Neuer Weltrekord mit Elektro-Rennwagen: von 0 auf 100 in 0,956 Sekunden

 (ethz.ch)
3 Punkte von GN⁺ 2023-09-13 | 1 Kommentare | Auf WhatsApp teilen
  • Der von Studierenden der ETH Zurich und der Lucerne University of Applied Sciences and Arts gebaute Elektro-Rennwagen mythen stellte einen neuen Beschleunigungs-Weltrekord für Elektrofahrzeuge auf, indem er 0→100 km/h in 0,956 Sekunden schaffte
  • Die Rekordfahrt fand im Switzerland Innovation Park in Duebendorf, Schweiz, statt, erreichte 100 km/h innerhalb von 12,3 m, und Fahrerin war Kate Maggetti
  • Guinness World Records bestätigte den Rekord und unterbot damit die 1,461 Sekunden des Teams der University of Stuttgart aus dem September 2022 um mehr als ein Drittel
  • Die Studierenden entwickelten alles selbst, von der PCB über das Chassis bis zur Batterie, und reduzierten das Fahrzeuggewicht mit Carbon und Aluminium-Wabenstruktur auf etwa 140 kg, bei einer Leistung von 240 kW bzw. rund 326 PS
  • Weil direkt nach dem Start die Bodenhaftung entscheidend war, entwickelte das AMZ-Team statt klassischer Aerodynamik, die erst bei höherem Tempo stärker wirkt, eine Ansaugvorrichtung, die das Fahrzeug auf den Boden presst

Der 0→100-km/h-Rekord in 0,956 Sekunden

  • Die Mitglieder des Academic Motorsports Club Zurich, AMZ, investierten fast ein Jahr ihrer Freizeit in den Bau des Elektrofahrzeugs mythen
  • Während der Entwicklung versagten einige Bauteile, und mehrere Konstruktionen mussten überarbeitet werden
  • Guinness World Records bestätigte, dass mythen den Beschleunigungs-Weltrekord für Elektrofahrzeuge gebrochen hat
  • Die Bedingungen der Rekordfahrt waren wie folgt
    • Ort: Switzerland Innovation Park in Duebendorf, Schweiz
    • Distanz: 12,3 m
    • Geschwindigkeit: von 0 auf 100 km/h bzw. von 0 auf 62,15 mph
    • Zeit: 0,956 Sekunden
    • Fahrerin: Kate Maggetti
  • Der bisherige Rekord lag bei 1,461 Sekunden und wurde im September 2022 vom Team der University of Stuttgart aufgestellt; mythen verbesserte ihn um mehr als ein Drittel

Die von den Studierenden selbst entwickelte Fahrzeugkonstruktion

  • Die wichtigsten Komponenten von mythen wurden von den Studierenden selbst entwickelt und jeweils funktionsgerecht optimiert
    • PCB
    • Chassis
    • Batterie
  • Durch den Einsatz von leichtem Carbon und Aluminium-Wabenstruktur wurde das Fahrzeuggewicht auf etwa 140 kg bzw. 309 Pfund reduziert
  • Vier von den Studierenden entwickelte Radnabenmotoren und ein spezieller Antriebsstrang liefern 240 kW bzw. rund 326 PS

Wie beim Startmoment die Bodenhaftung gesichert wurde

  • Dario Messerli, zuständig für die Aerodynamik bei AMZ, sieht bei einem Beschleunigungsrekord nicht nur Leistung als entscheidend an, sondern auch die effektive Übertragung der Kraft auf den Boden
  • Herkömmliche Formula-One-Fahrzeuge nutzen Aerodynamik, bei der Heck- oder Frontflügel das Fahrzeug nach unten drücken
  • Dieser aerodynamische Effekt setzt jedoch erst ein, wenn das Fahrzeug eine gewisse Geschwindigkeit erreicht hat
  • Um direkt nach dem Start starke Bodenhaftung zu erzielen, entwickelte das AMZ-Team eine staubsaugerähnliche Vorrichtung, die das Fahrzeug an den Boden ansaugt

Der Beschleunigungsrekord für Elektrofahrzeuge geht wieder an die Schweiz

  • AMZ hatte bereits 2014 und 2016 zweimal den Beschleunigungs-Weltrekord für Elektrofahrzeuge aufgestellt
  • Danach brach das Team der University of Stuttgart den Rekord von AMZ
  • Mit dem aktuellen Rekord von mythen kehrt der Beschleunigungs-Weltrekord für Elektrofahrzeuge wieder zu einem Schweizer Team zurück
  • Die Studierenden der ETH Zurich sind überzeugt, den Rekord vorerst nicht wieder abzugeben

