Optimierung der Power-Platine

Abgabetermin: 08.07.2018

Einleitung

Während der Analyse der PowerPlatine des AMR2012 sind mehrere "Designfehler" aufgefallen, welche im folgenden erläutert werden. Es werden Verbesserungs- und Optimierungsvorschläge gemacht .

Designfehler

Folgende Designfehler sind uns aufgefallen:

"Querschnittssprünge"
- Die Leiungen, welche vom Akku bereit gestellt werden, haben einen Querschnitt von 2,5mm². Die auf der Platine verlöteten Stecker hingegen haben einen sehr viel geringeren Querschnitt. Sie sind somit nicht für die Verwendung als Leistungsüberträger geeignet.

-> Es wird eine neue Platine mit größeren Steckverbindungen benötigt.

Unterspannungsschutz nur im laufenden Betrieb
- Da der Hauptschalter nur den Lastteil des Autos von der Spannung trennt, nicht aber den Steuerungsteil, welcher für die Anzeige der Akkukapazität zuständig ist, fließt jeder Zeit Strom über die Widerstände. Die Akkus entladen sich zwangsweise.
Doppelt verbaute Funktionen
- Die Akkuzustandsanzeige ist über viele Widerstände realisiert.´

-> Man könnte den Unterspannungsschutz über einen Abgriff an der Akkuzustandsanzeige realisieren.

Weiteres Vorgehen

Das weitere Vorgehen kann in zwei Zeitbereiche Aufgeteilt werden. Die Sofortigen Maßnahmen, welche für das nächste Semester benötigt werden und die Maßnahmen, welche erst in zukünfigten Arbeiten benötigt werden.

Sofortige Änderungen

Werden noch vor Anfang des nächsten Semesters erlädigen.

Schalter so positionieren, dass bei Ausgeschalteten Zustand der Akku vollständig abgetrennt ist
- Keine Tiefenentladung mehr möglich

Neue geeignete Verbindungen recherchieren um die Querschnittsprünge zu vermeiden
- Kontaktgröße und Baugröße muss passen

Sicherung direkt nach dem Schalter verbauen

Sockel für die LED Anzeigen um diese bei einem Defekt einfacher zu Wechseln

Weitere Änderungen für neuere Versionen

Für Meilenstein 4 oder nachfolgende Semester.

Doppelte Funktion Entfernen
- Unterspannungsschutz über die Anzeige Steuerung realisieren

Beschriftung ins Layout einarbeiten

Aufbau der Powerplatine

Bearbeiten des Modells

Das Multisim Modell ist folgendermaßen bearbeitet worden: So sind nun alle Elemente, welche über den Akku versorgt werden durch eine Sicherung abgesichert und hardwareseitig Trennbar durch einen mechanischen Schalter.

Alter Zustand
Neuer Zustand

Recherche Anschlüsse

Für diese Recherche wurden als erstes die Anforderungen bestimmt und dann eine Internetrecherche Durchgeführt.

Anforderungen Anschlüsse

Querschnitt wie Leitungen
- Stromversorgung 2,5mm²
- Signalleitung 1mm²
Baugröße passend zur Platine
- Position der Anschlüsse muss vorher im Layout bestimmt werden
Sicherheit
- Nur in eine Richtung anschließbar
- Schutz vor Stromschlägen (Arbeitssicherheit)
Anzahl an Kontakten
- Je nach Anforderung 2 bis 3
- Überlegung alle Kontakte über einen Anschluss zu legen

Internetrecherche

Phoenix Contact COMBICON MSTBVA
https://de.rs-online.com/web/p/leiterplatten-header/1896199/
- Nennspannung: 12A
- Sicher: Ja
- Raster: 5.08mm
- Baugröße: 12*8,3*7,08 mm

Weitere Recherche folgt

Kabel an der Platine Befestigen und Stecker daran befestigen
- Einfacher Zugang zu den Steckern
- Geringerer Platz auf der Platine
- Mehr aufwand

Umsetzung der PowerPlatine

Das Platinenlayout ist verbessert worden. Die Leitungen zur Platine sind vorher durch Stecker realisiert worden, dessen Querschnitt zu gering war. Die Stecker wurden durch Lötpads ersetzt. Die Leiterbahnen sind verdickt worden um die Sicherheitsstandards bei Leitungsverlegung zu gewährleisten. Aufgrund der neuen Lötpads und der Änderung anderer Kleinigkeiten hat sich der Aufbau der Platine geändert. Durch geschicktes versetzen konnten die derzeitigen Abmessungen eingehalten werden.

Links zu den Testprotokollen

Testprotokoll der Platine (Version: 11102018)
Testprotokoll der Platine (Version: 18102018)

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