Intohimo tekniikkaan ja moottoriurheiluun OWL Racing Team luottaa Phoenix Contactin vankkoihin pistoliittimiin.

Lemgossa sijaitsevassa TH OWL:n työpajassa yhdistyvät tekninen asiantuntemus ja intohimo kilpa-autoilua kohtaan: OWL Racing Teamin 35 opiskelijaa työstävät uutta suunnittelemaansa OWL 2.4 -sähkökilpa-autoa, jolla tiimi haluaa osallistua tämän vuoden Formula Student -kilpailuun.

Maailmanlaajuisessa suunnittelukilpailussa opiskelijat kehittävät ja rakentavat itsenäisesti sähkökäyttöisen kilpa-auton annettujen sääntöjen mukaisesti. Till Söffgenille, joka vastaa tänä vuonna Powertrain-alitiimistä, ei ole tärkeää vain tulos radalla, vaan myös auton jatkuva parantaminen. "Olemme melko pieni tiimi, ja muutaman opiskelijan voimin meidän on paitsi suunniteltava ja rakennettava kilpa-auto myös pidettävä se toimintakunnossa ja huollettava sitä. Siksi on ratkaisevan tärkeää, että käytämme kehitystyössämme vankkoja ja luotettavia komponentteja."

Sähkökäyttöisen kilpa-auton akku, joka painaa noin 70 kiloa ja jonka kapasiteetti on 6,4 kWh, on yksi erityisen monimutkaisista komponenteista kehitystyössä. Se koostuu kuudesta akkusegmentistä, joiden yhteenlaskettu jännite on 600 V. Yksi merkittävä muutos viime vuoden malliin verrattuna koskee akun pistoliitinjärjestelmää.

Tämä on ensimmäinen kerta, kun suunnittelutiimi on käyttänyt suunnittelussa Phoenix Contactin akkunapapistoliittimiä. Till Söffgen selittää päätöstä: "Tehorajamme on 80 kW eli noin 133 A. Tarvitsemme suorituskykyisen pistoliittimen, jonka täytyy myös kestää muutamia kytkentäkertoja." Pistoliittimet toimitetaan valmiiksi koottuina, ja ne on helppo asentaa. Pistoliittimiä on helppo käyttää jopa jännitetyökäsineillä, joita on käytettävä akkua käsiteltäessä. "Se on meille kaikin puolin järkevä järjestelmä", Söffgen tiivistää.

Valmistuksen ja käytön helppouden lisäksi OWL:n kilpatiimi keskittyy erityisesti turvallisuusnäkökohtiin. "Määräyksissä asetetaan tiettyjä turvallisuusvaatimuksia, jotka me täytämme helposti Phoenix Contactin akkunapapistoliittimillä", Söffgen selittää. Kosketussuojatut akkunavat ja mekaaninen koodaus varmistavat vaaditun turvallisuuden akkunapoja liitettäessä. Akustinen palaute kytkennän aikana takaa varman ja pitkäikäisen liitännän. "Pistoliittimet altistuvat radalla valtavalle tärinälle. Siksi on tärkeää, että liitos pitää tukevasti myös vaativissa olosuhteissa."

Akun pistoliittimien lisäksi akussa käytetään myös Phoenix Contactin dataliittimiä, jotka varmistavat akkusegmenttien turvallisen valvonnan. Sähköajoneuvojen pahin mahdollinen skenaario on tuttu: akku ylikuumenee ja aiheuttaa koko auton palamisen. Tämän estämiseksi OWL-kilpa-autotiimi panostaa akkukennojen jännitteen ja lämpötilan jatkuvaan valvontaan.

Akkusegmentti koostuu 432 pyöreästä litiumkennosta. Mittauselektroniikalla varustetut piirikortit valvovat kennoja. Arvot mitataan analogisessa muodossa ja siirretään sisäisesti board-to-board-pistoliittimen kautta piirikortille, jossa on valvonta-IC. "Board-to-board-pistoliittimien osalta valitsimme Phoenix Contactin FQ 2,54:n SMD-version. Meille oli tärkeää, että pistoliitin on luotettava ja kestävä, koska se korvaa myös erillisen pidikkeen ylemmälle piirikortille", Söffgen sanoo.

Jännitteenvalvonta-IC mittaa arvot ja lähettää ne CAN-väylän kautta pääpiirikortille. "Viemme CAN-väylän ja syöttöjännitteen kerran koko akun läpi." Tiimi käyttää tähän PTSM- piirikorttipistoliittimiä. "PTSM-pistoliittimillä on meille kolme keskeistä etua: ne ovat kompakteja, pinta-asennukseen soveltuvia, eikä niitä tarvitse liittää puristamalla", Söffgen perustelee valintaansa. Akun sisäinen CAN-väylä kulkee PTSM-liitäntään pääpiirikortissa, jossa tiedot analysoidaan. Ohjain tarkistaa, onko jännite tai lämpötila liian korkea, ja aktivoi tarvittaessa akussa olevat kontaktorit, jotta virran kulku pysähtyy ja auto kytkeytyy jännitteettömäksi.

Kaikki langat yhdistyvät akunhallintajärjestelmän pääpiirikortilla. Se muodostaa liitännän akun ja ajoneuvon muiden ohjausyksiköiden välille.

"Pääpiirikortin kehittäminen on yksi suurimmista haasteista", Söffgen kertoo. Mutta vain sisäisen kehittämisen avulla tiimi voi täyttää säännösten hyvin erityiset vaatimukset ja olla riittävän joustava reagoidakseen nopeasti esimerkiksi vikatilanteissa.

Kaksi Phoenix Contactin pyöröpistoliitintä muodostavat dataliitännän ajoneuvoon akun pääpiirikortilla. CAN-väylä ja 24 V:n syöttöjännite kulkevat pyöröpistoliittimien kautta. CAN-väyläjärjestelmä mahdollistaa merkittävästi vähäisemmät kaapeli- ja liitinmäärät, mikä pienentää painoa ja vähentää merkittävästi kaapelisarjaan liittyvää työtä. Näin esimerkiksi käyttökoneiston pääohjausyksikkö tai kuljettajan kojelauta vastaanottaa kaikki tiedot CAN-väylän kautta. "Käyttämällä valmiiksi koottuja CAN-kaapeleita säästämme paljon aikaa ja saamme myös puhtaan ja luotettavan ratkaisun", Söffgen vahvistaa.