Estabelecendo um novo recorde mundial com um carro de corrida elétrico: de 0 a 100 em 0,956 segundo

 (ethz.ch)
3 pontos por GN⁺ 2023-09-13 | 1 comentários | Compartilhar no WhatsApp
  • O carro de corrida elétrico mythen, criado por estudantes da ETH Zurich e da Lucerne University of Applied Sciences and Arts, quebrou o recorde mundial de aceleração de veículos elétricos ao completar 0→100km/h em 0,956 segundo
  • A tentativa do recorde foi realizada no Switzerland Innovation Park, em Duebendorf, na Suíça, e o carro alcançou 100km/h em uma distância de 12,3m; a piloto foi Kate Maggetti
  • O Guinness World Records confirmou a marca, reduzindo em mais de um terço o recorde de 1,461 segundo estabelecido pela equipe da University of Stuttgart em setembro de 2022
  • Os estudantes desenvolveram diretamente desde a PCB até o chassi e a bateria, e reduziram o peso do veículo para cerca de 140kg com carbono e estrutura honeycomb de alumínio, entregando 240kW, cerca de 326cv
  • Como a aderência logo na largada era decisiva, a equipe da AMZ desenvolveu um dispositivo de sucção que gruda o carro no chão, em vez da aerodinâmica convencional, cujo efeito aumenta apenas quando o carro ganha velocidade

Recorde de 0→100km/h concluído em 0,956 segundo

  • Os membros da Academic Motorsports Club Zurich, AMZ, dedicaram quase um ano de seu tempo livre à construção do carro elétrico mythen
  • Durante o desenvolvimento, alguns componentes falharam, e foi necessário redesenhar o projeto várias vezes
  • O Guinness World Records confirmou que o mythen bateu o recorde mundial de aceleração de veículo elétrico
  • As condições da tentativa de recorde foram as seguintes
    • Local: Switzerland Innovation Park, em Duebendorf, na Suíça
    • Distância: 12,3m
    • Velocidade: de 0 a 100km/h, ou seja, de 0 a 62.15mph
    • Tempo: 0,956 segundo
    • Piloto: Kate Maggetti
  • O recorde anterior, estabelecido pela equipe da University of Stuttgart em setembro de 2022, era de 1,461 segundo, e o mythen cortou mais de um terço desse tempo

Estrutura do veículo construída pelos próprios estudantes

  • Os principais componentes do mythen foram desenvolvidos pelos próprios estudantes e otimizados de acordo com sua função
    • PCB
    • Chassi
    • Bateria
  • Com o uso de carbono leve e estrutura honeycomb de alumínio, o peso do veículo foi reduzido para cerca de 140kg, ou 309 libras
  • Quatro motores de cubo de roda desenvolvidos pelos estudantes e um powertrain especial entregam 240kW, cerca de 326cv

Como garantiram aderência no momento da largada

  • Dario Messerli, responsável pela aerodinâmica na AMZ, considera que, em um recorde de aceleração, é tão importante quanto a potência transmitir a força ao solo de forma eficaz
  • Um carro convencional de Formula One usa aerodinâmica para pressionar o veículo contra o chão com asas traseiras ou dianteiras
  • Esse efeito aerodinâmico só passa a funcionar depois que o veículo atinge certa velocidade
  • Para obter forte aderência desde logo após a largada, a equipe da AMZ desenvolveu um dispositivo parecido com um aspirador de pó que suga o carro contra o chão

O recorde de aceleração de veículo elétrico volta para a Suíça

  • A AMZ já havia estabelecido o recorde mundial de aceleração de veículos elétricos duas vezes, em 2014 e 2016
  • Depois disso, a equipe da University of Stuttgart quebrou o recorde da AMZ
  • Com a nova marca do mythen, o recorde mundial de aceleração de veículos elétricos volta para a equipe suíça
  • Os estudantes da ETH Zurich estão confiantes de que não vão ceder esse recorde novamente tão cedo

As atividades da AMZ

  • A AMZ foi fundada em 2006 por estudantes da ETH Zurich
  • Cerca de 30 membros desenvolvem um novo carro de corrida todos os anos e participam de competições internacionais de design
  • Na Europa, essa competição é conhecida como Formula Student
  • No início, o grupo desenvolveu três veículos com motor a combustão, mas desde 2010 produz apenas carros de corrida totalmente elétricos
  • A AMZ oferece aos estudantes a oportunidade de aplicar na prática, em um ambiente tecnológico complexo, o conhecimento teórico aprendido em sala de aula
  • O clube é financeiramente independente e recebe apoio de vários patrocinadores e de universidades suíças

