A Baross Gábor pályázat keretében létrehozott Solo elektromos hibrid autó projekt összefoglalása
Baross Gábor Program Nyugat-dunántúli Innovációs Fejlesztések
ND_INRG_05-TAUMOBIL
Az elsı magyar alternatív autó mőködı prototípusának elkészítése III. SZAKASZ
Ezen tanulmány a hivatalos pályázati jelentés publikus kivonata.
1
BEVEZETİ A projekt az alábbi három fázisra bontva valósult meg: • Tervezési és mőhely háttér kialakítása - szervezeti keretek (menedzsment, fejlesztık) - gyakorlati eszközök (szoftverek , számítógépek, szerszámok) - szakértıi testület • Mőszaki tervezés, szimulációk végrehajtása - formatervek, 3D modellezés - alváz, karosszéria, futómő tervezés - statikai és dinamikai számítások, szimulációs vizsgálatok - ütközési szimulációs vizsgálatok - villamos tervezés - prototípus modellezés (belsı tér, pedálhajtás, ajtó, futómő) • Kivitelezés - gyártás – összeszerelés - vázszerkezet - karosszéria - futómő - elektromos rendszer és villamos hajtás - részelemek összeillesztése - belsı tér kivitelezése A projekt teljes ideje alatt ez egyes téma területek egymásra épülve valósultak meg. A megvalósítás minden szakaszára jellemzı volt a terv és a lehetıség idıbeni összhangjának a megteremtése. A megvalósítás sok kompromisszumot kényszeríttet a projektre, mert néhány elemnél a hazai gyártási lehetıségek igen beszőkültek. Ennek ellenére a projekt keretében megépült autó hazai fejlesztık tervei alapján készült el.
2
3. A projekt harmadik munkaszakasza
3.1. Bevezetı A projekt második ütemébıl áthúzódott elemeken kívül ebben a munkaszakaszban a legnagyobb feladat a jármő összeszerelése, külsı-belsı kialakítása volt, valamint az autó tesztelése. Továbbá: - a tanulmányok értékelése - az összefoglaló záró dokumentum elkészítése - a szakértıi testület projektértékelı összeállítása - a projekt publikus eredményének bemutatása - záró workshop szervezése és sajtónyilvánosság megteremtése. A projekt elızı ütemét erısen lelassította, hogy annak elılegét közel háromnegyed éves késéssel kaptuk meg. Ezt követıen a projektet próbáltuk gyorsítani, amennyire az egymásra épülı munkafázisok engedték. A megvalósítás érdekében napra lebontott ütemtervet készítettünk, amit többször átdolgoztunk. A cégen belüli és kívüli munkatársainkkal együtt intenzív hajtás kezdıdött, erın felül teljesítve, de még így is a végsı határidıt kétszer hosszabbítottuk elıször 2008. április 31-re, majd június 07-re.
3
Az elızı szakasz második felében láttuk, hogy a jármő összeszerelését nem adhatjuk ki, ehhez új munkaerıket kell felvennünk. A bıvülı csapattal történı megvalósítás tette lehetıvé, hogy jármő a projektzárásra bemutatható állapotban összeállt.
3.2. Plexi elemek gyártatása Elkészültek azok a konstrukciós tervek, melyek alapján a Solo jármő építéséhez szükséges plexi elemek legyárthatóvá váltak. A gyártás a tervek alapján mintakészítéssel kezdıdött, a préseléshez a szerszámokat mozgatható állványra kellett helyezni.
