Inhoudsopgave
    

Snelste elektrische race-auto: made in Eindhoven
Laurens Lammers
door Laurens Lammers
leestijd: 8 min

Nederlanders presenteren komende week de snelste elektrische formule-raceauto ter wereld. Het einddoel? Deelname aan de 24 uur van Le Mans in 2020.

Hij is vier meter lang en twee meter breed, heeft een vermogen van 544 pk en weegt 658 kilogram. Met zijn maximale topsnelheid van 285 km/u is hij de snelste elektrische formule-raceauto ter wereld. Accelereren van 0 tot 100 km/u doet de auto in minder dan drie seconden. 

Bijna twee jaar werd er op de Automotive Campus in Helmond gewerkt aan de KP&T IM/e (ja, zo heet 'ie) door een groep van vijftig studenten afkomstig van de TU Eindhoven en Fontys Hogescholen en bestaande uit fulltimers, parttimers, stagiairs en alumni. Het doel van InMotion, zoals de groep technische studenten zich noemt? Een auto bouwen die sneller, veiliger en energiezuiniger is dan alle andere auto's die ooit werden gemaakt, in staat is om records op racecircuits te verbeteren en bovendien in 2020 klaar is voor de meest ultieme test: meedoen aan de 24 uur van Le Mans, de zwaarste autorace ter wereld waarin niet de snelste auto wint maar de auto die de meeste ronden rijdt in 24 uur tijd. 

Deelnemers aan de race zullen het aantal reparaties en tankbeurten in de pitstraat zoveel mogelijk moeten beperken. Auto's zullen verder zo betrouwbaar en energiezuinig mogelijk moeten zijn. Tijdens de 'Grand Prix of Endurance and Efficiency', de bijnaam van Le Mans, zullen alleen de meest efficiënt rijdende auto's en teams met het grootste uithoudingsvermogen kans maken op de eindoverwinning. 

Shakedown in Zandvoort

De KP&T IM/e, het ontwikkelplatform van InMotion, zal hiervoor eerst nog wel de aandacht op zich moeten vestigen. Vooral door heel hard en energiezuinig te rijden en records te verbreken. De kansen om zo de enige startplek te bemachtigen in de speciale klasse voor innovatieve auto's, de Garage 56, zullen in dat geval immers aanzienlijk stijgen. De bouw van de KP&T IM/e zal verder de kennis en expertise moeten opleveren die nodig zijn voor de definitieve wagen waarmee InMotion de grote race hoopt te gaan rijden: de IM01, een hybride raceauto die elektrisch wordt aangedreven maar ook beschikt over een zogenaamde range-extender in de vorm van een brandstofmotor. De IM01 zal daarnaast over alle bruikbare technologieën beschikken die nu nog worden uitgetest in de KP&T IM/e. 

Een poging om in Zandvoort het ronderecord voor elektrische raceauto's te verbreken met raceprofs als Jan Lammers en Xavier Maassen achter het stuur, staat al voor later dit jaar gepland. Volgend jaar moet daar een ander record bijkomen, te weten de snelste ronde behaald door een elektrische raceauto op één van de moeilijkste racecircuits ter wereld: de Nürburgring Nordschleife. Voor het grote publiek is er echter eerst nog de zogenaamde shakedown in Zandvoort van 19 tot en met 21 augustus, het grote testweekend van de KP&T IM/e op het oudste en bekendste racecircuit van Nederland dat door iedereen gratis is te bezoeken.

Gerlach Delissen

App voor verzamelen data

Volgens Marc de Mol Moncourt (22), student Technische Bedrijfskunde aan de TU Eindhoven en pr-manager van InMotion, zal het publiek ook actief bij de shakedown worden betrokken door het aanbieden van een app. "Samen met onze partners Tele2 IoT, ICT Group en Tableaux Mediamakers hebben we een speciale applicatie ontwikkeld voor de tienduizend mensen die we in Zandvoort verwachten", zegt hij. "In de auto is hiervoor een apart kastje ingebouwd, waarin alle verkregen data worden opgeslagen. Die worden vervolgens rechtstreeks naar de cloud gestuurd. Van daaruit zijn ze weer beschikbaar voor onze engineers en gebruikers van de app."

Via de app kan het publiek allerlei data bekijken. Wat de verschillende temperaturen van bepaalde onderdelen van de wagen zijn bijvoorbeeld. Maar ook waar de auto zich op de baan bevindt of wat de snelheid van de auto is. "Zo hopen we een extra dimensie te creëren voor bezoekers van onze testdagen. Alle informatie over de auto zal verder via dataloggers worden opgeslagen, zodat deze ook weer te gebruiken zijn voor testen tijdens de volgende demodagen", aldus de Mol Moncourt.

