Blog

Ακαδημαϊκό Έτος 2021-2022

Η σταθερή πορεία δεκαπέντε χρόνων της ερευνητικής – εθελοντικής ομάδας φοιτητών «Προμηθέας» στο χώρο της πρωτοπόρας ηλεκτροκίνησης, αναδεικνύεται μέσα από διεθνείς διακρίσεις σε τομείς έρευνας, καινοτομίας, οικολογικής συμπεριφοράς και ομαδικού πνεύματος.
Η ιστορική διαδρομή της ομάδας κυρίως διαμορφώθηκε από δύο εξ ολοκλήρου ιδιοκατασκευασμένα μονοθέσια οχήματα: τον Πυρφόρο Ι (2008-2013) και τον Πυρφόρο ΙΙ (2014-2022). Οι διαρκείς αναβαθμίσεις των οχημάτων από ηλιακή ενέργεια σε τεχνολογίες υδρογόνου και στη συνέχεια σε αμιγή ηλεκτροκίνηση μέσω συσσωρευτών παρείχαν τη δυνατότητα εφαρμοσμένης καινοτομίας τόσο σε προπτυχιακό όσο και σε ακαδημαϊκό επίπεδο.
Το 2021-22 συνθέτει ένα ανατρεπτικό και δημιουργικό έτος. Φετινός μας στόχος υπήρξε, η συμμετοχή μας, στην αναβαθμισμένη κατηγορία «οχήματος πόλης» η οποία θα μας προσέφερε τη δυνατότητα εφαρμογής νέων καινοτομιών και τεχνολογιών πλησιέστερα στις εμπορικές εφαρμογές.
Αφετηρία αποτέλεσε το έτος 2021, στο οποίο παράλληλα με τις δράσεις της ομάδας μας στο διαγωνισμό (μέσω του μονοθέσιου Πυρφόρου ΙΙ), ξεκίνησε και ο σχεδιασμός του νέου μας οχήματος πόλης.
Με το πέρας του 2020-2021 και την κατάκτηση της πρώτης θέσης στο διαδικτυακό quiz εξέτασης γνώσεων του διεθνούς διαγωνισμού Shell Eco Marathon 2021, η ομάδα μας ξεκίνησε πυρετωδώς τις εργασίες για το διαγωνισμό Shell Eco Marathon 2022.

Με γνώμονα τη συνέχιση της παράδοσής της για εξ’ ολοκλήρου ιδιοκατασκευή του νέου πρωτοπόρου ηλεκτροκίνητου urban concept οχήματος, η ομάδα ενισχύθηκε με επιμέρους ηλεκτρολογικά και μηχανολογικά τμήματα. Ο ακριβής και λεπτομερής σχεδιασμός αντίστοιχων υποσυστημάτων του οχήματος αποτέλεσε τον αρχικό στόχο.

          Η διαδικασία σχεδίασης του εκάστοτε υποσυστήματος ακολουθήθηκε με την κατασκευή του. Τυχόν σφάλματα και αποκλίσεις του εκάστοτε στόχου, ακολουθήθηκαν από επιτυχείς διορθώσεις για την φετινή έκδοση του οχήματός μας. Η διαδικασία τροποποίησης των σχεδίων με βάση τις ενδεχόμενες ατέλειες ολοκληρώθηκε όταν το εκάστοτε υποσύστημα στην πράξη απέδωσε όλους του αρχικούς σχεδιαστικούς στόχους.

Κατασκευαστικοί στόχοι

• Ηλεκτρονικές Πλακέτες

Ο Σχεδιασμός της πλακέτας τιμονιού έγινε με στόχο να εξυπηρετεί αφενός «έξυπνες» λειτουργίες (π.χ. IR sensors – οδηγικής ασφάλειας) και αφετέρου οθόνη εμφάνισης δεδομένων του οχήματος.

Συνεπώς, πρώτιστο μέλημα αποτέλεσε ο σχεδιασμός και η ανάπτυξη λογισμικού για την αποστολή δεδομένων από το όχημα στη βάση , καθώς και η real-time γραφική τους αναπαράσταση. Η πραγματικού χρόνου αναπαράσταση γίνεται μέσω τιμονιού με ενσωματωμένη οθόνη παρέχοντας χρήσιμες και απαραίτητες πληροφορίες στον οδηγό όπως: ταχύτητα, θερμοκρασία, απόσταση, υπόλοιπο ενέργειας και κατανάλωση.

Στη συνέχεια  σχεδιάστηκε η πλακέτα των αισθητήρων θερμοκρασίας, GPS και accelerometer, προβλέποντας παράλληλα τη δυνατότητα επεκτασιμότητας. Με τον τρόπο αυτό δίνεται η ικανότητα άμεσου ελέγχου και υποστήριξης τόσο του οδηγού όσο και του οχήματος.

