Připravujeme novou vodíkovou sezonu

První vodíková sezóna je u konce

První zkušenosti s vodíkovým palivovým článkem

Program Hydrogen automotive challenge H2AC (závodní RC modely vodíkových autíček) jsme zahájili v lednu 2019. Sponzorem historicky prvního týmu vodíkového autíčka se stala Správa informačních technologií města Plzně. Do programu se zapojili studenti z plzeňského INFISu, SPŠE a SOUEPlu. Zapojení středoškolští studenti velmi rychle museli sestavit 1. verzi autíčka na vodíkový pohon. Při stavbě studenti objevili klíčové vlastnosti vodíkových automobilů (FCEV – fuel-cell electric vehicle), kde se elektřina odebírá z palivových článků v kombinaci s bateriemi. Pochopení základů a úspěšné sestavení 1. verze autíčka, jim umožnilo zúčastnit se jejich prvních závodů v Brně na ISŠA Brno, kde nasbírali velmi cenné zkušenosti a inspiraci pro vylepšení modelu. Závody vodíkových autíček jsou vytrvalostní s omezeným množstvím vodíku i baterií. Záleží tedy především na úspoře energií během celého závodu. Klíčem k úspěchu je maximální využití vodíku v bombičkách i baterií a podle tohoto stavu správně plánovat zastávky v pit stopu.

Klíčové je znát stav spotřeby vodíku a baterie

Finálové závody Horizon Grand Prix (dříve H2AC) jsou 6ti hodinové s omezením 20 vodíkových bombiček a 4 sad baterií. Tým přišel s návrhem dálkového měření spotřeby vodíku i baterií, tak aby mohl přesně řídit zastávky v boxu a výměnu vodíkových bombiček a baterií. Prostor pro výrobu všech vylepšení získal tým v prostorách SIT Port Garáž. Po dokončení všech příprav tým Pilsdrogen (Pilsen-hydrogen) vyrazil na národní finále – Horizon Grand Prix do Ostravy. Přestože se kluci umístili jako poslední, bojovali do poslední kapky vodíku. Kromě uznání poroty za technické řešení vzdáleného měření spotřeby si  kluci odvezli obrovské zkušenosti.

Příprava na novou vodíkovou sezonu

Na úplný závěr sezóny jsme zorganizovali v Plzni exhibiční závod v rámci Dronfestu 2019. Závodilo zde celkem 5 týmů z plzeňských středních škol, Hubálova a Kutné hory.

Jelikož někteří z členů týmu začali studium na vysoké škole, je nutné do týmu Pilsdrogen doplnit nové středoškoláky na nadcházející sezónu. 

Závodní vodíkové autíčko můžete vidět například na DVT 2019 v Plzni, kde se  můžete i přihlásit do týmu a zazářit v příští sezóně.

A nyní trochu technických detailů …

Členové týmu: David Žahour, Jan Kučera, Patrik Vácal, Jakub Kolář a Michal Klečka.
Co se kluci v rámci projektu naučili a co vytvořili? 

Patrik posbíral postřehy od celého týmu:

  • 3D návrhy (držák na vodíkové bombičky)
    • Návrh držáku jsme dělali v programu Fusion 360, tento model jsme poté tiskli v SIT Port Garáži na 3D tiskárně Prusa Mk3. 3D tisk nám umožnil rychlé prototypování (měli jsme 3 prototypy) a zároveň poměrně jednoduchou výrobu součástky.
  • Fungování vodíkového pohonu
    • Při navrhování autíčka jsme zjistili, na jakém principu funguje vodíkový palivový článek a jaká je jeho efektivita v různých situacích. Jsme díky tomu schopni navrhnout jeho optimálnější využití.
  • Tvorbu plošných spojů
    • Pro měření spotřeby jsme si navrhli vlastní PCB v programu Eagle. Měřili jsme napětí a proud, které jsme odesílali přes bluetooth. Víme, jak se navrhují a osazují PCB.
    • zdrojový kód naleznete zde: https://github.com/nvias/HAC_sensor_boardV1
  • Stavba RC aut
    • Naučili jsme se, jak vypadají vnitřnosti RC aut, na co bychom neměli zapomenout při jeho stavbě a jak takové auto rozjezdit. Nyní jsme schopni si navrhnout auto ze součástek, které budou splňovat naše požadavky.
  • Výpočet spotřebované energie pomocí integrálních rovnic
    • https://github.com/nvias/H2AC-PilsdrogenMonitor
    • Z dat přijatých z měřícího plošného spoje jsme v Pythonu vykreslovali grafy a pomocí integrálů jsme počítali momentální množství spotřebované energie. Tyto výpočty se dají využít dalším rokem pro rychlejší vývoj nové verze aplikace a také při počtech spotřeby v jiných projektech.

Nakonec ještě naše lessons learned, jinými slovy na čem se bude makat v nové sezóně:

  • Efektivita motoru byla dle očekávání špatná
    • byl to stejnosměrný kartáčový motor, nyní máme nový motor
  • Efektivita akumulátoru byla dle očekávání špatná
    • NiMH články mají poměrně strmou vybíjecí křivku, při odběru většího proudu ztrácí až čtvrtinu kapacity.
  • Palivový článek je těžký
    • nemusí nás nutně omezovat, ale každý gram se počítá
  • Palivový článek může být efektivnější
    • Údajně je palivový článek účinnější čím menší proud dává, pošleme do něj méně vodíku, aby méně produkoval, zároveň takhle možná stačí vozit jen 1 bombičku
  • Podvozek není dokonalý pro skládání těžiště
    • Na dolní části podvozku zbývá spoustu volného místa, kam by se ještě vešli součástky, díky čemuž by se dalo snížit těžiště.
  • Měřící deska komunikovala nespolehlivě
    • Při testování jsme zapomněli na fakt, že frekvence 2.4 GHz, na které Bluetooth komunikuje, bude zarušená (byly na ní všechny vysílače/ovladače a spousta WiFi sítí), je ale také možné, že byly špatně nastaveny parametry vysílače v kódu
  • Hadičky přenášející vodík nebyly dostatečně pevné
    • Při závodu jsme bojovali také s častými úniky vodíku z hadiček, kterých bylo více a nepodařilo se nám je včas lokalizovat. Tím jsme ztratili mnoho drahocenného vodíku.

Registruj se do týmu

Please like and share