Tovább róhatják útjainkat a retró vasak

Elektromos Lada

A szerzők a Szent István Egyetem Gépészmérnöki Kara Mechanikai és Géptani Intézetének (MEGI) támogatásával, az OpenLab tantárgy keretei között egy Lada Nova 2105-3 típusú autót építettek át elektromos meghajtásúra. A munka nem ért véget a működő jármű megalkotásával, a cél egy, a közúti forgalomban is használható, minden szükséges engedéllyel rendelkező autó volt.

Az elektromos autózásnak számos előnye van, például az alacsony üzemanyagköltség, az egyszerűbb hajtáslánc és az ebből fakadó kevesebb meghibásodási lehetőség. Sokkal kényelmesebb, dinamikusabb, csekély a zajszennyezés, nincs lokális károsanyag-kibocsátás. Ezeken túl a különböző támogatások, mint az ingyenes parkolás és töltés, állami támogatás autóvásárlás esetén is az előnyei közé tartozik. Egy belsőégésű motorral szerelt autóhoz képest ellene szól azonban a csekélyebb hatótáv, mely a téli időszakban tovább romlik, a lassabb töltés, a kevesebb töltőpont. Ráadásul az elektromos autó jóval drágább. De az autóipar ezen ágának rohamos fejlődése miatt a hátrányok folyamatosan eliminálódnak.

Egy autó átalakítása előtt legfontosabb annak a meghatározása, hogy milyen elvárásoknak kell megfelelnie az adott járműnek, milyenek lesznek a felhasználás körülményei. Ezen szempontok szerint történik az autó kialakítása. Fontos kérdés, hogy az adott autót csak városi forgalomban fogják-e használni, esetleg autópályán hosszabb utakra, vagy épp vegyes körülmények között. Ezekből már meghatározhatóak a szükséges motor paraméterei, majd pedig az akkumulátorcsomag tárolókapacitása, illetve opcionálisan hatótávnövelő rendszerek beépítése is szóba jöhet.

Az átalakított autót városi forgalomban való közlekedésre szántuk, ennek megfelelően végsebessége a sebességváltó és a differenciálmű megváltoztatása nélkül 75 km/h, hatótávolsága pedig 150 km.

Az átalakítás során először meghatároztuk, melyek az elektromos üzemhez szükséges és nem szükséges rendszerek, szerkezetek, majd a fölöslegeseket kiszereltük. A nyomatékváltó megtartása a növeli a hatótávolságot, mivel így az elinduláshoz szükséges áramerősség is kisebb. Eltávolítottuk azonban a belsőégésű motort, valamint az annak működtetéséhez szükséges rendszereket, így többek közt a hűtő-, tüzelőanyag-ellátó-, kipufogórendszert is. Az említett elemek kiszerelése azonban felvetett több megoldandó problémát: az autó önerőből mozgásképtelen lett, valamint megszűnt a 12V-os rendszer tápellátása, a fűtés és a fékrásegítés. Modernebb autók esetében ez történne a szervókormánnyal és a klímaberendezéssel is. Ezekre mind elektromos megoldást kellett találni, mivel az átalakítás a vonatkozó jogszabályok értelmében nem járhat funkcióvesztéssel.

Az autóba egy 96V-os rendszert szereltünk be, melyben egy 10 kW-os egyenáramú villanymotor váltotta ki a korábbi belsőégésűt. Bár ennek fordulatszáma alacsonyabb, nyomatékának a maximuma mégis nagyobb. A 12V-os rendszert egy DC-DC konverter táplálja, mely maximum 30A áramerősséget tud szolgáltatni. A 12V-os rendszer kiegészült még egy elektromos autók számára gyártott vákuumpumpával is, a fékrásegítés működtetéséhez, melynek vezérlését egy mikrokontroller végzi. A teljes rendszer számára egy 10 kWh-s akkumulátorcsomag szolgáltatja az energiát, mely 3,2V-os 100Ah-s LiFePo4 cellákból épül fel. Az akkumulátorcsomag felügyelete csapatunk saját fejlesztése: egy mikrokontroller folyamatosan figyeli a cellák feszültségét, valamint a ki- és befolyó áramerősséget használat és töltés közben; ennek alapján jelez a sofőr számára az eredeti óracsoporton, végső esetben pedig letiltja a nagyobb fogyasztókat, hogy óvja az akkumulátort.

Az új motor illesztőfelülete, valamint tengelyvégződése jelentősen különbözik a korábbitól, így egy megfelelő közdarab megtervezése volt szükséges a nyomatékváltó és a motor szerkezeti egységének kialakításához. Mivel a váltóharang kialakítása elég bonyolult, így a MEGI jóvoltából 3D-s szkennelés segítségével megszületett a váltóharang virtuális modellje, amely alapján már megtervezhető volt a váltóoldali tárcsa. A motor felőli tárcsa, szimmetrikus kialakítása miatt, sokkal egyszerűbb volt. A két tárcsát központosan, egymástól megfelelő távolságra kellett összehegeszteni. Ennek a közdarabnak egy másik fontos szerepe, hogy a villanymotort ezen keresztül rögzítettük az eredeti belsőégésű felfogatási pontjaira, így nem volt szükséges a karosszéria módosítása. A motorvezérlő elhelyezéséhez fontos volt egy megfelelő tartókonzol tervezése is, amely stabil alapot biztosít, és a későbbiekben erre került rá az áramtalanító kapcsoló, valamint az elektromos pedál helye is. Ennek köszönhetően megőrizhető maradt az eredeti gázpedál, ami hozzájárul az autentikusabb megjelenéshez az utastéren belül.

Az átépítésre a hatályos 5/1990. (IV. 12.) KöHÉM-rendelet (a közúti járművek műszaki megvizsgálásáról), a 6/1990. (IV. 12.) KöHÉM-rendelet (a közúti járművek forgalomba helyezésének és forgalomban tartásának műszaki feltételeiről), továbbá az Egyesült Nemzetek Európai Gazdasági Bizottságának (ENSZ-EGB) 100. számú előírása vonatkozik. Az átalakításhoz a Nemzeti Közlekedési Hatóság (NKH) egy évig érvényes engedélye szükséges, melynek megszerzéséhez részletesen le kell írni, hogy milyen rendszerek és hogyan módosultak. Ezt követően a szükséges, az NKH által előírt hatósági vizsgálatokat kell elvégeztetni, esetünkben a tervek szerint a fékberendezéssel és az utastér fűtésével, páramentesítésével kapcsolatos vizsgálatokat, majd azok birtokában a műszaki vizsga következik. A sikeres vizsgát követően jogilag nem különbözik a gyári kialakítású társaitól, közúton korlátozások nélkül használható, ezzel elektromos retró vasunk tovább róhatja a kilométereit, és terveink szerint további példányok fogják majd követni.

Zsámboki Péter, Balogh Béla,
Schillinger Zsolt, Gerda István Zsolt, Szabó Gábor