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1 comentários

 
GN⁺ 2023-09-13
Comentários do Hacker News

  • O nível de aderência necessário para fazer algo assim é impressionante. Parece que pegaram uma técnica antiga e criaram uma espécie de sucker car
    https://www.roadandtrack.com/motorsports/a32350/jim-hall-cha...
    Ainda é uma tecnologia legal, mas, se as entidades que homologam competições não atualizarem as regras, há uma grande chance de esses carros acabarem como feitos pontuais para se exibir

    • No Micromouse(https://en.wikipedia.org/wiki/Micromouse), dispositivos autônomos resolvem labirintos, e todos os competidores mais rápidos usam ventiladores para aumentar a aderência e ganhar velocidade
    • Há também o Brabham BT46 fan car, que chegou a correr de fato uma vez na F1. Correu uma vez e foi banido :-)
      https://youtu.be/B294RfWj1QE?si=jxYpIgwtH44at6Bq
    • Para quem se interessa por sucker cars, a volta do McMurtry Speirling, que estabeleceu o recorde de Goodwood, também deve ser interessante
      https://www.youtube.com/watch?v=5JYp9eGC3Cc
    • Esses carros vieram da Formula Student, que desde 2022 voltou a permitir o “efeito solo motorizado (powered ground effect)”, que antes era proibido
      Mas este carro tem bateria e trem de força atualizados além do que o regulamento permite, e também pode ter usado aquecedores de pneus ou borracha/adesivo na superfície de largada ou nos pneus
    • Curiosamente, este é um carro da Formula Student, a versão europeia da Formula SAE. Na Formula SAE, o efeito solo motorizado foi proibido há muito tempo, mas a Formula Student parece permiti-lo

  • Uma foto me marcou especialmente. No lugar onde deveria haver algo como um eixo transmitindo torque do motor para as rodas, havia apenas fios amarelos
    Eu sei que carros elétricos funcionam assim, mas, no contexto de um carro de corrida, deu para sentir muito claramente como a eletricidade opera de um jeito bem diferente da nossa intuição sobre o mundo. Fábricas antigas distribuíam potência a todos os cantos do prédio por meio de correias e eixos a partir de uma máquina a vapor central, e foram redesenhadas quando a eletricidade chegou
    Ao ver aquela foto, tive a sensação de que algo parecido já aconteceu ou está acontecendo agora. No trabalho, costumo enfatizar “tecnologia entediante” para não ficar correndo atrás de arco-íris, mas às vezes é bom lembrar que também existem verdadeiras pepitas de ouro. Caso contrário, minha fábrica vai continuar movida a vapor

    • O torque instantâneo que motores elétricos oferecem em relação a motores a combustão/transmissões tradicionais também é atraente, mas o mais útil talvez seja o controle de potência muito mais rápido possível em sistemas elétricos
      Carros elétricos conseguem fazer controle de tração com muito mais precisão, realizando coisas que parecem impossíveis. Em uma comparação de subida na neve entre vários Audis, compararam veículos a combustão e elétricos, mostrando como o controle de tração elétrico lida facilmente com situações de baixíssimo atrito difíceis de imaginar: https://www.youtube.com/watch?v=HJRRvHlvhAI
    • Isso me lembrou a Shop Smith, famosa por ferramentas domésticas de marcenaria em meados do século XX. O sistema conectava um único motor a várias ferramentas acopláveis, operando torno, serra de fita, serra de mesa etc., uma de cada vez
      Economizar espaço certamente era um atrativo, mas acho que o fato de precisar comprar apenas um motor elétrico também pesava bastante. Hoje, motores bons o suficiente para mudar a vida viraram componentes comuns, e motores feitos com precisão estão estabelecendo recordes mundiais de aceleração. É uma época incrível para se viver
    • Isso é verdade em certa medida, mas esta equipe usou especificamente motores de cubo, eliminando a necessidade de um eixo tradicional. Motores de cubo são conhecidos por serem ineficientes, por isso quase não são usados em carros elétricos a bateria comuns; normalmente, o motor é colocado perto do centro do eixo, como parte de um “e-axle”
      O carro desta equipe foi basicamente projetado com o único objetivo de acelerar, então eles puderam usar uma abordagem que dificilmente se veria em um carro que precisa manter velocidade ou rodar de forma eficiente. Uma ideia realmente brilhante
    • Um fato interessante: muitas instalações industriais modernas usam bastante ar comprimido para acionar dispositivos internos
      Em muitas instalações da Amazon, o compressor principal fica em algum ponto do local e mantém um grande reservatório cheio. O ar comprimido é distribuído por tubulações por toda a instalação[0] e aciona em malha aberta diversas peças móveis, produzindo aquele som característico de “psss”[1] quando os dispositivos se movem e liberam ar. Não são todos, mas uma boa parte dos dispositivos simples que precisam se mover rápido e com alguma força funciona assim
      Tudo é controlado por computador, e a eletricidade também tem um papel grande, mas a força motriz de fato vem do ar comprimido. Bem legal
      [0] Foi assim que os técnicos de controle do local me explicaram
      [1] https://www.youtube.com/watch?v=Y5Hf08XrI_A dá para ouvir especialmente bem por volta dos primeiros 30 segundos
    • Aqui, eles basicamente retiraram do processo a parte de “distribuir trabalho mecânico”
      É impressionante pensar que o movimento de sobe e desce dos cilindros de um carro — mais precisamente, o movimento forçado para cima e para baixo por pequenas explosões — se transforma em trabalho. Converter movimento rotativo em trabalho é um método antigo para a humanidade, e talvez não tenha um papel tão grande em um futuro em que iremos ao espaço