Die Aktivitäten von AMZ

  • AMZ wurde 2006 von Studierenden der ETH Zurich gegründet
  • Rund 30 Mitglieder entwickeln jedes Jahr einen neuen Rennwagen und treten damit bei internationalen Konstruktionswettbewerben an
  • In Europa ist dieser Wettbewerb als Formula Student bekannt
  • Anfangs wurden drei Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor entwickelt, seit 2010 baut das Team jedoch ausschließlich elektrische Rennwagen
  • AMZ bietet Studierenden die Möglichkeit, theoretisches Wissen aus dem Studium in einem komplexen technischen Umfeld praktisch anzuwenden
  • Der Club ist finanziell unabhängig und wird von verschiedenen Sponsoren sowie Schweizer Hochschulen unterstützt

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1 Kommentare

 
GN⁺ 2023-09-13
Hacker-News-Kommentare

  • Das für so etwas nötige Maß an Grip ist beeindruckend. Sieht so aus, als hätten sie eine alte Technik aufgegriffen und daraus eine Art Sucker Car gebaut
    https://www.roadandtrack.com/motorsports/a32350/jim-hall-cha...
    Trotzdem eine coole Technik, aber wenn die Rennserien-Verbände ihre Regeln nicht aktualisieren, werden solche Autos wahrscheinlich einmalige Demonstrationsobjekte bleiben

    • Bei Micromouse(https://en.wikipedia.org/wiki/Micromouse) lösen autonome Geräte ein Labyrinth; die schnellsten Teilnehmer erhöhen alle mit Lüftern den Anpressdruck und damit die Geschwindigkeit
    • Es gab auch den Brabham BT46 Fan Car, der in der F1 tatsächlich einmal ein Rennen fuhr. Ein Einsatz, dann wurde er verboten :-)
      https://youtu.be/B294RfWj1QE?si=jxYpIgwtH44at6Bq
    • Wer sich für Sucker Cars interessiert, dürfte auch die Fahrt des McMurtry Speirling, der den Goodwood-Rekord aufstellte, spannend finden
      https://www.youtube.com/watch?v=5JYp9eGC3Cc
    • Diese Autos stammen aus der Formula Student, und seit 2022 ist dort der früher verbotene „powered ground effect“ wieder erlaubt
      Allerdings hat dieses Auto offenbar eine stärkere Batterie und einen stärkeren Antriebsstrang als nach Reglement erlaubt, und möglicherweise wurden Reifenwärmer oder Gummi/Klebstoff auf Startfläche bzw. Reifen verwendet
    • Interessanterweise ist das ein Fahrzeug der Formula Student, der europäischen Variante der Formula SAE. In der Formula SAE wurde powered ground effect schon vor langer Zeit verboten, aber Formula Student scheint ihn zu erlauben

  • Ein Foto hat mich besonders getroffen. Dort, wo eigentlich so etwas wie eine Welle sein müsste, die das Drehmoment vom Motor auf die Räder überträgt, waren nur gelbe Kabel
    Ich weiß zwar, dass Elektroautos grundsätzlich so funktionieren, aber im Kontext eines Rennwagens merkt man sehr deutlich, wie anders Elektrizität im Vergleich zu unserer Intuition über die Welt funktioniert. Früher verteilten Fabriken die Kraft einer zentralen Dampfmaschine über Riemen und Wellen in jede Ecke des Gebäudes; mit der Elektrifizierung wurden sie neu konstruiert
    Dieses Foto gab mir das Gefühl, dass etwas Ähnliches bereits passiert ist oder gerade passiert. Bei der Arbeit betone ich gern „boring technology“, um nicht jedem Regenbogen hinterherzulaufen, aber man muss sich auch manchmal daran erinnern, dass es echtes Gold gibt. Sonst bleibt meine Fabrik am Ende weiter dampfbetrieben

