Formula Student Racing – KRT

Formula Student Race Car – KRT

Formula Student Race Car – KRT

Frühjahr 2012 –  wir planen das Batteriepack für das Formula Student Auto des Karat Racing Teams. Nachdem der Bauraum, die erforderlliche Spannung und die zu erwartenden Ströme geklärt sind entscheiden wir uns für ein 156S-6P Pack, bestehend aus 936 x ANR26650 M1A A123 Zellen. Mit 2.3Ah und einer Nominalspannung von 3.2Volt ergibt sich Gesamtkapazität von 6.8kWh. Ziel ist es die Endurance-Strecke von 2 x 11km mit einer Ladung zu bestehen.

936 A123 Zellen warden zu einem 156S-6P-Pack verschaltet.  Hohe Spannung – hohe Ströme – kleiner Bauraum.

936 A123 Zellen warden zu einem 156S-6P-Pack verschaltet. Hohe Spannung – hohe Ströme – kleiner Bauraum.

Die erste Herausforderung ist der knapp bemessene Bauraum und die Belastbarkeit von 20g für die Batteriewanne. Die Hochstromzellen von A123 machen kleine Packs mit sehr hohen Leistungen möglich. Die Kunst besteht darin, das Gehäuse für die hohe Belastung auszulegen, gleichzeitig eine ausreichende Lüftung zu garantieren und die Vorgaben des Reglements hinsichtlich Trennbarkeit und elektrische Sicherheit zu erfüllen.

Die sehr hohe Spannung von 560V wird durch die Umrichter vorgegeben. Laut Reglement muss das Batteriepack in Einheiten unter 120V teilbar sein und jede Einheit einzeln gesichert werden. Die Firma Delphi stellt Manual Service Disconnects (MSD) her, die genau diesen Zweck erfüllen und jeweils über eine Sicherung verfügen. Die Auswahl an Komponenten wird im Bereich über 450V sehr dünn, weil man den Bereich verlässt in dem die meisten OEMs operieren.

 Delphi MSDs trennen das Pack in 5 Einheiten zu je 120V.

Delphi MSDs trennen das Pack in 5 Einheiten zu je 120V.


Laut Berechnungen des Teams werden bei den Beschleunigungsfahrten Spitzenströme bis zu 370A gefordert. Für die A123 Zellen, die kurzzeitig bis zu 30C mitmachen ist das kein Problem, schwieriger wird die Suche nach passenden Verbindern und Spacern, die diese Ströme transportieren können und die Zellen sicher im Gehäuse fixieren. Die speziell angefertigten Spacer halten die Zellen nicht nur in einem festen Raster auf Abstand, was die Kühlung erleichtert, sondern garantieren durch Führungsschienen den spielfreien Sitz der einzelnen Batterielagen im Gehäuse. Das Raster der Kühlungsschlitze ist exakt auf die Abstände der Zellen optimiert, die Luft wird sowohl quer als auch längs von insgesamt 16 sensor-gesteuerten Lüftern abtransportiert.

Standard Zellhalter konnten für diesen Aufbau nicht verwendet werden. Die verwendeten Halter wurden aus POM Platten gelasert.

Standard Zellhalter konnten für diesen Aufbau nicht verwendet werden. Die verwendeten Halter wurden aus POM Platten gelasert.

Bedingt durch den knappen Bauraum im Auto haben wir das EMUS System von Elektromotus gewählt. Mit der neueren Generation der Zellplatinen ist es gelungen die Aufbauhöhe und die Fläche der Platinen drastisch zu schrumpfen. Nur so war es möglich jeweils eine Platine pro 6P-String an Zellen und Spacern zu fixieren. Die Kommunikation wird via Daisy-Chain Verdrahtung von Platine zu Platine realisiert. Spannungsmodule, wie man sie aus Systemen mit Mittelabgriffen kennt, werden nicht benötigt und hätten aus Platzgründen nicht verwendet werden können.

Zellplatinen-Labyrinth. Insgesamt werden 156 Zellplatinen an jeweils 6 parallele Zellen angeschlossen.

Zellplatinen-Labyrinth. Insgesamt werden 156 Zellplatinen an jeweils 6 parallele Zellen angeschlossen.


 
Weitere Bilder zu diesem Projekt.

Alle Teams im Wettbewerb