Reinier Kleissen (23) is sinds september vorig jaar technisch manager bij InMotion. Zijn werk bestaat vooral uit het maken van technische constructies en het begeleiden van stagiairs. "In de praktijk ben ik volop bezig met de voltooiing van de wagen in de aanloop naar Zandvoort", zegt hij. "Concreet betekent dit dat ik vooral de elektrotechnische onderdelen van de auto ontwerp, bijvoorbeeld de zogenaamde kabelboom die alle elektronica in de auto met elkaar verbindt. Verder hou ik me bezig met IC-design, het ontwerpen van de chips die nodig zijn voor datacommunicatie. Eigenlijk hou ik me dus bezig met het hele technische designproces."

Marc de Mol Moncourt (links) met Reinier Kleissen (rechts) Gerlach Delissen
Marc de Mol Moncourt (links) met Reinier Kleissen (rechts)

Hoe anders is het bouwen van een elektrische Formule-auto in vergelijking met een gewone F1-auto? 

RK: "Heel anders. Je bent bijvoorbeeld niet aan allerlei regels gebonden. Die zijn er niet. Vergelijk je de voor- en achtervleugels dan zijn deze ook geheel anders ontworpen. De KP&T IM/e heeft  bijvoorbeeld een extreem grote achtervleugel. Bij gewone F1-auto's is dat door de uitgebreide regelgeving onmogelijk. Wat wij ook willen bereiken is door aanpassingen te doen uiteindelijk twee keer energiezuiniger te worden dan een normale F1-auto."

Waar bestaat de aandrijving van de wagen uit en hoe groot is de actieradius van de auto?

MdM: "Twee elektromotoren van elk 200 kilowatt. Die krijgen stroom van een accupakket van 130 kilo zwaar. Het maximaal vermogen ligt op zo'n 750 Volt en 400 Ampère. De actieradius ligt niet bijster hoog omdat we de auto echt ontwikkeld hebben op snelheid. Denk daarbij aan twee rondjes Zandvoort ofwel in totaal zo'n tien minuten tot een kwartiertje rijden."

De KP&T IM/e is een testplatform voor de volgende auto, de IM01, die in 2020 moet gaan meedoen aan de 24 uur van Le Mans. De IM01 moet een hybride auto worden en is dus niet volledig elektrisch? 

RK: "Dat klopt. Al hebben we nog geen honderd procent zekerheid hierover. Er zijn momenteel op dat gebied nog allerlei technieken die bedrijven aan het ontwikkelen zijn. Welk systeem het wordt, zal ook sterk afhangen van de combinatie waarmee we het meeste vermogen uit de auto zullen gaan halen. Dat wil zeggen de combinatie van een brandstofmotor met een accupakket voor elektrische aandrijving. De aandrijving zal gedeeltelijk ook anders zijn. Er zullen in elk geval twee keer zoveel elektromotoren in de IM01 zitten. Dus vier in plaats van twee. Elk wiel van de IM01 zal dan worden aangedreven door een aparte elektrische motor. In onze huidige testauto worden alleen de twee achterwielen los van elkaar aangedreven. Alles bij elkaar zal de IM01 ook een veel extremere auto worden. Eentje van 1100 pk aan vermogen en 950 kilo zwaar."

Elk jaar een hoger doel

Jullie wilden komend weekend in Zandvoort al gaan proberen om het ronderecord voor elektrische auto's te verbreken. Die poging gaat niet door. Waarom niet?

MdM: "Omdat we liever eerst nog de boel grondig willen uittesten en daar wat meer ruimte voor nodig hebben. We gaan nu wel de eerste shakedown doen. Dat betekent dat het publiek kan kennismaken met het hele project. De recordpoging in Zandvoort staat nu voor later dit jaar gepland. Volgend jaar hopen we daarna op de Nürburgring het ronderecord te verbeteren. Dat is wel een langere baan, wat weer een hoop nieuwe technische uitdagingen oplevert. Maar zo hebben we elk jaar weer een hoger doel."

Wat is het huidige ronderecord voor elektrische wagens in Zandvoort. En wat is jullie eigen doel?