szerszámok és egy kész plexi elem
3.3. Fémszerkezetek gyártása Az összeépítés további tervezési és fémszerkezet gyártási feladatott adott. A tervezések nagy részét mérnökeink. végezték, míg a gyártást alvállalkozó, akinek feladata volt a kész tervek illetve az átadott alkatrészek alapján alumínium és acél alkatrészek elkészítése. 4
fém ülésváz és légtechnikai elemek
3.4. Villamos rendszer elemek és kerékagymotor gyártás-szerelés A villamos kivitelezés két munkaszakaszban történt, az agymotorok kábelezése, a vezérlı rendszer, az akkumulátorok, és az akkumulátor felügyelet lett elkészítve és letesztelve. agymotor és az akkupack
Ehhez csatlakozik a napelemes, illetve a taposópedál-generátoros akkutöltés. A napelemek beépítése a plexi elemek elkészülte után nem volt egyszerő, mivel a gyártó a napelemek szerelésére megfelelı technológiai utasítást nem adott. Munkatársaink többszöri kísérletezéssel egy olyan módszert dolgoztak ki, amivel a két irányban hajlított felületre is megfelelı minıségbe fel lehetett helyezni a napcellákat. A projekt keretében elkészültek a hazai fejlesztéső 2,5 és 3,5 kW teljesítményő agymotorok, melyek generátor üzemmódban is mőködnek. Ezen túl a komplex elektronikai rendszer, mely tartalmazza a mőködtetést, a motor-generátor vezérlést, a napelemek, és taposópedálok által termelt villamos energia fogadását, az ajtómozgatás, valamint az összes villamos egység energia ellátását. 5
3.5. Belsı tér kialakítása A belsıtéri formatervek után a konstrukciós tervekbıl készültek el a mőszerfal, a kormány, az ülések, s egyéb elemek. A kompozit belsı felületeket a padló kivételével az esztétikai és akusztikai igények alapján flokkolással láttuk el, mely részben a helyszínen, részben egy szakcég mőhelyében készült el. A padlóra 0,6 mm vastag fa furnér került, természetes padlóviasz felületkezeléssel. Az ülések, a mőszerfal, az ajtók egyes felületei bırözöttek. A Solo belsı terével kapcsolatos elemek gyártása, a szükséges jármőipari alkatrészek beszerzése és néhány speciális belsı téri kialakítás mellett a plexi elemek kitakaró festése is megtörtént.
belsı tér kialakítása
3.6. Összeszerelés illesztés A legjelentısebb feladat az összeépítés, vagyis az alváz, a futómő, a kompozit elemek szerelése, helyszíni illesztése, ragasztása volt, a kötés miatt szükséges technológiai szünetek betartásával.
6
összeépítés a szerelıállványon
futómővek, rugóstagok felszerelése
alsó és felsı fenék lemez beragasztása
7
tőzfal behelyezés
szerelés, festés elıkészítés
mőszerfal beépítés, ülések szövetragasztása
8
plexi alkatrészek illesztése
belsı tér helyszíni flokkolása
hátsó elemek kialakítása, ragasztása
9
napelemek elhelyezése a tetıfelületre
tetıelem felragasztása
futómő szerelés
10
orr kialakítás-ragasztás
karosszéria festés
az elkészült belsı téri elemek, a kész padlóburkolat
11
elsı tesztek
3.7. Az összeszerelt prototípus tesztelése A projekt keretében a SOLO-val három alkalommal végeztünk futáspróbát, forgalomtól elzárt területeken, többek között a Pannonia Ringen (Ostfyasszonyfa). Megvizsgáltuk a különbözı futási, kormányzási paramétereket, illetve figyeltük, az autó elektromos rendszerének melegedését, bekalibráltuk (GPS-el) a kocsi sebességmérıjét, illetve az egyik agymotoron mértünk átfolyó áramot. A vezérlı program változása és továbbfinomítása után ismét elvégeztük a szükséges méréseket.