  • É impressionante, mas, para comparar, é cerca de metade da aceleração de um dragster Top Fuel, e eles também continuam ficando mais rápidos.
    O recorde atual de menor tempo e maior velocidade, de Brittany Force, está aqui: https://www.nhra.com/news/2022/brittany-force-sets-national-...
    Fez 0→338,43 mph em 3,665 segundos nos 1000 pés. Os carros ficaram rápidos demais para 1320 pés, então desde 2008 correm em 1000 pés.

    • Dragsters precisam ter o motor completamente desmontado em quase toda corrida, e é comum explodirem em enormes bolas de fogo.
    • A aceleração máxima é de 8G; ao frear com paraquedas, desaceleram até -6G. A potência é de 11.000 cv.
    • É impressionante que o elétrico faça 0→60 mph em cerca de 0,9 s, enquanto um Top Fuel faz em cerca de 0,4 s.
    • Fico curioso para saber qual seria o resultado se tivessem que fazer 10 corridas com o mesmo conjunto motriz. Acho que ficaria muito mais parecido.
    • Tenho a impressão de que carros elétricos acabarão vencendo qualquer dragster, já que o torque máximo vem instantaneamente.

  • É especialmente impressionante considerando que o recorde anterior era de 1,461 segundos. Não é comum ver um recorde ser quebrado por uma margem tão grande.

  • Acho que esses motores de cubo são o futuro. Dá para usar o espaço sob o carro para mais baterias, eliminar a complexidade de eixos de transmissão e juntas universais, e permitir que o software faça controle total de tração.
    O tempo de projeto de novos veículos também diminui. É quase como se bastasse ligar cabos de energia e dados às rodas para ter um veículo, e também é o primeiro passo rumo a uma frenagem totalmente elétrica.
    A desvantagem é o aumento da massa não suspensa. Mas os motores modernos estão ficando cada vez mais leves. Sem eixos de transmissão, talvez se tornem possíveis movimentos ousados, como as rodas se moverem para dentro e para fora para evitar buracos, ou ajustar dinamicamente a cambagem de acordo com a estrada em que se está rodando.

    • Um dos motivos pelos quais motores modernos ficam mais leves é que podem usar rotores menores para gerar menos torque e compensar com rotações mais altas. Em motores de cubo isso não é possível.
    • Fico pensando se a força centrífuga poderia ser usada para algo útil. Por exemplo, haveria alguma vantagem em comprimir melhor as placas das células de bateria?

  • Fiquei curioso para saber como isso se compararia a motocicletas, e não sabia que as motos de produção atuais não são muito mais rápidas que hipercarros modernos. A moto mais rápida também é registrada em 2,2 segundos[1]
    Mesmo deixando de lado supercarros de um milhão de dólares, um carro como o Porsche 911 Turbo S 2020 faz 2,1 segundos[2]
    Sei que carros da Tesla ou da Lucid também são absurdamente rápidos, mas, pelo que sei, todos os tempos de 0→60 divulgados incluem rollout.
    [1]https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_fastest_production_mot...
    [2]https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_fastest_production_car...

