyan, mint a nemkívánatos nehezék, főleg egy hegyi versenyben.

A Pikes Peaken a versenyzőknek 1400 méteres szintkülönbséggel kell megbirkózniuk, 2682 méterről indulnak, a cél pedig 4302 méterrel van a tengerszint felett. Romain Dumas-nak az I.D. R Pikes Peak volánja mögött rengeteg hajtűkanyarral kell szembenéznie, ilyen helyzetben pedig kifejezetten hátrány, ha egy nehéz autóval kell begyorsítani, vagy hirtelen fékezni egy kanyarban.

Azért, hogy ezt elkerüljék, a Volkswagen Motorsport mérnökei a következő stratégiát követik: az I.D R Pikes Peaknek olyan könnyűnek kell lennie, amennyire csak lehetséges, de meg kell őriznie nagy teljesítményét is. A mérnököknek nem kell visszafogniuk magukat, az I.D. R Pikes Peak kategóriájában ugyanis szinte korlátlan szabadságot kapnak az autók készítői.

Megkapni a lehetőséget arra, hogy felépítsen egy versenyautót teljesen az alapjaitól – ez minden mérnök álma. „Különleges feladat elkészíteni egy versenyautót erre a 20 kilométeres hegyi futamra. Jóformán nincs határa az innovációnak, a mérnököknek szabad kezük van” – mondta François-Xavier Demaison, a Volkswagen Motorsport technikai igazgatója.

„A szimulációknak nagy szerepe volt abban, hogy ilyen könnyű lett az autó” – magyarázza Willy Rampf. Például, az alváz alkatrészeit számítógép segítségével tervezték olyanra, hogy azok minden várt terhelést gond nélkül bírjanak anélkül, hogy túl nagyok, vagy túl nehezek lennének.

Sőt, a fejlesztői csapat teljesen nélkülözni tudta az olyan különösen drága, versenyautókban gyakran használt anyagokat, mint például a titánium. „Az alváz, a felfüggesztés és a biztonsági elemek is szinte teljesen acélból és alumíniumból készültek” – mondta François-Xavier Demaison.

Amellett, hogy az autó 680 lóerős teljesítményt tud magáénak, nagyon könnyű is, sofőrrel együtt kevesebb, mint 1100 kilogrammot nyom. Ez sokkal könnyebb, mint a Pikes Peak történelmének eddigi rekorder elektromos versenyautói. A relatíve alacsony teljesítmény lehetővé teszi, hogy az I.D. R Pikes Peak akkumulátora olyan méretű legyen, hogy közvetlenül a sofőr mellé és mögé lehessen elhelyezni, ezzel biztosítva a tökéletes súlyeloszlást. Így az elektromos motor az első és hátsó tengelyekre is jól adja le az energiát, miközben a forgató nyomatékelosztás elektronikusan zajlik.

Az I.D. R Pikes Peak alváza és aerodinamikai elemei extrémkönnyű szénszál/kevlár kompozitból készültek. A tervezés fontos lépései közé tartozott ezeknek az elemeknek az átemelése a Pikes Peak versenyautóba az I.D. családból, a Volkswagen új, nagy hatótávú teljesen elektromos autócsaládjából. „A tervezés ezen szakaszában szorosan együttműködtünk a wolfsburgi Volkswagen kollégákkal” – emlékezik vissza Willy Rampf.

Az I.D. R Pikes Peak pilótafülkéje ultrakönnyű szénszálból készült héjszerkezeti felépítésben.

A pilóta felszerelése is bizonyíték arra, hogy a mérnökök szinte mindent megtesznek az autó könnyebbé tételéért. Az egyik technológiai partner, az OMP meglehetősen könnyű anyagból készítette a sofőr tűzálló ruháját, az ülés párnázását és a biztonsági övet is. Még a szponzorok logóit is rányomtatták a versenyző ruhájára, hogy ne nehezítsék a ruhát a felvarrók.

Azonban egy esetben problémába ütközött a Volkswagen Motorsport csapata, ugyanis a Pikes Peak verseny szabályai szerint minden versenyzőnek viselnie kell az esemény körülbelül 40 cm²-es logóját a ruháján. Az volt a tervük, hogy ezt is nyomtatják majd. „Az ötletünket visszautasították. A szabályzat szerint rá kell varrni a logót a versenyző ruhájára. A cérna, amit használnak majd hozzá olyan nehéz lesz, mint az egész overall” – mondta Demaison.