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Referência
23.08.2024

Com uma paixão pela tecnologia e pelo automobilismo A equipe de corrida OWL conta com os robustos conectores da Phoenix Contact.

Conector laranja com face de conexão segura na frente de uma unidade de bateria

Versão resumida

No coração da Vestfália Oriental, uma região conhecida por sua inovação tecnológica, uma equipe de estudantes da TH OWL está trabalhando no desenvolvimento de seu novo carro de corrida elétrico para participar da Formula Student. Os robustos conectores da Phoenix Contact são usados na bateria pela primeira vez.

Till Söffgen atrás da estrutura vermelha do carro de corrida

Till Söffgen trabalha na Phoenix Contact e faz parte da equipe de corrida da Universidade Técnica de Lemgo

A confiabilidade é importante na pista de corrida

Na oficina da TH OWL em Lemgo, há uma combinação tangível de conhecimento técnico e paixão por corridas: os 35 alunos da OWL Racing Team estão trabalhando em seu novo projeto - o carro de corrida eletrônico OWL 2.4, com o qual a equipe quer participar do Formula Student deste ano.

Na competição global de construção, os alunos desenvolvem e constroem de forma independente um carro de corrida elétrico de acordo com um determinado conjunto de regras. Para Till Söffgen, responsável pela subequipe de Powertrain este ano, o que conta não é apenas o resultado na pista, mas também a melhoria contínua do carro. "Somos uma equipe bem pequena e, com apenas alguns alunos, temos não apenas que projetar e construir o carro de corrida, mas também mantê-lo funcionando e fazer sua manutenção. Portanto, é fundamental que usemos componentes robustos e confiáveis em nossos desenvolvimentos."

Duas mãos pressionam os contatos nos polos da bateria

Pressione e encaixe: os conectores da bateria também são recomendados para uso em pistas de corrida

Nova tecnologia de conexão para a bateria

A bateria do carro de corrida elétrico, que pesa cerca de 70 kg e tem uma capacidade de 6,4 kWh, é um dos componentes especialmente complexos em desenvolvimento. Ele consiste em seis segmentos de bateria, que juntos atingem uma tensão total de 600 V. Uma das mudanças notáveis em comparação com o modelo do ano passado diz respeito ao sistema de conectores na bateria.

Essa é a primeira vez que a equipe de design projeta conectores de polos da bateria da Phoenix Contact. Till Söffgen explica a decisão: "Temos um limite de potência de 80 kW, ou seja, cerca de 133 A. Precisamos de um conector de alto desempenho que também possa ser conectado por vários ciclos." Os conectores são fornecidos totalmente montados e podem ser facilmente instalados. Mesmo com luvas de alta tensão, que devem ser usadas ao trabalhar com a bateria, os conectores ainda são fáceis de operar. "Um sistema sensato e completo para nós", resume Söffgen.

Além da facilidade de fabricação e operação, a equipe de corrida da OWL está especialmente focada no aspecto da segurança. "Os regulamentos estipulam certos requisitos em termos de segurança, que nós simplesmente cumprimos com os polos da bateria da Phoenix Contact", explica Söffgen. Os polos da bateria protegidos contra contato e a codificação mecânica garantem a segurança necessária ao conectar os polos da bateria. O feedback acústico ao conectar o plugue garante uma conexão segura e duradoura. "Os conectores são expostos a enormes vibrações na pista. Portanto, é importante que a conexão se mantenha firme mesmo em condições exigentes."

Conectores para placas de circuito impresso entre placas de circuito impresso verdes

Os conectores para placa de circuito impresso oferecem vantagens principalmente em termos de facilidade de uso

Monitoramento seguro

Além dos conectores de bateria, os conectores de dados da Phoenix Contact também são usados na bateria para garantir o monitoramento seguro dos segmentos da bateria. O pior cenário possível para os veículos elétricos é bem conhecido: a bateria superaquece e faz com que o carro inteiro pegue fogo. Para evitar isso, a equipe de corrida da OWL conta com o monitoramento contínuo da tensão e da temperatura das células da bateria.