• Συστοιχία Μπαταριών – Οδήγηση Κινητήρα

Κυρίαρχο υποσύστημα των ηλεκτρικών οχημάτων αποτελεί ο συσσωρευτής ενέργειας ή κοινώς μπαταρία. Στο πρωτότυπο μας όχημα, η διαστασιολόγιση των χαρακτηριστικών της μπαταρίας μας οδήγησε στην σχετικά νέα αλλά σχεδόν καθιερωμένη τεχνολογία των μπαταριών Ιόντων Λιθίου. Πιο συγκεκριμένα η διαστασιολόγιση έγινε μέσω λεπτομερούς προσομοίωσης των απαιτήσεων του οχήματος στην πίστα του φετινού διαγωνισμού.

Η συστοιχία μας αποτελείται από 13 κυψέλες Ιόντων Λιθίου τύπου 21700 με ονομαστικά χαρακτηριστικά 3.7V/cell 4000mAh. Η μέθοδος διασύνδεσης των κυψελών είναι 13s (series). Τα μακροσκοπικά χαρακτηριστικά της μπαταρίας είναι 48V(μέγιστη 54.6V) με ικανότητα αποθήκευσης 192 Wh. Η προστασία των κυψελών της μπαταρίας γίνεται μέσω ειδικού κυκλώματος ελέγχου φόρτισης/αποφόρτισης (Battery Management System). Σημαντικός παράγοντας ασφαλούς λειτουργίας της μπαταρίας είναι ο διαρκής έλεγχος της θερμοκρασίας κάθε κυψέλης και η δυνατότητα διακοπής της λειτουργίας της σε περίπτωση σφάλματος.

• Ηλεκτρικός Κινητήρας – Σύστημα κίνησης

Στο πρότυπο όχημα κατηγορίας «οχήματος πόλης» επιλέχθηκε το κινητήριο σύστημα να συντεθεί από τριφασικό σύγχρονο κινητήρα επιφανειακών μονίμων μαγνητών (PMSM) με σχέση μετάδοσης 1:1. Η επιλογή του συστήματος κίνησης πραγματοποιήθηκε μετά από ανάλυση της ευαισθησίας των παραμέτρων, σε διάφορους συνδυασμούς κινητήρων και σχέσεων μετάδοσης.

Η τελική κατασκευασμένη έκδοση του κινητήρα περιλαμβάνει  8 πόλους και κατανεμημένα τυλίγματα απλής στρώσης, με την ονομαστική ταχύτητα περιστροφής να είναι 450 rpm. Η ονομαστική ισχύς του είναι ~ 500W και έχει δυνατότητα μεγάλων υπερφορτίσεων για την εκκίνηση του οχήματος σε ανηφόρες κτλ. Στη παρακάτω φωτογραφία φαίνεται το τύλιγμα του στάτη καθώς και η τελική μορφή του κινητήρα.

• Σασί & Στηρίξεις

Μηχανολογική πρόκληση αποτέλεσε ο σκελετός (Σασί) του νέου μας οχήματος. Η υποομάδα των μηχανολογικών μετά από ενδελεχή σκέψη επέτυχε και επιβεβαίωσε το στόχο του σχεδιασμού σασί, αφού πρώτα κατασκευάστηκε και μετρήθηκε ως προς τις μηχανολογικές καταπονήσεις ένα ομοίωμα. Σημαντικό στάδιο αποτέλεσε ο σχεδιασμός του Roll-Bar καθώς αποτελεί ουσιαστικό παράγοντα στη ασφάλεια του οδηγού σε περίπτωση ατυχήματος.

Επιμέρους διαδικασίες ελαχιστοποίησης βάρους και μεγιστοποίηση μηχανικής ικανότητας αντοχής αποτέλεσαν ο σχεδιασμός και η κατασκευή ειδικών εξαρτημάτων στήριξης τόσο των συστημάτων των τροχών όσο και του κινητήρα.

Στην ακόλουθη εικόνα παρατηρούνται οι μηχανικές προσομοιώσεις αντοχής (FEA) στο αριστερό μέρος ενώ στο δεξιό μέρος φαίνονται τα τελικά εξαρτήματα που χρησιμοποιήθηκαν στο όχημα μας.

Προσχέδια και τελικά σχέδια συστημάτων μη απαίτησης μηχανικής αντοχής πραγματοποιήθηκαν από τα μέλη της ομάδας στον Τρισδιάστατο εκτυπωτή μας (π.χ. 3D Τιμόνι).

