Met passie voor techniek en motorsport Het raceteam van OWL kiest voor robuuste connectoren van Phoenix Contact.

In de werkplaats van TH OWL in Lemgo is de combinatie van technische knowhow en passie voor racen merkbaar: de 35 studenten van het OWL Racing Team zijn druk bezig met hun nieuwe constructie – de OWL 2.4 e-raceauto, waarmee het team dit jaar wil deelnemen aan de Formule Student.

Bij de wereldwijde constructiewedstrijd ontwikkelen en bouwen de leerlingen zelfstandig een elektrische raceauto volgens een voorgeschreven set regels. Voor Till Söffgen die dit jaar de leiding heeft over het subteam Powertrain, is het niet alleen het resultaat op het circuit dat telt, maar ook de voortdurende verbetering van hun auto. "We zijn een vrij klein team en we moeten met slechts een paar studenten niet alleen de raceauto ontwerpen en bouwen, maar hem ook aan de praat houden en servicen. Daarom is het voor ons van cruciaal belang om voor onze ontwikkelingen robuuste en betrouwbare componenten te gebruiken."

De accu van de elektrische raceauto, die ongeveer 70 kg weegt en een capaciteit heeft van 6,4 kWh, is één van de zeer complexe onderdelen in de ontwikkeling. Deze bestaat uit zes batterijsegmenten die samen een totale spanning van 600 V bereiken. Een van de opvallende veranderingen ten opzichte van het model van vorig jaar betreft het connectorsysteem in de accu.

Dit is de eerste keer dat het constructieteam accupool-connectoren van Phoenix Contact bij het design heeft betrokken. Till Söffgen legt de beslissing uit: "We hebben een vermogenslimiet van 80 kW, dus circa 133 A. Daarom hebben we een krachtige connector nodig, die ook voor enkele cycli kan worden aangesloten." De connectoren worden volledig geconfectioneerd geleverd en kunnen gemakkelijk worden ingebouwd. Zelfs met hoogspanningshandschoenen, die je moet dragen wanneer je aan de accu werkt, zijn de connectoren nog steeds gemakkelijk te bedienen. "Voor ons op alle fronten een nuttig systeem", vat Söffgen samen.

Naast het productie- en bedieningsgemak is het raceteam van OWL vooral gefocust op het veiligheidsaspect. "De regelgeving stelt bepaalde eisen aan de veiligheid, waaraan we met de accupool-connectoren van Phoenix Contact eenvoudig voldoen", legt Söffgen uit. Tegen aanraken beveiligde accupool en een mechanische polarisatie zorgen voor de vereiste veiligheid bij het aansluiten van accupolen. Door een akoestische feedback bij het steken wordt u een veilige en langdurige verbinding gerealiseerd. "De connectoren worden op het circuit blootgesteld aan enorme trillingen. Daarom is het belangrijk dat de aansluiting, zelfs onder veeleisende omstandigheden, goed blijft zitten."

Naast de accuconnectoren worden in de accu ook dataconnectoren van Phoenix Contact gebruikt voor een veilige bewaking van de batterijsegmenten. Het worst-case-scenario voor elektrische voertuigen is bekend: de accu raakt oververhit en de volledige auto brandt uit. Om dit te voorkomen kiest het OWL-raceteam voor een continue bewaking van de spanning en temperatuur van de batterijcellen.

Eén batterijsegment bestaat uit 432 ronde lithium-cellen. Printplaten met meetelektronica bewaken de cellen. De waarden worden analoog afgetapt en intern, via een board-to-board connector aan de printplaat met het bewakings-IC doorgegeven. "Voor de board-to-board connectoren kozen we voor de SMD-uitvoering van de FQ 2,54 van Phoenix Contact. Voor ons was het belangrijk dat de connector betrouwbaar en robuust is, omdat deze ook een aparte houder voor de bovenste printplaat vervangt", zegt Söffgen.

Het spanningsbewakings-IC meet de waarden en stuurt ze via de CAN-bus door naar de hoofdprintplaat. "We trekken de CAN-bus en een voedingsspanning één keer door de gehele accu." Het team gebruikt hiervoor PTSM-printplaatconnectoren. "De PTSM-connectoren hebben voor ons drie essentiële voordelen: ze zijn compact, geschikt voor SMT en we hoeven ze niet te crimpen", legt Söffgen zijn keuze uit. De interne CAN-bus van de accu werkt op een PTSM-aansluiting op de hoofdprintplaat, waar de gegevens worden geanalyseerd. De controller kijkt of een spanning of temperatuur te hoog is en stuurt dan evt. contactoren in de accu aan, zodat de stroomtoevoer stopt en de auto spanningsloos wordt.

Op de hoofdprintplaat van het accumanagementsysteem komen alle draden samen. Deze vormt de interface tussen de accu en andere besturingsapparaten in het voertuig.

"Het ontwikkelen van de hoofdprintplaat is één van de grootste uitdagingen", legt Söffgen uit. Maar alleen door het systeem intern te ontwikkelen kan het team voldoen aan de zeer specifieke eisen van de regelgeving en de nodige flexibiliteit hebben om snel te reageren, bijv. in geval van een storing.

Twee ronde connectoren van Phoenix Contact vormen op de hoofdprintplaat van de accu de gegevensinterface met het voertuig. Via de ronde connectoren lopen de CAN-bus en een voedingsspanning van 24 V. Het CAN-bussysteem maakt een aanzienlijke vermindering van het aantal kabels en connectoren mogelijk, wat het gewicht verlaagt en het werk aan de kabelboom aanzienlijk vermindert. Het hoofdbesturingsapparaat voor de aandrijfbesturing of het dashboard voor de bestuurder ontvangen via de CAN-bus bijv. alle gegevens. "Door voorgeconfectioneerde CAN-kabels te gebruiken, besparen we niet alleen veel tijd, maar hebben we ook een schone en betrouwbare oplossing", bevestigt Söffgen.