Reference
23.08.2024

Med en passion for teknologi og motorsport OWL Racing Team er afhængig af robuste tilslutningsstik fra Phoenix Contact.

Orange tilslutningsstik med sikker tilslutningsflade foran en batterienhed

Resumé

I hjertet af det østlige Westfalen, en region, der er kendt for sin teknologiske innovation, arbejder et hold studerende fra TH OWL på at udvikle deres nye elektriske racerbil til deltagelse i Formula Student. Robuste tilslutningsstik fra Phoenix Contact bruges for første gang i batteriet.

Till Söffgen bag den røde ramme på racerbilen

Till Söffgen arbejder hos Phoenix Contact og er en del af racerholdet på det tekniske universitet i Lemgo

Pålidelighed tæller på racerbanen

I TH OWL-værkstedet i Lemgo er der en håndgribelig kombination af teknisk ekspertise og passion for væddeløb: De 35 studerende i OWL Racing Team arbejder på deres nye design - OWL 2.4 e-racerbilen, som teamet ønsker at deltage i dette års Formular Student med.

I den globale designkonkurrence udvikler og bygger de studerende selvstændigt en elektrisk racerbil i henhold til et givet regelsæt. For Till Söffgen, som er ansvarlig for Subteam Powertrain i år, er det ikke kun resultatet på banen, der tæller, men også den løbende forbedring af deres bil. "Vi er et ret lille hold, og med kun få studerende skal vi ikke kun designe og bygge racerbilen, men også holde den kørende og vedligeholde den. Derfor er det afgørende for os at bruge robuste og pålidelige komponenter i vores udvikling."

To hænder trykker kontakterne ind på batteripolerne

Tryk og montér: Batteristikkene anbefales også til brug på racerbaner

Ny tilslutningsteknik til batteriet

Den elektriske racerbils batteri, som vejer omkring 70 kg og har en kapacitet på 6,4 kWh, er en af de særligt komplekse komponenter i udviklingen. Den består af seks batterisegmenter, som tilsammen når en samlet spænding på 600 V. En af de bemærkelsesværdige ændringer i forhold til sidste års model vedrører batteriets tilslutningssystem.

Det er første gang, at konstruktionsteamet har designet batteripoltilslutningsstik fra Phoenix Contact. Till Söffgen forklarer beslutningen: "Vi har en effektgrænse på 80 kW, dvs. omkring 133 A. Vi har brug for et højtydende stik, som også kan være tilsluttet i flere cyklusser." Konnektorerne leveres færdigsamlede og kan nemt installeres. Selv med højspændingshandsker, som man skal have på, når man arbejder på batteriet, er stikkene stadig nemme at betjene. "Et allround fornuftigt system for os," opsummerer Söffgen.

Ud over den nemme fremstilling og betjening har racerholdet fra OWL især fokuseret på sikkerhedsaspektet. "Forskrifterne stiller visse krav til sikkerhed, som vi ganske enkelt opfylder med batteripoltilslutningsstikkene fra Phoenix Contact", forklarer Söffgen. Berøringsbeskyttede batteripoler og mekanisk kodning sikrer den nødvendige sikkerhed ved tilslutning af batteripoler. Akustisk feedback, når du sætter stikket i, sikrer en sikker og langvarig forbindelse. "Tilslutningsstikkene udsættes for enorme vibrationer på banen. Det er derfor vigtigt, at forbindelsen holder sikkert, selv under krævende forhold."

Printkortstik imellem grønne printkort

Printkortstikkene giver først og fremmest fordele med hensyn til brugervenlighed

Sikker overvågning

Ud over batteristikkene bruges der også datastik fra Phoenix Contact i batteriet for at sikre en sikker overvågning af batterisegmenterne. Det værst tænkelige scenarie for elkøretøjer er velkendt: Batteriet overopheder og får hele bilen til at brænde. For at forhindre dette er OWL Racing Team afhængig af kontinuerlig overvågning af battericellernes spænding og temperatur.

