Pasja do technologii i sportów motorowych OWL Racing Team stawia na solidne złącza firmy Phoenix Contact.

W warsztacie Politechniki OWL w Lemgo istnieje namacalne połączenie wiedzy technicznej i pasji do wyścigów: 35 studentów OWL Racing Team pracuje nad swoim nowym projektem - e-bolidem OWL 2.4, z którym zespół chce wziąć udział w tegorocznej Formule Student.

W światowym konkursie projektowym uczniowie samodzielnie projektują i budują elektryczny samochód wyścigowy zgodnie z określonym regulaminem. Dla Tilla Söffgena, który w tym roku jest odpowiedzialny za grupę Powertrain, liczy się nie tylko wynik na torze, ale także ciągłe ulepszanie samochodu. „Jesteśmy raczej małym zespołem liczącym zaledwie kilku studentów, który musi nie tylko zaprojektować i zbudować samochód wyścigowy, ale także zapewnić jego bieżącą obsługę techniczną. Dlatego też kluczowe znaczenie ma dla nas stosowanie solidnych i niezawodnych komponentów w naszych projektach”.

Akumulator elektrycznego samochodu wyścigowego, który waży około 70 kg i ma pojemność 6,4 kWh, jest jednym z najbardziej złożonych komponentów w fazie konstrukcji. Składa się z sześciu segmentów, które razem osiągają całkowite napięcie 600 V. Jedna z zauważalnych zmian w porównaniu do zeszłorocznego modelu dotyczy systemu złączy w akumulatorze.

Zespół konstrukcyjny zastosował tu ostatnio złącza akumulatorowe Phoenix Contact. Till Söffgen wyjaśnia tę decyzję: „Mamy limit mocy 80 kW, czyli około 133 A. Potrzebujemy mocnego złącza, które można również podłączyć przez kilka cykli”. Złącza są dostarczane w pełni zmontowane i można je łatwo zainstalować. Nawet w rękawicach wysokonapięciowych, które należy nosić podczas pracy przy akumulatorze, złącza są nadal łatwe w obsłudze. „Dla nas jest to naprawdę rozsądny system”, podsumowuje Söffgen.

Oprócz łatwości produkcji i obsługi, zespół wyścigowy OWL szczególnie koncentruje się na aspekcie bezpieczeństwa. „Regulamin określa pewne wymagania w zakresie bezpieczeństwa, które spełniamy dzięki złączom akumulatorowym Phoenix Contact”, wyjaśnia Söffgen. Zabezpieczenie przeciwporażeniowe i kodowanie mechaniczne zapewniają wymagane bezpieczeństwo podczas podłączania biegunów akumulatora. Sygnał akustyczny podczas podłączania zapewnia bezpieczne i długotrwałe połączenie. „Złącza są narażone na ogromne wibracje na torze. Dlatego ważne jest, aby połączenie było bezpieczne nawet w wymagających warunkach”.

Oprócz złączy akumulatora, zastosowano również złącza do transmisji danych firmy Phoenix Contact, zapewniające bezpieczne monitorowanie segmentów akumulatora. Najgorszy scenariusz dla pojazdów elektrycznych jest dobrze znany: akumulator przegrzewa się i powoduje spalenie całego samochodu. Aby temu zapobiec, OWL Racing Team zastosował ciągłe monitorowanie napięcia i temperatury ogniw akumulatora.

Segment baterii składa się z 432 okrągłych ogniw litowych. Płytki drukowane z elektroniką pomiarową monitorują ogniwa. Wartości są mierzone w postaci analogowej i przesyłane wewnętrznie przez złącze typu płytka-płytka do płytki drukowanej z układem IC monitorującym. „W przypadku złączy typu płytka-płytka zdecydowaliśmy się na wersję SMD FQ 2,54 Phoenix Contact. Ważne było dla nas, aby złącze było niezawodne i wytrzymałe, ponieważ zastępuje ono również oddzielny uchwyt dla górnej płytki drukowanej”, mówi Söffgen.

Układ IC monitorujący napięcie mierzy wartości i przesyła je do płyty głównej za pośrednictwem magistrali CAN. „Magistrala CAN i napięcie zasilania przechodzą przez całą baterię”. Zespół wykorzystuje do tego złącza PTSM do PCB. „Złącza PTSM mają dla nas trzy kluczowe zalety: są kompaktowe, nadają się do montażu SMT i nie musimy ich zaciskać”, mówi Söffgen, wyjaśniając swój wybór. Wewnętrzna magistrala CAN akumulatora biegnie do złącza PTSM na głównej płytce drukowanej, gdzie dane są analizowane. Kontroler sprawdza, czy napięcie lub temperatura nie są zbyt wysokie i w razie potrzeby uruchamia styczniki w akumulatorze, aby zatrzymać przepływ prądu i odłączyć samochód od zasilania.

Wszystkie wątki łączą się na głównej płytce drukowanej systemu zarządzania baterią. Stanowi ona interfejs między baterią i innymi urządzeniami sterującymi w pojeździe.

„Stworzenie głównej płytki drukowanej jest jednym z największych wyzwań”, wyjaśnia Söffgen. Ale tylko dzięki własnemu projektowi zespół może spełnić bardzo specyficzne wymagania regulaminu i mieć niezbędną elastyczność, aby szybko reagować na przykład w przypadku błędu.

Dwa złącza okrągłe firmy Phoenix Contact tworzą interfejs danych do pojazdu na głównej płytce drukowanej baterii. Przez złącza okrągłe przebiega magistrala CAN i napięcie zasilania 24 V. System magistrali CAN pozwala na znaczne zmniejszenie liczby kabli i złączy, co zmniejsza wagę i znacznie upraszcza wiązkę kablową. Przez magistralę CAN przesyłane są np. dane do sterownika głównego układu sterowania napędem lub deski rozdzielczej kierowcy. „Dzięki użyciu konfekcjonowanych kabli CAN, nie tylko oszczędzamy dużo czasu, ale także uzyskujemy czyste i niezawodne rozwiązanie”, potwierdza Söffgen.