    • Das sofortige Drehmoment, das Elektromotoren gegenüber klassischen Verbrenner-/Antriebssystemen liefern, ist zwar attraktiv, aber noch nützlicher könnte die viel schnellere Leistungsregelung sein, die elektrische Systeme ermöglichen
      Elektroautos können die Traktionskontrolle viel präziser umsetzen und schaffen dadurch Dinge, die unmöglich wirken. In einem Vergleich mehrerer Audi beim Bergauffahren auf Schnee wurden Verbrenner und Elektroautos verglichen; er zeigt, wie leicht die elektrische Traktionskontrolle Situationen mit kaum vorstellbar geringer Reibung bewältigt: https://www.youtube.com/watch?v=HJRRvHlvhAI
    • Ich muss an Shop Smith denken, bekannt für Heimwerker-Holzbearbeitungswerkzeuge Mitte des 20. Jahrhunderts. Ein einzelner Motor wurde mit verschiedenen Anbauwerkzeugen verbunden und betrieb so jeweils eine Drehbank, Bandsäge, Tischkreissäge usw.
      Die Platzersparnis war sicher attraktiv, aber wahrscheinlich war auch wichtig, dass man nur einen Elektromotor kaufen musste. Heute sind Motoren, die gut genug sind, um das Leben zu verändern, Standardbauteile geworden, und fein entwickelte Motoren stellen Beschleunigungs-Weltrekorde auf. Eine großartige Zeit, um zu leben
    • Bis zu einem gewissen Grad stimmt das, aber dieses Team nutzt insbesondere Radnabenmotoren, wodurch eine herkömmliche Achse nicht nötig ist. Radnabenmotoren sind für ihre Ineffizienz bekannt und werden in normalen batterieelektrischen Autos kaum eingesetzt; üblicherweise sitzt der Motor als Teil einer „e-axle“ nahe der Achsmitte
      Das Auto dieses Teams ist praktisch speziell für Beschleunigung konstruiert, sodass es Ansätze nutzen konnte, die man bei Autos, die Geschwindigkeit halten oder effizient fahren müssen, kaum sehen würde. Wirklich eine hervorragende Idee
    • Eine interessante Tatsache: Viele moderne Industrieanlagen nutzen intern sehr viel Druckluft zum Antrieb von Vorrichtungen
      In vielen Amazon-Anlagen steht irgendwo vor Ort ein Hauptkompressor, der einen großen Tank füllt. Die Druckluft wird über Leitungen durch die gesamte Anlage verteilt[0] und treibt verschiedene bewegliche Teile im offenen Kreislauf an, wobei beim Bewegen und Entlüften der Vorrichtungen das typische „Zisch“-Geräusch[1] entsteht. Nicht alles, aber viele einfache Vorrichtungen, die sich schnell und mit gewisser Kraft bewegen müssen, funktionieren so
      Alles wird per Computer gesteuert, und Strom spielt ebenfalls eine große Rolle, aber die tatsächliche Antriebskraft kommt aus Druckluft. Ziemlich cool
      [0] So haben es die Steuerungstechniker vor Ort erklärt
      [1] https://www.youtube.com/watch?v=Y5Hf08XrI_A Besonders gut in den ersten etwa 30 Sekunden zu hören
    • Hier wurde gewissermaßen der Teil, der „mechanische Arbeit verteilt“, aus dem Prozess entfernt
      Es ist erstaunlich, dass die Auf-und-ab-Bewegung der Zylinder eines Autos, genauer gesagt die durch kleine Explosionen erzwungene Auf-und-ab-Bewegung, in Arbeit verwandelt wird. Rotationsbewegung in Arbeit umzuwandeln ist für die Menschheit ein alter Ansatz; in einer Zukunft im Weltraum spielt er vielleicht keine so große Rolle mehr

  • Beeindruckend, aber zum Vergleich: Das ist etwa die Hälfte der Beschleunigung eines Top-Fuel-Dragsters, und die werden ebenfalls immer noch schneller.
    Den aktuellen Rekord für die kürzeste Zeit und die höchste Geschwindigkeit von Brittany Force gibt es hier: https://www.nhra.com/news/2022/brittany-force-sets-national-...
    0→338,43 mph auf 1000 Fuß in 3,665 Sekunden. Die Autos wurden für 1320 Fuß zu schnell, daher wird seit 2008 über 1000 Fuß gefahren.

    • Dragster müssen nach fast jedem Lauf den Motor komplett zerlegen, und es kommt häufig vor, dass sie in einem riesigen Feuerball explodieren.
    • Die maximale Beschleunigung liegt bei 8 g, beim Bremsen mit dem Fallschirm verzögern sie mit bis zu -6 g. Die Leistung beträgt 11.000 PS.
    • Erstaunlich: Elektroautos schaffen 0→60 mph in etwa 0,9 Sekunden, Top Fuel in etwa 0,4 Sekunden.
    • Ich frage mich, wie das Ergebnis aussähe, wenn man mit demselben Antriebsstrang 10 Rennen fahren müsste. Ich vermute, es wäre deutlich ähnlicher.
    • Ich könnte mir vorstellen, dass Elektroautos am Ende jeden Dragster schlagen, weil das maximale Drehmoment sofort anliegt.

