Entwicklung von Monitoring- und Auslesesoftware für den Akkumulator des Formula Student E-Formel-Autos
Als Informatikstudent an der Hochschule Darmstadt habe ich mich mit einem besonders spannenden Projekt beschäftigt: der Entwicklung einer Monitoring- und Auslesesoftware für den Akkumulator unseres Formula Student Elektro-Autos. Diese Software ist ein wesentlicher Bestandteil unseres Rennwagens und spielt eine entscheidende Rolle für die Sicherheit und Effizienz des Fahrzeugs.
Unser F23 (2023 Modell) in der Pit auf dem TT Circuit Assen, Niederland. Unser erster Elektro-Rennwagen.
Multi-Plattform-Software in Java
Die plattformunabhängige Java-Applikation beim Ladevorgang im Einsatz.
Die von mir entwickelte Applikation ist in Java geschrieben, was sie plattformunabhängig und vielseitig einsetzbar macht. Sie ist CAN-Bus-Interface-kompatibel (Controller Area Network-Bus; eine gängige Technologie in der Automobilentwicklung) und nutzt die PCAN-Basic API Library von PEAK aus Darmstadt, einem unserer Sponsoren. Diese Bibliothek ermöglicht es uns, auf einfache Weise mit dem CAN-Bus des Fahrzeugs zu kommunizieren und Daten aus dem Akkumulator auszulesen.
Datenüberwachung des Akkumulators
Hier zwei Screenshots der Software:
Passendes Color-Coding hebt kritische Werte hervor. (Beispielwerte)
In diesem Beispiel sieht man wie sich potenzielle Probleme mit der Temperaturmessung abzeichnen könnten. (Beispielwerte)
In den gezeigten Hauptansicht können detaillierte Informationen von den einzelnen Batterie-Stapeln (Stacks) ausgelesen werden. Jeder Stack besteht aus mehreren Batteriezellen und ist mit mehreren Sensoren ausgestattet, die Temperatur und Spannung messen. Meine Applikation wird auch verwendet, um auch allgemeine Daten über den Akkumulator zu überwachen, wie z.B. den aktuellen Stromfluss, die gesamte Spannung oder verschiedene Zustände des Systems. Das Auslesen und Überwachen ermöglicht es uns, den Zustand des Akkumulators präzise zu analysieren und sicherzustellen, dass er innerhalb sicherer Betriebsparameter bleibt.
Das Akkumulator-Management-System (AMS)
Das Auslesen der Daten wird auf der Seite des Akkumulators durch unser eigenes Accumulator-Management-System (AMS) realisiert. Dieses System besteht aus einer eigens entwickelten Leiterplatte (PCB) und zugehöriger Software (Embedded C), die sich im Gehäuse des Akkumulators befindet. Das AMS kommuniziert mit meiner Software und stellt sicher, dass alle relevanten Daten zuverlässig erfasst und übermittelt werden.
Akkumulator Scrutineering und Verschaltung
Akkumulator Scrutineering und Verschaltung durch unseren Electrical Safety Officer (ESO) bei der Formula Student Alpe Adria in Kroatien 2023.
Beim Akkumulator Scrutineering werden die Akkumulatoren der Teams überprüft und anschließend final unter Aufsicht verschaltet, um sicherzustellen, dass alle Sicherheitsanforderungen erfüllt sind.
Bestandene Prüfung beim Akkumulator Scrutineering
Bestandene Prüfung beim Akkumulator Scrutineering, ermöglicht dank meiner Monitoring- und Auslesesoftware - Formula Student Alpe Adria in Kroatien 2023.
Meine Software spielte eine entscheidende Rolle beim Bestehen des Akkumulator Scrutineering, indem sie uns ermöglichte, den Zustand des Akkumulators in Echtzeit zu überwachen und dem Prüfer darzustellen, dass alle Werte im grünen Bereich liegen. Dies war ein wichtiger Schritt, um die Zulassung für das Rennen zu erhalten.
Auslesen des Fahrzeugs am Darmstädter Campus
Auslesen des Fahrzeugs F23 am Darmstädter Campus vor dem Hochhaus zur Kontrolle der korrekten Funktionen des Akkumulators und des AMS nach einer Testfahrt.
Vor dem Rennen haben wir unser Fahrzeug am Darmstädter Campus getestet, um sicherzustellen, dass der Akkumulator und das Akkumulator-Management-System (AMS) ordnungsgemäß funktionieren. Diese Tests sind entscheidend, um die Sicherheit und Leistungsfähigkeit des Fahrzeugs zu gewährleisten.
Überwachung während des Ladevorgangs
Überwachung des Akkumulators (und seiner Stacks) während des Ladevorgangs mit unserem eigenen Akku-Cart.
Für den Ladevorgang wird unser Akkumulator auf einem Akku-Cart platziert, welches ein leistungsstarkes Netzteil fest verbaut hat.