MdM: "Dat staat op naam van studenten van de TU Delft die in november 2015 het ronderecord verbraken met de op waterstof rijdende Forze VI. Het huidige ronderecord staat nu op 2 minuten, 5 seconden en 450 milliseconden. Daar willen wij met onze poging flink onder duiken met een tijd van minder dan twee minuten."

Wat is eigenlijk het belangrijkste verschil tussen de Forze VI en de KP&T IM/e van InMotion?

MdM: "Het Formula Zero Team heeft een heel ander hoofddoel dan wij. Ons doel is om met een elektrisch aangedreven raceauto de 24 uur van Le Mans te gaan rijden. Het doel van het team van de TU Delft is om een wagen te ontwikkelen die op waterstof rijdt als brandstof voor de toekomst." 

De KP&T IM/e wordt nu al de snelste elektrische raceauto ter wereld genoemd. Maar hij zou nog geen meter hebben gereden. Hoe kan dat?

MdM: "Dat klopt. In Zandvoort zal de auto ook voor het eerst worden aangezet om een stukje te rijden op een circuit. De KP&T IM/e zal dan ook nog niet op topsnelheid rijden. De auto moet het gewoon doen. We zijn ook vooral nog bezig met testen. In hoeverre er onderdelen worden belast bij bepaalde snelheden weten we bijvoorbeeld nog niet. Je gaat er echter vanuit dat alles goed gaat, want technisch gezien is alles goed doorberekend. We gaan ook langzaam opbouwen. De testcoureurs zullen tijdens het testweekend elke dag een stukje harder gaan rijden. Op de laatste dag zal pas blijken hoe hard de wagen écht kan."

Formule Bio

De KP&T IM/e heeft ook een voorganger, de CO2-neutrale Formule Bio. Hoe zit dat?

MdM: "Het is allemaal ooit begonnen met drie studenten die in achttien maanden tijd aan de hogeschool van Utrecht voor een afstudeerstage een raceauto ontwikkelden. Dat was de Formule Bio in 2012. Eén van die studenten is daarna verder gaan studeren aan de TU Eindhoven. Hij heeft daar een master gedaan en koos vervolgens als afstudeerproject weer voor het bouwen van een raceauto, eentje die sneller en beter was dan alle andere raceauto's die op dat moment rondreden. Met acht man is hij vervolgens onderzoek gaan doen naar de bouw van zo'n auto. Uit deze auto is uiteindelijk het concept van de IM01 voortgekomen."

Jullie studententeam werd opgericht in 2014. Hoe ging het vervolg daarvan?

MdM: "Vanaf 2014 werd het team dagelijks door studenten gerund. Al hadden we feitelijk nog niks: geen locatie, geen sponsors, helemaal niets. Gaandeweg hebben we dat allemaal opgebouwd. In Helmond vonden we onderdak op het adres van de Automotive Campus. Het eerste jaar zijn we daar vooral bezig geweest met het maken van het chassis van de auto. Hier stond ook de Formule Bio. Daar zat veel vergaarde kennis in en het was zonde om deze niet te gebruiken. Die auto werd ook de basis van ons eigen testplatform. Vanuit Helmond zijn we ook serieus koers gaan zetten naar ons hoofddoel: het volbrengen van de 24 uur van Le Mans in 2020. Om dat mogelijk te maken, hebben we nu ook een grote groep aan sponsors." 

Op jullie site staan verschillende technologieën die jullie gaan gebruiken voor de IM01 en deels al werden gebruikt in de IM/e. Een ventilatiesysteem dat de auto op de weg drukt bijvoorbeeld. Dertig jaar geleden werd deze techniek, 'grondeffect' geheten, al toegepast in de F1-sport door Team Lotus. Maar deze werd ook snel weer in de ban gedaan. Waarom eigenlijk? 

RK: "Die techniek zorgde ervoor dat de auto als het ware aan de grond werd gezogen en daarmee veel meer grip op de weg kreeg. Maar niet elk team in de F1-sport beschikte over dezelfde techniek, waardoor het destijds ook weer snel is afgeschaft vanwege oneerlijke concurrentie. In de Garage 56-klasse van Le Mans zijn we echter geheel vrij van allerlei regeltjes. Dan kun je dit soort technieken ook weer gaan toepassen. Het zorgt er uiteindelijk ook voor dat de auto nog zuiniger wordt."

Sidepods en active flaps

Andere technieken die jullie willen toepassen zijn sidepods die gevormd zijn als omgekeerde vliegtuigvleugels en active flaps. Kun je daar iets meer over vertellen zonder teveel technisch jargon?