  • Besonders beeindruckend ist das, wenn man bedenkt, dass der vorherige Rekord bei 1,461 Sekunden lag. Es ist selten, dass ein Rekord mit so großem Abstand gebrochen wird.

  • Ich halte solche Radnabenmotoren für die Zukunft. Man kann den Platz im Unterboden für mehr Batterie nutzen, die Komplexität von Antriebswellen und Kreuzgelenken eliminieren, und die Software kann eine vollständige Traktionskontrolle übernehmen.
    Auch die Entwicklungszeit für neue Fahrzeuge sinkt. Im Grunde verbindet man nur Strom- und Datenkabel mit den Rädern, und schon hat man ein Fahrzeug; außerdem ist es ein erster Schritt hin zu vollständig elektrischem Bremsen.
    Der Nachteil ist die höhere ungefederte Masse. Moderne Motoren werden aber immer leichter. Ohne Antriebswelle könnten auch radikale Bewegungen möglich werden, etwa dass das Rad nach innen und außen wandert, um Schlaglöchern auszuweichen, oder dass der Sturz dynamisch an die befahrene Straße angepasst wird.

    • Einer der Gründe, warum moderne Motoren leichter werden, ist, dass sie mit kleineren Rotoren weniger Drehmoment liefern und das durch höhere Drehzahlen ausgleichen können. Bei Radnabenmotoren geht das nicht.
    • Ich frage mich, ob man die Zentrifugalkraft für irgendetwas Nützliches einsetzen könnte. Zum Beispiel, ob es Vorteile hätte, die Platten von Batteriezellen enger zusammenzupressen?

  • Ich habe mich gefragt, wie das im Vergleich zu Motorrädern aussieht, und wusste nicht, dass heutige Serienmotorräder nicht wesentlich schneller sind als moderne Hypercars. Selbst das schnellste Motorrad ist mit 2,2 Sekunden gelistet[1].
    Selbst ohne millionenteure Sportwagen liegt ein Auto wie der Porsche 911 Turbo S von 2020 bei 2,1 Sekunden[2].
    Mir ist klar, dass Autos von Tesla oder Lucid wahnsinnig schnell sind, aber soweit ich weiß, sind die veröffentlichten 0→60-Werte alle inklusive Rollout.
    [1]https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_fastest_production_mot...
    [2]https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_fastest_production_car...

    • Autos, die für hohe Geschwindigkeiten ausgelegt sind, haben gegenüber Motorrädern einen großen Vorteil. Sie können Downforce erzeugen, dadurch die Reibung zwischen Reifen und Fahrbahn drastisch erhöhen und mehr Kraft einsetzen, bevor sie die Traktion verlieren und durchdrehen.
      Motorräder sind beim Leistungsgewicht stark, können diese Kraft aber nicht vollständig nutzen, weil das Rad einfach durchdreht, wenn man alles abruft.
      Ich fand es wirklich spannend zu erfahren, dass einer der größten Fortschritte bei Maze-Solving-Rennen darin bestand, einen Lüfter in die kleine „Maus“ einzubauen, der sie nach unten drückt und so die Haftung der Räder erhöht.
      https://hackaday.com/2008/11/26/vacuum-micromouse/
      Veritasiums ausführliche Erklärung zum Maze-Racing: https://www.youtube.com/watch?v=ZMQbHMgK2rw
    • Video mit Vergleich zwischen einem MotoGP-Bike und dem Rimac Nevera
      https://youtu.be/_3868Dnogrk?si=o4rkjjOcdHIBSbMt

  • Ich frage mich, welche Rolle der Fahrer in solchen Fahrzeugen spielt. Gibt es wirklich viel zu tun, außer einen Menschen ins Auto zu setzen und damit Gewicht hinzuzufügen?
    Das ist eine ernst gemeinte Frage, vielleicht auch eine unwissende. Ich frage, weil alles in weniger als einer Sekunde passiert. Es gibt offenbar keine Gänge zu schalten und keine Kurven zu fahren; ich weiß also nicht, was der Fahrer macht.

