Teknolojiye ve motor sporlarına olan tutkuyla OWL Yarış Takımı Phoenix Contact'ın sağlam konnektörlerine güveniyor.

Almanya'nın Lemgo kentindeki TH OWL Uygulamalı Bilimler Üniversitesi'nde bulunan atölye, teknik uzmanlık ile yarış tutkusunu dikkate değer şekilde bir araya getiriyor: OWL Yarış Takımından 35 öğrenci kendi yeni tasarımları üzerinde çalışıyor – takımın bu yılın Formula Student yarışında kullanmak istediği OWL 2.4 elektrikli yarış arabası.

Bu küresel yapı tasarımı yarışmasında öğrenciler belirli kurallara göre bağımsız olarak bir elektrikli yarış arabası geliştirip üretiyorlar. Bu yıl Güç Aktarma Organları alt takımına başkanlık eden Till Söffgen için sadece sonuçlar değil, aynı zamanda araçlarının sürekli iyileştirilmesi de önem taşıyor. “Oldukça küçük bir takımız ve birkaç öğrenciyle birlikte sadece yarış arabasını tasarlamamız ve üretmemiz değil, aynı zamanda onu çalışır durumda tutmamız ve bakımını da yapmamız gerekiyor. Bu nedenle geliştirmelerimizde sağlam ve güvenilir bileşenler kullanmak bizim için çok önemli.”

Elektrikli yarış arabasının 6,4 kWh kapasiteye ve yaklaşık 70 kg ağırlığa sahip bataryası, geliştirme aşamasındaki en karmaşık bileşenlerden biri. Birlikte toplam 600 V gerilim sağlayan altı batarya segmentinden oluşuyor. Önceki yılın modeline göre dikkate değer değişikliklerden biri, bataryadaki konnektör sistemiyle ilgili.

Tasarım ekibi ilk kez Phoenix Contact'ın batarya kutup konnektörlerini tasarıma dahil etti. Till Söffgen kararı açıklıyor: “80 kW'lık bir güç sınırına sahibiz, yani yaklaşık 133 A. Aynı zamanda birkaç döngü boyunca takılabilir kalması gereken güçlü bir konnektöre ihtiyacımız var.” Konnektörler ön montajlı olarak temin ediliyor ve montajı kolay. Konnektörler, batarya üzerinde çalışırken ihtiyaç duyduğumuz yüksek gerilim eldivenlerini giydiğimizde bile kolayca çalıştırılabiliyor. Söffgen, "Sonuç olarak bu bizim için ideal sistem," diye özetliyor.

Kolay üretim ve kullanıma ilave olarak, OWL yarış takımının ilgi odağı özellikle güvenlik yönü. Söffgen, “Yönetmelikler, güvenlik açısından Phoenix Contact'ın batarya kutup konnektörleriyle kolayca karşılayabileceğimiz birtakım spesifikasyonlar ortaya koyuyor,” diye açıklıyor. Dokunmaya karşı korumalı batarya kutupları ve mekanik kodlama, batarya kutuplarını bağlarken gerekli güvenlik seviyesini sağlar. Bağlantı sırasında sesli geri bildirim, güvenli ve dayanıklı bir bağlantı yapılmasını sağlar. "Konnektörler pist üzerinde muazzam titreşimlere maruz kalıyor. Bu nedenle bağlantının zorlu koşullar altında bile güvenli olması önemlidir."

Batarya, batarya konnektörlerine ilave olarak Phoenix Contact'ın batarya segmentlerinin güvenli bir şekilde izlenmesini sağlayan data konnektörlerini de kullanır. Elektrikli araçlar için en kötü senaryo iyi bilinmektedir: Batarya aşırı ısınır ve tüm aracın yanmasına neden olur. OWL Yarış Takımı bunu önlemek için batarya hücrelerinin gerilim ve sıcaklığının sürekli izlenmesine güveniyor.

Bir batarya segmenti 432 lityum yuvarlak hücreden oluşmaktadır. Ölçüm elektroniğine sahip PCB'ler bu hücreleri izler. Değerler aynı şekilde yakalanır ve dahili olarak bir karttan-karta konnektör aracılığıyla izleme IC'sinin bulunduğu PCB'ye iletilir. Söffgen, “Karttan-karta konnektörler için Phoenix Contact'ın FQ 2,54'ünün SMD versiyonunu seçtik. Üst PCB için ayrı bir braket çerçevesinin yerini aldığından konnektörün güvenilir ve sağlam olması bizim için önemliydi,” diyor.

Gerilim izleme IC'si değerleri ölçer ve bunları CAN bus üzerinden ana PCB'ye iletir. "CAN bus'u ve bir besleme gerilimini tüm batarya boyunca bir kez çekiyoruz." Takım bunun için PTSM PCB konnektörlerini kullanıyor. Söffgen şöyle açıklıyor: “PTSM konnektörlerinin bizim için üç ana avantajı var: Kompakt ve SMT-uyumlu olmaları ve sıkılmalarının gerekmemesi.” Batarya dahili CAN bus'u, verilerin değerlendirildiği ana PCB üzerindeki bir PTSM bağlantısı üzerinden çalışır. Kontrolör, gerilim veya sıcaklık ölçümünün çok yüksek olup olmadığını kontrol eder ve ardından gerektiğinde akım geçişini önlemek için bataryadaki kontaktörleri çalıştırır ve aracın güç kaynağıyla bağlantısı kesilir.

Tüm kablolar/hatlar batarya yönetim sisteminin ana PCB'sine bağlanır. Bu, batarya ile araçtaki diğer kontrol cihazları arasındaki arayüzü oluşturur.

Söffgen, "Ana PCB'yi geliştirmek en büyük zorluklardan biri" diyor. Ancak takım, kural ve yönetmeliklerin çok özel spesifikasyonlarını yalnızca kurum içi geliştirme yoluyla karşılayabiliyor ve örneğin bir hata durumunda hızlı bir şekilde yanıt vermek için gerekli esnekliğe sahip.

Phoenix Contact'ın iki yuvarlak konnektörü, bataryanın ana PCB'sinde araca giden veri arayüzünü oluşturur. CAN bus ve 24 V besleme gerilimi yuvarlak konnektörler aracılığıyla yönlendirilir. CAN bus sistemi kablo ve konnektörlerde önemli bir azalma sağlar, bu da ağırlığın yanı sıra kablo demetinin karmaşıklığını da önemli ölçüde azaltır. Örneğin, sürücü kontrolü için ana kontrol cihazı ve sürücüler için gösterge tablosu tüm verileri CAN bus üzerinden alır. Söffgen, "Ön montajlı CAN kablolarını kullanarak, sadece büyük bir zaman tasarrufu sağlamıyoruz, aynı zamanda düzenli ve güvenilir bir çözüme de sahip oluyoruz," diyerek onaylıyor.