Dieses Jahr hat der Verein TUfast e.V. im Rahmen der Formula Student Serie wieder einen elektronischen Rennwagen, den eb020, und ein fahrerloses Rennauto, den db020, gebaut. Dazu arbeiteten rund 80 Studenten aus verschiedenen technischen Fachbereichen der Technischen Universität München zusammen, um dann gemeinsam auf internationale Wettbewerbe zu fahren. Eurocircuits unterstützt TUfast mit Leiterplatten und mit einem Eagle Workshop zu Beginn der Saison. Dieses Jahr wurde der Eagle Workshop wieder zusammen mit Mitgliedern von munichMotorsport, dem Formula Student Team der Hochschule München, abgehalten. Durch den Workshop erhielt das Team einen umfassenden Einblick rund um das Thema Leiterplatte. Gepaart mit einer Einführung in Eagle war der Workshop sowohl für unsere neuen Mitglieder als auch für die Erfahreneren, sehr interessant und hilfreich. Die Veranstaltung bot auch die Gelegenheit Kontakt mit einem anderen Team aufzubauen und sich auszutauschen.
Eurocircuits hat uns Leiterplatten für die selbstentwickelte Leistungselektronik zur Verfügung gestellt. Sowohl Hardware, als auch Software, werden bei uns entwickelt und am Prüfstand getestet, um die beste Performance für das Auto zu ermöglichen. Unser Umrichter-Paket hat folgende technischen Merkmale:
- Vier Umrichter in einem Gehäuse aus Faserverbundswerkstoff
- Field Oriented Control Regelung auf einem FPGA
- Silicium Carbid Leistungsmodule
- DC Spannung: 600V, Leistung: 4 x 36 kW
- Gewicht: 2,4 kg
Im Design Prozess der Leiterplatte muss auf mehrere Faktoren geachtet werden. Das Leistungsmodul und auch die stromführenden Schraubverbindungen sind mit einem Press Fit Verfahren in die Leiterplatte eingepresst. Für dieses Befestigungsverfahren muss der Endlochdurchmesser eine genaue Toleranz einhalten. Um die Sicherheit des Umrichters zu gewährleisten muss ein Isolierabstand zwischen dem Hochvolt- und dem Niedervoltteil eingehalten werden. Diese Strecke erhöht die Überschlagsspannung. Die Strombelastbarkeit der Leiterplatte muss berücksichtigt werden.
Die Effizienz des Umrichters ist für den Rennwagen ein wichtiger Performance Faktor. Eine höhere Effizienz des Antriebsstranges führt zu potenzieller Gewichtsreduktion im Akkumulator und in der Kühlung und somit wieder zu besseren Rundenzeiten. Darüber hinaus ist eine Wertung auf den Wettbewerben die Effizienz des Antriebsstranges. Für die Effizienz des Umrichters ist die Schaltzeit ein wichtiger Faktor. Ein Designziel des Hardware Layout ist es deswegen, Ein- und Ausschaltzeiten zu minimieren. Dafür muss die Anbindung des Zwischenkreises und des Gate Treiber Signal möglichst nieder induktiv designt werden.
Um unsere Layout-Designs zu verifizieren machen wir mit verschiedenen Schaltzeiten so genannte Doppelpuls-Versuche. Die Schaltzeiten werden dabei mit Gate-Kapazitäten und -Widerständen eingestellt Mit einem hochauflösenden Oszilloskop wird hier das Schaltverhalten des Leistung MOSFETs untersucht. Nachdem die richtigen Einstellungen für das einzelne Modul gefunden wurden, wird am Prüfstand ein Umrichter zusammen mit einer Maschine vermessen, um die richtigen Regelparameter zu finden. Mithilfe eines Power Analysers ist es darüber hinaus möglich die Effizienz der elektrischen Maschine im Zusammenspiel mit dem Umrichter zu analysieren.
Die Saison 2020 war für das TUfast Racing Team wegen der aktuellen Situation von Einschränkungen geprägt. Es wurden alle Wettbewerbe abgesagt. Einzig Formula Student East hat einen Online Wettbewerb abgehalten. Bei dieser Veranstaltung wurden die Disziplinen, die ein fahrendes Auto vor Ort benötigen, durch Online-Rennen, die in einer Rennsimulation stattfanden, ersetzt. Zudem stand das technische Design des Autos im Vordergrund.
Der Elektrorennwagen eb020 konnte diesen Wettbewerb gewinnen, der fahrerlose Rennwagen db020 belegte den 3. Platz.
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