S vášní pro technologie a motoristický sport Závodní tým OWL spoléhá na robustní konektory od společnosti Phoenix Contact.

V dílně TH OWL v Lemgu se hmatatelně snoubí technické znalosti s vášní pro závodění: 35 studentů závodního týmu OWL pracuje na své nové konstrukci – závodním elektromobilu OWL 2.4, se kterým se chce tým zúčastnit letošního ročníku závodu Formular Student.

V celosvětové konstrukční soutěži studenti samostatně vyvíjejí a staví závodní elektromobil podle předem stanovených pravidel. Pro Tilla Söffgena, který letos vede Subteam Powertrain, není důležitý jen výsledek na trati, ale také neustálé zlepšování vozu. „Jsme spíše malý tým a jen s několika studenty musíme nejen navrhnout a zkonstruovat závodní vůz, ale také jej udržovat v provozu a provádět jeho údržbu. Proto je pro nás zásadní, abychom při vývoji používali robustní a spolehlivé komponenty.“

Baterie závodního elektromobilu, která váží přibližně 70 kg a má kapacitu 6,4 kWh, je jednou z obzvláště složitých součástí vývoje. Skládá se ze šesti segmentů baterie, které společně dosahují celkového napětí 600 V. Jedna z významných změn oproti loňskému modelu se týká systému konektorů v baterii.

Je to poprvé, co konstrukční tým v návrhu použil konektory pólů baterie od společnosti Phoenix Contact. Till Söffgen vysvětluje toto rozhodnutí: „Máme limit výkonu 80 kW, tj. přibližně 133 A. Potřebujeme vysoce výkonný konektor, který umožňuje opakované zapojení.“ Konektory se dodávají kompletně osazené a jejich instalace je snadná. I v rukavicích pro práci s vysokým napětím, které je nutné při práci s baterií používat, se s konektory snadno manipuluje. „Je to pro nás po všech stránkách rozumný systém,“ rekapituluje pan Söffgen.

Kromě snadné výroby a ovládání se závodní tým OWL zaměřuje zejména na bezpečnostní hledisko. „Předpisy stanovují určité požadavky na bezpečnost, které s konektory pólů baterie od společnosti Phoenix Contact prostě plníme,“ vysvětluje pan Söffgen. Póly baterie s ochranou proti dotyku a mechanické kódování zajišťují potřebnou bezpečnost při připojování pólů baterie. Díky akustické odpovědi při zasunutí je zajištěno bezpečné a dlouhodobé připojení. „Konektory jsou na trati vystaveny extrémním vibracím. Proto je důležité, aby připojení bezpečně fungovalo i v náročných podmínkách.“

Kromě konektorů baterie jsou v baterii použity také datové konektory od společnosti Phoenix Contact, které zajišťují spolehlivé monitorování segmentů baterie. Nejhorší scénář u elektromobilů je dobře znám: Baterie se přehřeje a celé auto shoří. Aby se tomu předešlo, spoléhá závodní tým OWL na nepřetržité monitorování napětí a teploty článků baterie.

Jeden segment baterie se skládá ze 432 kulatých lithiových článků. Desky plošných spojů s měřicí elektronikou monitorují články. Hodnoty jsou snímány v analogové podobě a interně přenášeny přes board to board konektor do desky plošných spojů monitorovacím integrovaným obvodem. „U board to board konektorů jsme zvolili SMD verzi FQ 2.54 od společnosti Phoenix Contact. Bylo pro nás důležité, aby byl konektor spolehlivý a robustní, protože nahrazuje i samostatný držák horní desku plošných spojů,“ říká pan Söffgen.

Integrovaný obvod pro monitorování napětí měří hodnoty a přenáší je na hlavní desku plošných spojů přes sběrnici CAN. „Jednou protáhneme sběrnici CAN a napájecí napětí celou baterií.“ Tým k tomu používá konektory desek plošných spojů PTSM. „Konektory PTSM mají pro nás tři klíčové výhody: Jsou kompaktní, lze je použít pro SMT a nemusíme je lisovat,“ vysvětluje pan Söffgen své rozhodnutí. Interní sběrnice CAN baterie vede do konektoru PTSM na hlavní desce plošných spojů, kde probíhá analýza dat. Řídicí jednotka kontroluje, zda nedochází k překročení napětí nebo teploty, a v případě potřeby aktivuje stykače v baterii tak, aby se přerušil tok proudu a vůz se odpojil od napájení.

Všechny nitky se sbíhají na hlavní desce plošných spojů systému správy baterie. Tvoří rozhraní mezi baterií a ostatními řídicími jednotkami vozidla.

„Jednou z největších výzev je vývoj hlavní desky plošných spojů,“ vysvětluje pan Söffgen. Ale pouze díky vlastnímu vývoji může tým splnit velmi konkrétní požadavky předpisů a mít potřebnou flexibilitu, aby mohl rychle reagovat například v případě výskytu chyby.

Dva kulaté konektory od společnosti Phoenix Contact tvoří datové rozhraní s vozidlem na hlavní desce plošných spojů baterie. Sběrnice CAN a napájecí napětí 24 V jsou vedeny přes kulaté konektory. Systém sběrnice CAN umožňuje výrazně snížit počet kabelů a konektorů, což snižuje hmotnost a výrazně snižuje náročnost práce na kabelovém svazku. Například hlavní řídicí jednotka pro ovládání pohonu nebo přístrojová deska pro řidiče přijímají všechna data přes sběrnici CAN. „Použitím předem osazených kabelů CAN ušetříme nejen spoustu času, ale získáme také jednoduché a spolehlivé řešení,“ potvrzuje pan Söffgen.