RK: "Sidepods zijn de zijkanten van de auto waarin de radiateurs voor de koeling verwerkt zijn. Die zorgen voor een zo optimaal mogelijke luchtstroming. Als je in de KP&T IM/e op dezelfde snelheid zou rijden als in een Formule 1-bolide, dan zou de KP&T IM/e tien keer aerodynamischer zijn dan de bolide. Active flaps zijn verder delen van de vleugels op de auto die in en uit kunnen schuiven of van hoek kunnen veranderen, net als verlengde vleugelstukken bij vliegtuigen. Na de start, als het vliegtuig versnelt, gaan de flaps weer naar binnen. Al deze technieken gebruiken we om de auto aerodynamischer te maken." 

Jullie hebben ook de monocoque verbeterd, het gedeelte waarin de coureur zit en de basis van het chassis. Klopt dat?

RK: "Dat klopt. Die heeft in de testauto een kogelachtige vorm gekregen om zo weer een optimale luchtstroming te bevorderen. De monocoque is verder een stuk lichter gemaakt tot een gewicht van circa zestig kilo. Er kunnen bovendien lange coureurs in zitten. Ook een coureur van twee meter lang kan zonder problemen in onze testauto rijden."

Drie in plaats van honderd ECU's

Jullie hebben verder zelf de software voor de auto ontwikkeld die de verschillende elektronische systemen en technologieën aan boord aansturen. Kun je daar iets over vertellen?

MdM: "Ja, die software wordt onder meer gebruikt voor het aansturen van de aerodynamica en de elektrische aandrijving van de auto. In een personenauto heb je voor het aansturen van elektronische onderdelen vaak meer dan honderd zogenaamde Electronic Control Units of ECU's zitten. Wij gebruiken er maar drie. Hoe minder ECU's, hoe kleiner namelijk de kans op technische problemen. Extra uitdagend daarbij is het feit dat deze systemen onder zeer zware omstandigheden - 24 uur op vol vermogen racen - moeten blijven werken. Met accupakketten die 750 Volt en 400 Ampère leveren, kan dat risico's opleveren die je moet zien te voorkomen. Bijvoorbeeld omdat er brand kan ontstaan." 

Jullie ECU's verhogen ook de betrouwbaarheid van de auto?

MdM: "Klopt. De software voor de ECU's is ontwikkeld in samenwerking met ICT Group, één van onze technische partners. Met behulp van ICT's Motar-toolbox kunnen we regelmodellen automatisch vertalen naar software. De tussenstap van het programmeren zelf is er uitgehaald. Dit levert een enorme tijdwinst op bij de ontwikkeling van de software en verkleint de kans op programmeerfouten. Zo kunnen we de betrouwbaarheid van ECU's verhogen en die van auto's in het algemeen."

Wat waren voor het team tot nog toe lastige klussen bij het bouwen van de testwagen?

RK: "Oei. We zijn heel veel dingen tegengekomen. Lastig was vooral de ophangingsgeometrie. Tijdens het ontwerpen daarvan weet je nog niet precies hoe de ophanging van het chassis gaat reageren tijdens de eerste testrit. Of hoe de totale 'handling' van de auto zal zijn. Ook het kiezen van een accupakket was lastig. Helaas is er geen grote database waarin je allerlei informatie kunt vinden  over dat waarmee je bezig bent. Vooral wat elektrisch racen betreft, is weinig data beschikbaar."  

Hoe belangrijk is de ontwikkeling van de snelste elektrische racewagen ter wereld voor de ontwikkeling van elektrische auto's in het algemeen?

MdM: "Erg belangrijk. Uit zo'n auto haal je heel veel data die interessant kan zijn voor de hele automotive industry. We laten ook steeds weer nieuwe technologieën zien die te gebruiken zijn. Een voorbeeld is de wielophanging. Die bestaat in onze auto uit onderdelen die in titanium geprint zijn en daarmee sterker zijn dan het gebruikelijke aluminium. Dat zijn dingen die nog nooit in de autoindustrie zijn toegepast. Het is allemaal nieuw en uniek. En daarmee zijn wij de eerste." 

De remmen Gerlach Delissen
De remmen
Detail van de brake bell Gerlach Delissen
Detail van de brake bell
Detail van de bracket met draagarm Gerlach Delissen
Detail van de bracket met draagarm
Auteur

Laurens Lammers is freelance journalist en schrijft veel over internettechnologie, internetcultuur en beginnende internetbedrijven.