3.7.2. Autó futáspróba 2. A teszt idıpontja: 2008 július 28-29 Maximális mért hımérsékletek: Agymotorok: Motor kábelek: Motorvezérlık: Akkumulátorok:
71 ºC 55 ºC 49 ºC Környezeti hımérséklet
Elvégzendı feladatok: Hall szenzorok beállítása, agymotorok féküzem hibájának kijavítása, szabályozás további hangolása, a LED-es elsı fényszórók beállítása
12
képek a tesztnapról
3.7.3. Autó futáspróba 3. A teszt idıpontja: 2008 augusztus 14. Az elızı mérések tapasztalatai alapján meghatározott feladatokat elvégeztük. Az agymotorok Hall szenzorainak finombeállítása megtörtént. vezérlés módosítás elıtt és a tervezet
képek a tesztnapról
13
3.8. A projekt fenntarthatósága Fontosnak ítéltük meg, hogy a kétéves munka kapcsán megvizsgáljuk az autófejlesztési folyamat fenntarthatóságát / pénzügyi kockázatelemzés, találmány, használati és formatervezıi mintaoltalom stratégia, három új jármőváltozat, háttér-felmérés tanulmány.
3.9. Szakmai értékelés, záró workshop A szakértıi testület tagjai a szakterületüknek megfelelıen összefoglaló szakértıi jelentést készítettek a projektrıl.
3.91. Szakértıi értékelések Részletek a jelentésekbıl: A projektrıl összességében megállapítható, hogy fenntartható fejlıdést elımozdító programot biztosít, elıtérbe helyezve a Kutatási és Technológiai Innovációs Alapról szóló 2003. évi XC. törvény elvárásait is: az alkalmazott kutatás-fejlesztésben az innováció olyan új ismeretanyagok kutatás-fejlesztését célozza, amely új termék létrehozását alapozza. A projekt kutatás-fejlesztési folyamata és széleskörő eredményei rendszerelméleti alapokat érintenek: mechanikai, villamos, tribológiai, áramlástani, lengéskényelmi, szilárdsági, biztonsági, környezetvédelmi rendszereket és a köztük lévı analógiákat és kapcsolatokat.
emberi,
A projekt kutatás-fejlesztési folyamata és eredményei bekerültek a Tanszékünk oktatási programjaiba, több tantárgy tematikájába, valamint konferencia témái közé. Tartottunk közös konferenciát és bemutatót. A projektnek mind a kutatás-fejlesztés folyamatát, mind a prototípus megvalósulását a legmagasabb szintőnek értékelem. dr. Nagy Vince egyetemi docens, tanszékvezetı
Az elsı magyar alternatív autó - továbbiakban SOLO - mőködı prototípusának készítési folyamatát a projekt kezdetétıl végigkísértem, amely egy nagyon izgalmas és egyben szakmailag nagyon tanulságos folyamatnak bizonyult. Ezt merem állítani az éppen 10 éves Rapid Prototypingos gyakorlatom alapján, amelynek során több száz projektben valósítottuk meg azok prototípusait és emellett több ezer egyszerő modellt is gyártottunk a ma már négyféle technológiát megvalósító, összesen 5 különbözı rétegrıl-rétegre építkezı berendezésünkkel. A 10 éves gyakorlatunkban is kiemelkedınek számítana a SOLO mőködı prototípusának elıállítása, hiszen egy nagyon összetett feladatrendszer megvalósításáról van szó, amely sokféle szakmaterület elmélyült ismereteinek napi, „rutinos” használatát kívánta meg. Talán a legszembetőnıbb a számítógépes tervezési módszerek széles körének alkalmazása volt, amelynek segítségével igen alapos elemzésekre, szimulációkra került sor, amelyek eredményeképpen a sokszor ellentmondó mőszaki feltételeket lehetett optimalizálni.. A végeselemes szimulációs modellezéshez korrekt, jól kezelhetı 3D CAD geometriák készültek. A záró program során nagyon jó érzés volt beülni az elsı magyar alternatív autó mőködı prototípusába az innovatív módon nyíló ajtón keresztül, amelyben megfelelı tér került kialakításra három utas számára. Az utasok kényelmét a szintén saját fejlesztéső biztonságos ülések biztosítják. A kormányon elhelyezett kezelıszervek is merıben új megközelítést tükröztek elırevetítve a SOLO kényelmes napi használatának újszerőségét és egyszerőségét. Összefoglalva a SOLO mőködı prototípusa alapos, átgondolt és egyben egymásra épülı tevékenységek eredményeképpen jött létre. A termékké fejlesztés során olyan további tevékenységeket kell majd megoldani, 14
