Mainfranken Racing e.V.
Angeregt durch diverse Reportagen zur Formula Student im Ausland und geboren aus der Idee einzelner motorsportbegeisterter Studenten wurde das Projekt Formula Student an der Hochschule für angewandte Wissenschaften Würzburg-Schweinfurt 2006 aus der Taufe gehoben. Aus motivierten Studenten unterschiedlicher Fachbereiche bildete sich ein Team mit dem Namen Mainfranken Racing, welches nach insgesamt 11 gebauten Verbrennern nun auf ein E-Auto umgestiegen ist. Mainfranken Racing e.V. ist ein eingetragener, gemeinnütziger Verein mit Sitz an der Hochschule für angewandte Wissenschaften Würzburg-Schweinfurt. Wir haben es uns zur Aufgabe gemacht, die Studieninhalte an der Hochschule interessanter und praxisbezogener zu gestalten. Wichtige Partner sind dabei Industrie und Wirtschaft, vor allem hier in der Region Mainfranken. Ohne die großzügige Unterstützung vieler Sponsoren, Professoren und Alumnis wäre unser Projekt in dieser Form nicht umsetzbar. Neben dem Aufbau eines effizienten Fahrzeugs, ist es Ziel des Vereins sich an mehreren internationalen Wettbewerben mit der Konkurrenz zu messen. Die Leidenschaft für den Verein machte sich in den letzten Jahren auch im technischen Fortschritt und steigendem Know-How der Mitglieder bemerkbar.
In der Saison 2018/2019 wurden wir von Eurocircuits mit den folgenden Platinen für unseren Akku unterstützt:
VIL (Voltage Indicator Light):
Das VIL ist eine Sicherheitsschaltung, welche unsere Teammitglieder vor lebensbedrohlichen Spannungen bei Montagearbeiten schützen soll. Sollten im Inneren des Akkumulators technische Defekte vorliegen, welche die Spannung an das Äußere leiten, obwohl dies nicht erwünscht ist, ist diese Schaltung die letzte Hürde. Sie lässt eine helle LED aufleuchten, sobald die Spannung am Ausgang des Akkumulators 60V übersteigt und muss unverändert weiter leuchten, bis die Spannung wieder unter 60V gefallen ist. Sie trotzt in dieser Zeit der hohen Spannung unseres Akkumulators, die im geladenen Zustand bis zu 600V beträgt. Damit ein Abstürzen von Software diese Funktion unter keinen Umständen einschränkt, ist die Schaltung in reiner Hardware aufgebaut.
AMS (Accumulator Management System):
Das selbst entwickelte AMS ist nicht eine einzelne Platine, sondern viel mehr ein System. Es besteht aus 14 Einzelplatinen, welche alle tadellos funktionieren müssen, um sicherzustellen, dass die verwendeten energiegeladenen Zellen zu jeder Zeit, also beim Laden und beim Entladen innerhalb ihrer engen Grenzen der Herstellerspezifikationen bleiben.
Master:
Unser AMS basiert auf der Master-Slave Kommunikation, wobei es einen Master gibt, der mit jeweils zwei Slaves auf den sechs Segmenten kommuniziert. Zudem ist der Master die Kommunikationsschnittstelle des Akkus zum Fahrzeug-CAN-Netzwerk und er übernimmt die Ansteuerung der Lüfter des Akkucontainers. Er vereint die Aufgaben, welche die Slaves nicht übernehmen können, auf einer Platine. So misst er den Strom, die Spannung und den Zustand des Gesamtfahrzeugs, um die richtigen Schlüsse im Sinne der Sicherheit zu treffen.
Slave Temperature:
Die Slave Temperature Platine ist einer von zwei Slaves auf jedem Segment und dient der Temperaturüberwachung von etwa einem Drittel der Zellen, gleichmäßig über das jeweilige Segment verteilt. Sie beinhaltet die Kommunikationsschnittstelle zum Master. Die Verbinder sind in RJ45-Buchsen ausgeführt, wie sie zahlreiche andere Feldbusse benutzen. Da diese Platine auf der unten beschriebenen Slave Balancing Platine ihren Platz findet, jedoch die Position des Segments im Akku in der Verbaurichtung alterniert, sind die Signalverbindungsstecker zwischen beiden sowohl mechanisch, als auch elektrisch punksymmetrisch ausgeführt. Man kann also die obere Platine in beide Richtungen auf die untere stecken, ohne dass die Funktion eingeschränkt ist.
Slave Balancing:
Die Slave Balancing Platine ist zum einen für die Überwachung der Spannungen jedes Segments verantwortlich, wobei jedes Segment Zellen in der Konfiguration 23s6p, also 23 in Serie und 6 parallel, beinhaltet. Zum anderen befindet sich auf diesem Slave eine Schaltung für passives Balancing während des Ladevorgangs. Dies ist notwendig, da Zellen unserer Chemie, bei Überschreiten einer Zellspannung von 4.2 V nichtmehr vorhersagbar reagieren. Ein Akkubrand könnte hier nichtmehr ausgeschlossen werden. Da aber die Zellen beim Laden aufgrund ihrer Fertigungstoleranzen unterschiedlich schnell die sogenannte „Ladeschlussspannung“ erreichen, könnte also ohne diese Schaltung, der Akku niemals ganz voll geladen werden.
Vielen Dank an Eurocircuits für das Fertigen der Platinen und der zugehörigen Schablonen welche für die SMD-Bestückung notwendig sind.
Florian Gottlick
Bereichsleiter Low Voltage