Um segmento de bateria consiste em 432 células redondas de lítio. Placas de circuito impresso com eletrônicos de medição monitoram as células. Os valores são captados em forma analógica e transmitidos internamente por meio de um conector placa a placa para a placa de circuito impresso com o IC de monitoramento. "Para os conectores placa a placa, optamos pela versão SMD do FQ 2,54 da Phoenix Contact. Era importante para nós que o conector fosse confiável e robusto, pois ele também substitui um suporte separado para a placa de circuito impresso superior", diz Söffgen.

O IC de monitoramento de tensão mede os valores e os transmite para a placa de circuito principal por meio do bus CAN. "Nós puxamos o bus CAN e uma tensão de alimentação uma vez por toda a bateria." A equipe usa conectores para placa de circuito impresso para isso. "Os conectores PTSM têm três vantagens principais para nós: são compactos, são compatíveis com SMT e não precisamos crimpar", diz Söffgen, explicando sua escolha. O bus CAN interno da bateria é executado em uma conexão PTSM na placa de circuito principal, onde os dados são analisados. O controlador verifica se uma tensão ou temperatura está muito alta e, se necessário, ativa contatores na bateria para que o fluxo de corrente seja interrompido e o carro seja desenergizado.

Um cabo roxo conecta uma caixa de controle preta - a estrutura de construção vermelha do carro de corrida pode ser vista no fundo desfocado

O dispositivo de controle do veículo é integrado ao sistema de comunicação geral por meio do bus CAN

O coração da bateria

Todos os fios se unem na placa de circuito principal do sistema de gerenciamento da bateria. Ela forma a interface entre a bateria e outros dispositivos de controle do veículo.

"O desenvolvimento da placa de circuito principal é um dos maiores desafios", explica Söffgen. Mas somente por meio do desenvolvimento interno a equipe pode atender aos requisitos muito específicos dos regulamentos e ter a flexibilidade necessária para reagir rapidamente no caso de um erro, por exemplo.

Dois conectores de encaixe circular da Phoenix Contact formam a interface de dados para o veículo na placa de circuito principal da bateria. O bus CAN e uma tensão de alimentação de 24 V passam pelos conectores de encaixe circular. O sistema de bus CAN permite uma redução significativa no número de cabos e conectores, o que reduz o peso e diminui significativamente o trabalho envolvido no chicote de cabos. Por exemplo, a unidade de controle principal para o comando de acionamento ou o painel de instrumentos para o motorista recebem todos os dados via bus CAN. "Ao usar cabos CAN pré-montados, não apenas economizamos muito tempo, mas também temos uma solução limpa e confiável", confirma Söffgen.

Medidas para contator EMC

Os conectores de encaixe circular fazem parte de um pacote de medidas para reduzir a interferência EMC que a equipe lançou nesta temporada. "Com o inversor KEB F6, uma eletrônica de potência com cerca de 80 kW é instalada no veículo, o que naturalmente causa muita interferência", explica Söffgen. Como resultado, houve repetidos problemas com o bus CAN no ano passado.

Esse problema agora deve ser resolvido por meio de várias medidas. Isso inclui o isolamento galvânico da rede CAN na placa de circuito impresso, bem como sua própria fonte de alimentação por meio do conector de encaixe circular. "O sistema de conectores em combinação com os cabos blindados correspondentes nos dá um suporte de blindagem muito limpo e completo e nos permite proteger o carro contra interferências da melhor maneira possível", diz Söffgen.

Resumo

A equipe de corrida da Vestfália Oriental está otimista em relação à próxima temporada de corridas: a confiabilidade da bateria foi significativamente melhorada com os conectores da Phoenix Contact. Afinal de contas, o Formula Student não se abrange apenas o posicionamento na pista, mas também a construção segura do veículo.

"Se formos aprovados na inspeção técnica, competirmos na corrida e chegarmos à linha de chegada, teremos conquistado muito", diz Söffgen. "Mas mais importante para nós do que a corrida em si é o trabalho conjunto no veículo e a liberdade de experimentar nossas próprias ideias - isso é muito legal."

Autor: Thorsten Sienk

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