Název projektu
Návrh jednomístného elektromobilu pro mikromobilitu v městském prostředí a univerzitních kampusech
Kód
SP2023/082
Předmět výzkumu
Projekt si klade za cíl designový, konstrukční, materiálově technologický a realizační návrh jednomístného elektromobilu lehké konstrukce pro mikromobilitu v městském prostředí a univerzitních kampusech. Primární vizí je aplikace současných trendů pro přepravu osob, vázaných na šetrný přístup návrhového řešení k otázce životního prostředí. Důležitým aspektem v tomto směru je zvážení možnosti využití kompozitních materiálů na bázi uhlíkových vláken a bio-kompozitu, které jsou velmi výhodné zejména z pohledu vysokých užitných vlastností, nízké hmotnosti a energeticky nenáročné likvidaci na konci životnosti. Dále bude navrhované řešení zaměřeno na možnost využití vysloužilých baterií z elektromobilu v režimu „second life“, tedy bez nutnosti výroby dalších bateriových článků.
Z pohledu organizace řešitelského týmu bude projekt řešen v multidisciplinárním režimu s odlišným odborným zaměřením, a to jak na úrovni akademických a výzkumných pracovníků, tak na úrovni zapojených studentů. Důraz bude kladen zejména na vzájemnou spolupráci při řešení dílčích cílů, a to na všech úrovních. Dělení hlavních aktivit projektu bude následující:
1. Designový a konstrukční návrh elektromobilu
2. Materiálově technologická oblast
3. Aplikační potenciál navrhovaného řešení
Předpokladem navrženého uspořádání je plnohodnotný proces návrhu elektromobilu pro mikromobilitu od jeho designového a konstrukčního řešení, přes podrobnou materiálovou analýzu kritických konstrukčních částí a volbu optimálního řešení, až ke stanovení výchozích podmínek pro uvedení vozidla do praxe ve zvoleném aplikačním segmentu. Zaměření projektu je v souladu se Strategickým záměrem FMT VŠB-TUO na období 2021-2027 v oblasti „Materiálové a technologické inovace pro udržitelnou budoucnost – Materiály a technologie pro elektromobilitu“.
1. DESIGNOVÝ A KONSTRUKČNÍ NÁVRH ELEKTROMOBILU
V této oblasti bude využito stávajícího potenciálu Katedry materiálů a technologií pro automobily a Formula Student. V rámci oblasti zaměření studentů magisterského a doktorského studia, bude proveden designový návrh elektromobilu, do něhož budou zahrnuty výše uvedené podmínky s ohledem na nízkou ekologickou náročnost řešení. Bude proveden konstrukční návrh orientovaný především na základní uspořádání klíčových prvků rámu, pohonu a karoserie. Nedílnou součástí řešení budou numerické simulace, vázané na pevnostní analýzu nosných částí rámu, jako výchozí bod pro následující volbu vhodného materiálu pro výrobu elektromobilu.
2. MATERIÁLOVĚ-TECHNOLOGICKÁ OBLAST
Stěžejní aktivitou bude návrh a komplexní analýza materiálu pro nosnou konstrukci rámu. Pro výrobu částí nosné konstrukce rámu budou zvažovány a navrženy polymerní kompozity na bázi uhlíkových vláken nebo např. kompozity s hybridní uhlík-aramidovou výztuží. Dále budou testovány vybrané oceli, hliníkové a případně hořčíkové slitiny nebo slitiny na bázi titanu, které jsou nezbytné pro části konstrukce rámu a spojovací prvky. Oproti kovovým materiálům jsou polymerní kompozity výhodnější z důvodu vyšší odolnosti proti korozi, nízké hustoty a nízké energetické náročnosti výroby. Vykazují rovněž vysokou specifickou pevnost, díky které je možné snížit hmotnost konstrukce, zvýšit rychlost, zlepšit aerodynamiku a snížit tak spotřebu paliva. Hybridizace umožňuje relativně snadný návrh kompozitního materiálu s požadovanými mechanickými vlastnostmi. Cílem bude posoudit vliv použitého materiálu na celkové snížení hmotnosti elektromobilu a s tím souvisejícího výkonu, určit kritické napětí a únavové vlastností v navrhovaných částech rámu pro jednotlivé typy materiálu a s tím související životností. Také bude zkoumáno deformační chování navrhovaných materiálů při vysokých napětích, které umožní definovat odolnost navrhované konstrukce během havárií a posoudit vliv použitého materiálu na bezpečnost jezdce.
3. APLIKAČNÍ POTENCIÁL NAVRHOVANÉHO ŘEŠENÍ
Hlavní výzkumnou aktivitou bude detailní analýza faktorů souvisejících s elektromobilitou a dále výzkum aplikačního segmentu zákazníků, jako potenciálních uživatelů navrženého vozidla (elektromobilu). Vzhledem k povaze projektu a jeho řešení zahrnující multioborové výzkumné aktivity bude tato část projektu navazovat na dosavadní oblasti výzkumu popsané v předchozím textu, zejména pak v oblasti vstupních dat a specifik využití navrženého netradičního dopravního prostředku. Výzkum bude mj. zaměřen na faktory související s elektromobilitou, a to zejména:
- Vývoj ekonomické situace, která je nepochybně jedním z faktorů, jež ovlivní dostupnost elektrovozidel širšímu okruhu potenciálních uživatelů.
- Pořizovací náklady a celkové náklady spojené s vlastnictvím vozidla na elektrický pohon.
- Budování dobíjecí infrastruktury, jelikož jde o jeden ze základních předpokladů pro potenciální zájem pořídit si elektrovozidlo.
- Trendy sdílené ekonomiky a veřejné dopravy.
Rok zahájení
2023
Rok ukončení
2023
Poskytovatel
Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy
Kategorie
SGS
Typ
Specifický výzkum VŠB-TUO
Řešitel