    • Carros projetados para alta velocidade têm uma grande vantagem sobre motocicletas. Eles capturam downforce, aumentando drasticamente o atrito entre pneus e asfalto, e conseguem aplicar mais força antes de perder aderência e patinar.
      Motocicletas são fortes em relação potência/peso, mas não conseguem usar tudo isso, porque, se aplicarem toda essa força, a roda simplesmente patina.
      Achei realmente fascinante saber que um dos maiores avanços nas corridas de solução de labirintos foi colocar um ventilador dentro do pequeno “rato” para empurrá-lo para baixo e aumentar a aderência das rodas.
      https://hackaday.com/2008/11/26/vacuum-micromouse/
      Explicação detalhada da corrida de labirinto pelo Veritasium: https://www.youtube.com/watch?v=ZMQbHMgK2rw
    • Vídeo comparando uma moto de MotoGP com o Rimac Nevera
      https://youtu.be/_3868Dnogrk?si=o4rkjjOcdHIBSbMt

  • Fico me perguntando qual é o papel do piloto nesse tipo de veículo. Além de colocar uma pessoa dentro do carro e adicionar peso, será que há muito a fazer de fato?
    É uma pergunta séria, e talvez ignorante. Pergunto porque tudo acontece em menos de 1 segundo. Não parece haver marchas para trocar nem curvas para fazer, então não sei o que o piloto faz.

    • Acho que, se não houver uma pessoa dentro do carro, dificilmente seria reconhecido como recorde mundial.
      Não sou engenheiro mecânico, mas me parece definitivamente possível fazer um dispositivo sem pessoa a bordo chegar de 0→100 em menos de 1 segundo.
    • Com uma pessoa a bordo, os riscos aumentam e também surge certo grau de responsabilidade. Caso contrário, não seria apenas um míssil que precisa de algum nível de contato com o solo?
    • É uma pergunta válida, mas, no fim, esportes humanos são sobre humanos. Ver robôs competindo entre si é menos interessante, embora eu também goste disso, claro.
    • Acho que o esporte do automobilismo seria muito menos interessante sem a variável de um humano com habilidades específicas operando o veículo. Tenho minhas dúvidas se o público acharia tão interessante ver carros correndo no piloto automático. Ainda assim, seria bem legal.
    • Os carros da AMZ também são capazes de direção autônoma. Na verdade, nos últimos anos eles estiveram entre as principais equipes na categoria autônoma.
      Talvez fosse uma exigência dessa categoria de recorde do Guinness, ou talvez eles simplesmente não quisessem se preocupar também com o software.

  • A parte central é que “para garantir uma forte aderência logo após a largada, a equipe da AMZ desenvolveu uma espécie de aspirador de pó que mantém o veículo preso ao solo por sucção”
    Agora que a aderência é o fator limitante, recordes de aceleração melhores virão de uma aderência melhor

    • No desempenho automotivo, a aderência sempre foi um fator limitante
      O motivo pelo qual um Civic Type R consegue tempos de volta melhores que supercarros exóticos do início dos anos 2010 é que os compostos modernos de pneus para uso em vias públicas aderem tão bem quanto os pneus slick de corrida daquela época. Hoje, quando aquecidos, pneus de corrida literalmente grudam no asfalto, então o coeficiente de atrito estático é maior que 1
    • Algo parecido aconteceu na F1 em 1978: https://en.wikipedia.org/wiki/Brabham_BT46
      Funcionava tão bem que, naturalmente, foi proibido rapidamente

  • É uma aceleração de quase 3G. Impressionante

    • Fiz uma conta à mão de memória. 3,6 km/h = 1 m/s, e 1g = 9,8 m/s²
      Portanto, 100 km/h são 27,8 m/s. Se essa velocidade é atingida em 0,956 segundo, a aceleração média é 29,1 m/s²; dividindo isso por 9,8 m/s², dá 2,96g
    • Pela calculadora[1], parece algo em torno de 3,5G. Só por diversão, se considerarmos a força que um piloto consegue suportar por 2 segundos, o limite deve ficar perto de 0,35 segundo
      Em 0,3 segundo seriam cerca de 11G, nível suficiente para matar uma pessoa. Todos os números são de buscas rápidas
      Se o carro conseguisse manter 9G por 2 segundos, chegaria a cerca de 635 km/h
    • É um nível parecido com o brinquedo Gravitron, popular em feiras

  • Vi muitos testes de aceleração de carros no YouTube (graças à COVID), e os elétricos, especialmente os que usam downforce a vácuo artificial, estão chegando a limites que parecem impossíveis
    Motoristas com menos treinamento parecem ter funções básicas, como falar, temporariamente afetadas pela aceleração
    Mas isso pode parecer fraco em comparação com os testes repetidos de aceleração e desaceleração que John Stapp enfrentou: https://en.wikipedia.org/wiki/John_Stapp
    Não encontrei a velocidade dele no ponto de 1 segundo, mas a Wikipédia diz que, em 3 de janeiro de 1955, ele acelerou por 2.800 pés (850 m) até 632 mph (1.017 km/h) durante 5 segundos, depois deslizou por 0,5 segundo e parou em 1,4 segundo. Dizem que a pista tinha 3.500 pés (1.100 m)