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Der Countdown läuft: Das e-Power Racing Team der TU Graz wird sich in Silverstone bei der Formula Student mit anderen studentischen Rennteams messen. Für diesen neuen Wettbewerb mit Elektrofahrzeugen konstruieren Studierende aus allen Teilen der Welt innerhalb eines Jahres einen konkurrenzfähigen Rennwagen, der mit einem Elektromotor als Antrieb und Lithium-Akkumulatoren als Energiespeicher ausgestattet ist.

Der Elektro-Renner der Grazer Studenten heißt Max Wheel und hat 2010 bei allen drei E-Bewerben (Hockenheim, Silverstone und Melk) mitgemischt, in Hockenheim äußerst erfolgreich: Mit dem dritten Gesamtrang konnten die meisten Teams abgehängt werden.

Das Herzstück – die Batterie

Das Herzstück eines Elektro-Autos ist die Batterie. Im Max Wheel werden insgesamt 384 Batteriezellen bestehend aus Lithium-Polymer-Zellen mit 5 Ah Nennkapazität und einem Gesamtgewicht von 48 kg verbaut. Häusermann unterstützt das Team dabei mit einer innovativen Hochstrom-Platine welche als Cell-Connector-Board dient und die einzelnen Zellen verbindet. Über dicke Kupferquerschnitte (4 mm breite Kupferprofile) auf den Außenlagen der Multilayer-Platine wird der Kontakt von den Batteriezellen zur Leiterplatte hergestellt. Zusätzlich gewährleisten 8 und 12 mm breite Profile in den Innenlagen eine Verbindung von 200 A zwischen den in Serie geschalteten Batteriezellen.

Die Kombination von Ansteuerungs- und Signalverarbeitungstechnik mit Leistungshalbleitern auf einer Leiterplatte stellt auch in der Elektromobilität eine Herausforderung dar. „Um einen effizienten Ladevorgang zu gewährleisten, ist es notwendig, die Spannung zwischen den einzelnen Zellen zu messen und elektronisch auszuwerten“ erklärt Werner Bergmayr, Head of Electronics des e-Power Racing Teams der TU Graz. „Durch die selektive Integration von Kupferprofilen in die Leiterplatte können Feinleiter auf der gleichen Platine wie Leistungselektronik für einen Gesamtstrom von 200 Ampere realisiert werden“.

Die Leiterplatten-Technologie

Bei der Hsmtec-Leiterplatte werden mittels Ultraschallverbindungstechnik Drähte und Profile mit den geätzten Anschlussflächen der Innen- und/oder Außenlagen einer Multilayer-Leiterplatte verbunden. Dadurch entsteht eine 100 % stoffschlüssige Verbindung zwischen den Kupferdrähten und -profilen sowie den Kupferflächen des übrigen Leiterbildes.

Dank des möglichen massiven Kupferquerschnittes direkt unter einem Hotspot (z.B. LED) wird eine sehr rasche Wärmeableitung von der Lötstelle der LED bis zur Wärmesenke (Kühlkörper, Gehäuse) möglich. In Kombination mit Thermovias wird somit ein durchgängiger metallischer Pfad mit minimiertem thermischen Widerstand hergestelltBei Hsmtec-Leiterplatten werden mittels Ultraschallverbindungstechnik Kupferteile in Form von Drähten oder Profilen direkt auf das Basiskupfer aufgetragen. Dies erfolgt nach den Design-Vorgaben des Kunden selektiv an jenen Stellen der Leiterplatte, an denen Wärme abgeführt, hohe Ströme fließen, oder die Leiterplatte gebogen werden soll.

Hsmtec ist nach DIN EN 60068-2-14 und JEDEC A 101-A qualifiziert und auditiert für Luftfahrt und Automotive. Die Technologie ist für Prototypen bis hin zur Großserie erhältlich.

„Mit unserer Technologie HSMtec haben wir bereits zahlreiche Projekte im Bereich Hochstrom- und Wärmemanagement realisiert. Wir sind besonders stolz, dass auch das engagierte Team an künftigen Renningenieuren der Technischen Universität in Graz auf unser Know-How in diesem Bereich setzt“ freut sich Mag. Christoph Jarisch, Geschäftsführer der Häusermann GmbH.

Das erste Rennen in dieser Saison findet übrigens vom 13. bis 17. Juli 2011 in Silverstone statt.

Technische Daten zum Max Wheel Elektro-Racer

Die Beschleunigung des Max Wheel Elektro-Racer beträgt 3,8 s von 0 auf 100 km/h. Die Höchstgeschwindigkeit wird mit 115 km/h bei einer maximalen Leistung von 120 kW angegeben. Die Nennleistung beträgt 40 kW, das Gesamtgewicht 280 kg. 

Johann Hackl und Werner Bergmayr

: Johann Hackl, Competence Center für Hochstrom- und Wärmemanagement, Häusermann GmbH, und Werner Bergmayr, TU Graz e-Power Racing Team.

(hb)

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