• Κέλυφος

Η προσωπικότητα και η εμφάνιση του οχήματος  διασφαλίζεται μέσω του κελύφους. Η απαίτηση του διαγωνισμού για στιβαρότητα κατασκευής, μειωμένου βάρους και η πίεση χρόνου οδήγησε στην επιλογή της πρωτοπόρου τεχνολογίας των ανθρακονημάτων. Η τεχνολογία αυτή χαρακτηρίζεται από αξιοπιστία και υψηλή ανθεκτικότητα σε σύγκρισή με το απαιτούμενο βάρος. Η αεροδυναμική συμπεριφορά του οχήματος, η αισθητική του και οι απαιτήσεις χώρου αποτέλεσαν κατευθυντήριες γραμμές για την τελική διαμόρφωση του κελύφους.

• Συνολική Συναρμογή Οχήματος

Στην τελική συναρμολόγηση του οχήματος όλα τα επιμέρους υποσυστήματα στερεώθηκαν κατάλληλα στο Σασί του οχήματος και στο κέλυφος, ενώ παράλληλα έγιναν λειτουργικές οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ αυτών!

Σε αυτό το σημείο θα θέλαμε να τονίσουμε πως ο στόχος μας είναι η πλήρη κατάρτιση και ικανότητα δημιουργίας όλων των υποσυστημάτων από την ίδια την ερευνητική ομάδα.

Σύντομα θα επανέλθουμε και θα σας παρουσιάσουμε εικόνες από το urban όχημά μας στο πεδίο των δοκιμών μαζί με το όνομα του νέου οχήματος.

Παράλληλες Δράσεις:

• Recruiting – Open Lab

Με στόχο την ομαλή διαδικασία  κατασκευής του οχήματος και τη συνέχιση των οραμάτων που διέπουν την ομάδα μας, αναγκαίο κρίθηκε η στελέχωσή της με νέα μέλη. Γι’ αυτό το σκοπό, τον Ιανουάριο, απευθύναμε ανοιχτή πρόσκληση, ώστε οι ενδιαφερόμενοι, να δηλώσουν συμμετοχή. Παράλληλα διοργανώσαμε και το πρώτο open-lab στο Εργαστήριο Ηλεκτρικών Μηχανών και Ηλεκτρονικών Ισχύος, προκειμένου οι φοιτητές που επιθυμούν να στελεχώσουν την ομάδα μας να γνωρίσουν, τους χώρους στους οποίους δραστηριοποιείται και να λύσουν όλες τους τις απορίες.

• EBEC

Η κατασκευή του urban οχήματός μας , δεν μας εμπόδισε να συμμετέχουμε στις αρχές του Ιανουαρίου μαζί με πολλές διακεκριμένες εταιρείες στο “Official Opening” του διαγωνισμού EBEC Athens 2022 (European BEST Engineering Competition).  O διαγωνισμός EBEC είναι ο μεγαλύτερος πανευρωπαϊκός διαγωνισμός μηχανικής από φοιτητές για φοιτητές στους τομείς “TeamDesign” και “CaseStudy”

• ΣΦΗΜΜΥ

Παράλληλα με την κατασκευή του οχήματος , προβάλλαμε και τη δουλειά μας. Το τρίτο σαββατοκύριακο του Απριλίου, συμμετείχαμε στο «13ο Συνέδριο Φοιτητών Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών – ΣΦΗΜΜΥ 13» στο Πανεπιστήμιο Πατρών παρουσιάζοντας workshop με τίτλο «Embedded AI: application in real-time electricmotor predictive maintenance» με επικεφαλείς, μέλη του Motor Control. Στο συγκεκριμένο workshop οι συμμετέχοντες υλοποίησαν ένα σύστημα για την διατήρηση της ασφάλειας του οδηγού ενός οχήματος πόλης και συγκεκριμένα για την πρόβλεψη συντήρησης του ηλεκτρικού κινητήρα του οχήματος.

• Συνεργασίες Εντός ΕΜΠ

Στην φετινή δραστηριοποίηση της ομάδας μας, καθοριστικό ρόλο διαδραμάτισε η άμεση ή έμμεση συνεργασία με τις αντίστοιχες φοιτητικές  ομάδες του πανεπιστημιακού μας ιδρύματος που σκοπό πάντα έχουν τη δημιουργία πρωτοποριακών έργων και τεχνολογιών.

Θερμές Ευχαριστίες

Με την ευκαιρία της ενημέρωσης των φετινών δραστηριοτήτων της ομάδας μας, θα θέλαμε να ευχαριστήσουμε θερμά, όλους εσάς, τους χορηγούς μας, που απρόσκοπτα βοηθήσατε στην περάτωση του έργου μας!

Από τα βάθη της καρδίας μας σας ευχαριστούμε για τη συμμέτοχή και τη συμβολή σας!

Μαϊόπουλος Σάββας

Εκ μέρους της εθελοντικής – φοιτητικής ομάδας

«ΠΡΟΜΗΘΕΑΣ»