amelyek a szokásos, mai autóipari gyakorlattól különbözni fognak, de a látottak alapján ezen újszerő megoldások kidolgozására minden esély adott. A projekt fenntarthatóságához elengedhetetlen a jelenlegi eredmények finomítása, az egyes alkatrészek részletes, költséghatékony technológiáinak kidolgozása és a komplett SOLO összeszerelésének újszerő megoldása is. Falk György Varinex Zrt. - Igazgatósági tag
A Solo jelenlegi változata villamos energiával és emberi erıvel hajtott hibridjármő. A tervezık a Solo-val szemben támasztható balesetbiztonsági követelmények teljesítését a kellı alapossággal végzett számítógépes szimulációs vizsgálatokkal megnyugtatóan igazolták. Karosszériaszilárdsági módszerekkel azonban nem oldható meg az a fizikai összefüggéseken alapuló probléma, hogy ha egy ultrakönnyő jármő egy nála jelentısen nagyobb (normál) tömegő gépkocsival ütközik, akkor a kisebb kocsi az ütközés helyétıl jelentısen messzebbre sodródik, ami másodlagos baleset oka lehet (a szembejövı oldalra, vagy járdára sodródás, stb.). A Solo jelenlegi változatának vezetéséhez jelenleg Magyarországon a 35/2000. (XI.30.) BM rendelet alapján B kategóriájú (személygépkocsi) vezetésére jogosító vezetıi engedély szükséges. Több európai országban létezik a B1 (könnyő személygépkocsi) vezetıi engedély kategória, melynek megszerzése kevesebb feltételhez kötött, mint a B kategóriáé (korhatárok, esetleg egészségügyi elıírások stb.). A B1 kategória hazai bevezetése jelentısen megnövelhetné a felhasználók-vásárlók potenciális táborát. Összefoglaló véleményem az, hogy a Solo könnyő személygépkocsi
koncepciója a jövıbe mutat,
környezetvédelmi elınyei vitathatatlanok. Kis fogyasztása, tartóssága, szép külalakja és szinte futurisztikus formai megoldásai elınyösek, viszont felhasználási területe egyelıre korlátozott. Nagy darabszámban való eladhatóságának – üzleti sikerének – az elfogadható elıállítási költségeken kívül azonban az is alapfeltétele, hogy társadalmi igény ébredjen a Solo kategóriájú könnyő személygépkocsi kategóriára. Dr. Emıd István ny. docens
A fejlesztési folyamat példaértékően magába foglalja az innovációs folyamat összetett rendszerének komponenseit az alap-, és alkalmazott kutatási folyamatoktól, a releváns külsı kutatási eredmények felderítésétıl és szükség szerinti felhasználásától, a sokszínő fejlesztı partnerek bevonásán át, a megvalósítást segítı pénzügyi/pályázati források azonosításán keresztül, a fejlesztés mőködıképes prototípusának létrehozásáig és a piaci lehetıségek elızetes feltárásáig a szellemi tulajdonvédelmi kérdések kritikus figyelembevételével. E folyamat során nemcsak annak összetettsége és tudatos felépítése emelendı ki, hanem az is, hogy mindezt egy dinamikusan fejlıdı, a szó szoros értelmében vett kisvállalkozás keretein belül valósította meg a fejlesztıi csapat, élve a vállalkozás regionális elhelyezkedésében rejlı lehetıségekkel is. Pályázati szempontból kiemelkedı nyitottságról tettek tanúságot az egyébként a téma szempontjából viszonylag szőkösebb pályázati környezetben mind hazai, mind európai uniós, illetve nemzetközi szinten. A rendelkezésre álló lehetıségek feltárása, illetve a hazai és nemzetközi szereplık megismerését követıen döntöttek a fejlesztési folyamat adott lépéséhez legmegfelelıbb lehetıségek megválasztásáról, illetve a kevésbé megfelelı lehetıségek elvetésérıl elkerülve az egyébként sajnos gyakori mindenáron való pályázás hibáját. A pályázati lehetıségek felderítése során nemcsak a szőkebb értelemben vett forrásgenerálás volt szem elıtt tartva, hanem ezt a tevékenységet felhasználták az eredmények megfelelı körben való bemutatására és a fejlesztıi/partneri körök bıvítésére is. Bízom benne, hogy a Solo-Duo projekt sikerrel folytatódik a minél elıbbi megvalósulás irányában, megırizve a folyamat eddigi frissességét és szakmai örömét.