    • Ohne Menschen im Auto wäre es vermutlich schwer, als Weltrekord anerkannt zu werden.
      Ich bin kein Maschinenbauingenieur, aber bei einem Gerät ohne Insassen scheint es mir durchaus möglich, 0→100 in unter einer Sekunde zu schaffen.
    • Wenn ein Mensch drin sitzt, steht mehr auf dem Spiel, und es entsteht ein gewisses Maß an Verantwortlichkeit. Sonst ist es doch nur eine Rakete, die ein gewisses Maß an Bodenkontakt braucht, oder?
    • Das ist eine berechtigte Frage, aber am Ende geht es im menschlichen Sport um Menschen. Robotern beim Wettkampf zuzusehen ist weniger interessant, auch wenn ich das natürlich ebenfalls mag.
    • Der Sport Racing wäre wohl deutlich weniger interessant ohne die Variable, dass ein Mensch mit bestimmten Fähigkeiten ein Fahrzeug steuert. Ich bezweifle, dass Zuschauer Autorennen mit Autopilot genauso spannend fänden. Ziemlich cool wäre es trotzdem.
    • Die Autos von AMZ können auch autonom fahren. Tatsächlich gehörten sie in den letzten Jahren zu den Spitzenteams in der autonomen Kategorie.
      Wahrscheinlich ist das eine Anforderung in dieser Guinness-Rekordkategorie, oder sie wollten sich nicht auch noch um die Software kümmern.

  • Der zentrale Punkt ist die Passage: „Um direkt nach dem Start starke Bodenhaftung zu erzielen, entwickelte das AMZ-Team eine Art Staubsauger, der das Fahrzeug per Ansaugung am Boden festhält.“
    Da nun Bodenhaftung der limitierende Faktor ist, werden bessere Beschleunigungsrekorde aus besserem Grip entstehen.

    • Bei der Performance von Autos war Bodenhaftung schon immer der limitierende Faktor.
      Dass ein Civic Type R schnellere Rundenzeiten fährt als exotische Supersportwagen aus den frühen 2010ern, liegt auch daran, dass moderne Reifenmischungen für normale Straßenreifen so gut haften wie damalige Slick-Rennreifen. Heutige Rennreifen kleben im aufgewärmten Zustand tatsächlich an der Straße, weshalb der Haftreibungskoeffizient größer als 1 ist.
    • 1978 passierte in der F1 etwas Ähnliches: https://en.wikipedia.org/wiki/Brabham_BT46
      Es funktionierte zu gut und wurde natürlich schnell verboten.

  • Das ist eine Beschleunigung von fast 3G. Beeindruckend.

    • Aus dem Gedächtnis überschlagen: 3,6 km/h = 1 m/s und 1 g = 9,8 m/s².
      100 km/h sind also 27,8 m/s. Wenn diese Geschwindigkeit in 0,956 Sekunden erreicht wird, beträgt die mittlere Beschleunigung 29,1 m/s²; geteilt durch 9,8 m/s² ergibt das 2,96 g.
    • Laut Rechner[1] sieht es eher nach etwa 3,5G aus. Wenn man zum Spaß von der Kraft ausgeht, die ein Pilot 2 Sekunden lang aushalten kann, dürfte die Grenze ungefähr bei 0,35 Sekunden liegen.
      0,3 Sekunden entsprächen etwa 11G, genug, um einen Menschen zu töten. Alles basiert auf Zahlen aus schnellen Recherchen.
      Wenn ein Auto 2 Sekunden lang 9G liefern könnte, käme es auf etwa 635 km/h.
    • Das liegt in einer ähnlichen Größenordnung wie das auf Jahrmärkten beliebte Gravitron-Fahrgeschäft.

  • Ich habe auf YouTube viele Beschleunigungstests von Autos gesehen (dank COVID), und Elektroautos, insbesondere Fahrzeuge mit künstlichem Vakuum-Abtrieb, nähern sich Grenzen, die unmöglich wirken.
    Bei weniger trainierten Fahrern scheint die Beschleunigung grundlegende Funktionen wie Sprechen vorübergehend zu beeinträchtigen.
    Verglichen mit den Beschleunigungs- und Verzögerungstests, denen sich John Stapp wiederholt unterzog, wirkt das aber vielleicht harmlos: https://en.wikipedia.org/wiki/John_Stapp
    Seine Geschwindigkeit nach 1 Sekunde konnte ich nicht finden, aber laut Wikipedia beschleunigte er am 3. Januar 1955 über 2.800 Fuß (850 m) in 5 Sekunden auf 632 mph (1.017 km/h), glitt anschließend 0,5 Sekunden weiter und kam in 1,4 Sekunden zum Stillstand. Die Streckenlänge soll 3.500 Fuß (1.100 m) betragen haben.