Formula Student Electric

Formula Student Electric

Jason Freimann

Problemstellung
Studierende der Abteilung Elektrotechnik der HSLU T&A bauen in einem Team zusammen mit Maschinenbaustudierenden der ETH Zürich einen rein elektrisch angetriebenen Rennwagen. Ziel ist, ein kompetitives Fahrzeug zu realisieren, mit dem erfolgreich an internationalen Rennen in der Klasse «Formula Student Electric» teilgenommen werden kann. Für das 14. Rennauto namens «alvier» soll ein Accumulator Management System (AMS) und die zugehörigen Printed Circuit Boards (PCB) inklusive Software erstellt werden. Des Weiteren sollen Grounding- & EMV-Konzepte erarbeitet und mit der Realisierung des Kabelbaumes umgesetzt werden.

Lösungskonzept
Das Regelwerk der Formula Student Germany dient als Grundlage der Konzeptentscheide und deren Umsetzung. Aufgrund von Fahrzeug- und Akkupackaging wurde sich für ein vom AMZ selbst entwickeltes optisches AMS entschieden. Damit das AMS und alle weiteren elektrischen Systeme störungsfrei Arbeiten können, wurden Grounding- & EMV-Konzepte erarbeitet. Für die Realisierung des Kabelbaumes wurden Stecker und Kabel gewählt, welche die gestellten Schutzanforderungen erfüllen und ein geringes Gewicht aufweisen.

Realisierung
Um die Spannung und Temperatur der Zellen des HV Akkus überwachen zu können, wurden Slave PCBs an den Zelllaschen montiert (siehe Abb. 2). Diese senden die gemessenen Daten über einen Infrarotrasceiver an ein Master PCB. Dieser leitet die Informationen weiter zum High Voltage PCB (HVPCB). Diese Signale werden differenziell übertragen, um Störeinflüsse zu verhindern. Das HVPCB verarbeitet die erhaltenen Informationen und sendet diese über einen CAN Bus zur Vehicle Control Unit (VCU). Layouts und Schaltungen wurden überarbeitet, angepasst und erneuert. Die Schnittstellen und Signale des Kabelbaumes wurden in einer Excel-Netzliste aufgelistet. Mit Hilfe der Industriepartner und der Teamkollegen der HSLU, war es möglich den Kabelbaum in kurzer Zeit am Fahrzeug zu montieren. In den Kabelbaum fliessen auch die Planungen der Grounding- & EMV- Konzepte ein.

Ergebnisse
Der Shakedown, sowie die Testphase des Rennautos und der einzelnen Systeme wurden verschoben und die Rennen aufgrund von COVID-19 abgesagt. Der Kabelbaum konnte im Fahrzeug verlegt und das AMS inklusive HVPCB getestet werden. Die komplette Inbetriebnahme des Rennautos ist noch ausstehend. In der Abbildung 1 ist das Rennauto «alvier» im aktuellen Zustand ersichtlich.

Studienbetreuer Prof. Rolf Mettler, Prof. Dr. Adrian Omlin, Prof. Erich Styger
Preisstifter Akademischer Motorsportverein Zürich

Aktueller Montagestand des Rennautos «alvier»
Akkuzellen mit AMS PCB’s
HVPCB

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