Dr. Szendrák Erika Fıosztályvezetı helyettes/HunASCO irodavezetı
15
A gépjármővek egyre nagyobb mennyiségben igénylik a szénhidrogének felhasználását. Ma ez oly méreteket ölt, mely a világ kıolaj készleteinek felélését eredményezi, ezzel együtt súlyosan veszélyezteti a természeti környezetet és annak egyensúlyát, ezzel aggasztóan károsítja az ember egészségét. Az utóbbi évtizedek elırejelzéseibıl világosan látszott, hogy a jövıben az energianyerést más forrásokból kell megoldani. Ennek a kihívásnak az Antro Kht a nemzetközi és hazai viszonylatban is végbemenı kísérletek mellett egyedülálló többszintő energiafelhasználásra alapozott kutatás-fejlesztésbe kezdett. A felhasználói igény és annak kinyilvánítása, fıleg a fiatal korosztályban figyelembe veendı. Széleskörő elterjesztéséhez a paci bevezetés folyamatában jelentıs marketing tevékenységet igényel. A Solo mintadarabjának elkészítése a kutatás- fejlesztés jelentıs állomásának tekinthetı. A tervezett jármővet aerodinamikai szimulációs módszerrel vizsgálták. A vázat, a szénszálas kompozit anyagból készült karosszériát és felfüggesztéseket, kormánymővet végeselemes vizsgálati programmal tesztelték és elemezték. Korai lenne a formai értékelés, de a mintadarab megjelenése jól tükrözi a tartalmi és technikai ujdonságot, formai merészsége üzenet mindazoknak, akik áttörést látnak a jármő és motorgyártás tradicionális folyamatában. Az Antro Kht, a fejlesztési munkák folytatásaként 2012-re szériadarabok elıállítását tervezi, ennek megvalósulásához további beruházásokra egyben pénzügyi források biztosításra van szükség. Dr.Lelkes Péter DLA egyetemi magántanár BME formatervezı-szakértı
3.92. Bemutatók A záró workshopot 2008. június 7-én İriszentpéteren tartottuk meg 31 fı részvételével, elıadással és bemutatóval, amin a szakértıi testület az egyik tagja is értékelte a projektet.
16
Az autó nagy nyilvánosság elıtti bemutatása 2008. június 16-án Budapesten a Közlekedési Múzeumban volt. Itt a fejlesztésben résztvevı munkatársak, a szakértık, valamint a sajtó képviselıiként közel 200 vendég jelenlétében mutattuk be az Antro Kht. Baross Gábor Programjában megvalósított elsı magyar hibridautójának prototípusát. Ezt követıen az autó egy hétig a múzeumban maradt, azt jelentıs számú látogató tekintette meg, többek között a Múzeumok Éjszakája program keretében is.
SOLO sajtóbemutató
A bemutató nem várt sajtóvisszhangot kapott, nemcsak a hazai médiák figyelmét keltette fel, hanem az AP hírügynökségen keresztül Európa, Amerika, valamint Ázsia több országát is bejárta.
17