Et batterisegment består af 432 runde litiumceller. Printkort med måleelektronik overvåger cellerne. Værdierne aflæses analogt og overføres internt via et board-to-board-tilslutningsstik til printkortet med overvågnings-IC'en. "Til board-to-board-tilslutningsstikkene valgte vi SMD-versionen af FQ 2,54 fra Phoenix Contact. Det var vigtigt for os, at tilslutningsstikket var pålideligt og robust, da det også erstatter en separat holder til det øverste printkort," siger Söffgen.

Spændingsovervågnings-IC'en måler værdierne og sender dem til hovedprintkortet via CAN-bussen. "Vi trækker CAN-bussen og en forsyningsspænding én gang gennem hele batteriet." Teamet bruger PTSM printkortstik til dette. "PTSM-tilslutningsstikkene har tre vigtige fordele for os: De er kompakte, SMT-kompatible, og vi behøver ikke at krympe dem," siger Söffgen som forklaring på sit valg. Batteriets interne CAN-bus går til en PTSM-forbindelse på hovedprintkortet, hvor dataene analyseres. Kontrolleren kontrollerer, om en spænding eller temperatur er for høj, og aktiverer om nødvendigt kontaktorer i batteriet, så strømmen stoppes, og bilen bliver strømløs.

Et lilla kabel forbinder en sort kontrolboks - racerbilens røde konstruktionsramme kan ses i den slørede baggrund

Køretøjets styreenhed er integreret i det overordnede kommunikationssystem via CAN-bus

Hjertet i batteriet

Alle trådene samles på batteristyringssystemets hovedprintkort. Den udgør grænsefladen mellem batteriet og andre styreenheder i køretøjet.

"At udvikle hovedprintkortet er en af de største udfordringer," forklarer Söffgen. Men kun gennem egenudvikling kan teamet opfylde de meget specifikke krav i reglerne og have den nødvendige fleksibilitet til at reagere hurtigt i tilfælde af f.eks. en fejl.

To rundstik fra Phoenix Contact udgør datagrænsefladen til køretøjet på batteriets hovedprintkort. CAN-bussen og en 24 V-forsyningsspænding løber via rundstikkene. CAN-bussystemet muliggør en betydelig reduktion i antallet af kabler og stik, hvilket reducerer vægten og reducerer arbejdet med ledningstræet betydeligt. For eksempel modtager hovedstyreenheden til motorstyring eller instrumentbrættet til føreren alle data via CAN-bus. "Ved at bruge færdigkonfektionerede CAN-kabler sparer vi ikke kun en masse tid, men får også en ren og pålidelig løsning," bekræfter Söffgen.

Foranstaltninger til EMC-beskyttelse

Rundstikkene er en del af en pakke med foranstaltninger til at reducere EMC-interferens, som teamet har lanceret i denne sæson. "Med KEB F6-inverteren er der installeret kraftig effektelektronik på omkring 80 kW i køretøjet, hvilket naturligvis skaber en masse interferens", forklarer Söffgen. Derfor var der gentagne problemer med CAN-bussen sidste år.

Dette problem skal nu løses ved hjælp af forskellige tiltag. Dette omfatter galvanisk adskillelse af CAN-netværket på printkortet og dets egen strømforsyning via rundstikket. "Forbindelsessystemet kombineret med de matchende afskærmede kabler giver os en meget ren, allround skærmtilslutning og gør det muligt for os at beskytte bilen mod interferens på den bedst mulige måde," siger Söffgen.

Konklusion

Racerteamet fra det østlige Westfalen er optimistisk med hensyn til den kommende racersæson: Batteriets pålidelighed er blevet væsentligt forbedret med tilslutningsstikkene fra Phoenix Contact. Når alt kommer til alt, handler student-formularen ikke kun om positionering på banen, men også om sikker konstruktion af køretøjet.

"Hvis vi klarer den tekniske inspektion, deltager i løbet og kommer i mål, har vi opnået meget," siger Söffgen. "Men vigtigere for os end selve løbet er det fælles arbejde med bilen og friheden til at afprøve vores egne idéer - det er ret fedt."

Forfatter: Thorsten Sienk

E-mail:

Kom i kontakt med vores eksperter

"Vi vil med glæde rådgive dig om All Electric Society og sektorkobling."

Yderligere bidrag