Das Niedervoltsystem (Low-Voltage System (LVS)) ist das Verbindungsstück zwischen sämtlichen Komponenten im Fahrzeug. Egal ob Antriebstrang, Umrichter, Akku oder auch Fahrwerk, jede dieser Baugruppen hat Sensoren, Aktoren, und Indikatoren die an das LVS angeschlossen sind.

In unserem Fahrzeug wird das LVS in drei unterschiedliche Bereiche geteilt, das elektrische Sicherheitssystem, Sensor-Monitoring und Logging und Steuergeräte die für Regelung und Kommunikation zuständig sind. Außerdem gibt es als weitere Aufgabenbereiche die Systemintegration und das Testing der Komponenten.

Die größte Herausforderung während der Entwicklung und dem Aufbau des LVS ist das simultane einhalten aller Formula Student Regeln, eigenen und generellen Anforderungen an das System.

Allein im Niedervoltsystem befinden sich 12 Eigenentwickelte Platinen und zwei weitere Steuergeräte. Die Kommunikation der einzelnen elektrischen Geräte läuft zum größten Teil über den CAN Bus, allerdings werden einige sicherheitskritischen Signale auch direkt zu diversen Steuergeräten verkabelt.

Elektrisches Sicherheitssystem

Die funktionale Sicherheit bezüglich elektrischer Komponenten spielt in einem Formula Student Fahrzeug, wie auch in jedem Industriezweig, eine große Rolle. Ihr Ziel ist es Gefährdungen für den Fahrer und alle Beteiligten so gering zu halten wie möglich.

Mithilfe von zahlreichen Sicherheits-Instanzen wird eine Sicherheitsschleife aufgebaut und dadurch werden jegliche Fehler welche auftreten können sofort eliminiert und das Fahrzeug spannungsfrei geschaltet.

Bei der Entwicklung von sicherheitskritischen Systemen gibt es in der Automobilbranche viele unterschiedliche Anforderungen, welche beispielsweise in der ISO26262 beschrieben werden. Auch in unserem Fahrzeug wird mithilfe von Gefahrenanalysen und der Erfüllung sicherheitsspezifischen Anforderungen die funktionale Sicherheit beachtet.

Sensor System

Als wichtigste Aufgabe der gesamten Fahrzeugentwicklung, trägt das Sensor System den größten Teil zur Optimierung und Weiterentwicklung jeder Baugruppe bei. Vermessung des Fahrwerks, Einstellen der Aerodynamik, Regelung der Kühltemperatur, Ansteuerung der Motoren; Sensoren werden nicht nur für die Auswertung des Fahrverhaltens benötigt, sondern auch während dem normalen Betrieb des Fahrzeugs.

Unser Sensor System ist modular über das ganze Fahrzeug verteilt. Mithilfe von Platinen welche über CAN kommunizieren, kann an Stellen des Fahrzeugs mit hohen Sensoraufkommen, Sensorwerte direkt digitalisiert und aufgezeichnet, bzw. an andere Steuergeräte weitergegeben werden. Dieses modulare System lässt außerdem ein ständiges Erweitern und Reduzieren von Sensoren zu, außerdem trägt die Digitalisierung von analogen Sensorsignalen zu einer besseren EMV-Resistenz bei.

Logging und Telemetrie

Ohne Logging und Echtzeit-Telemetrie der gemessen Daten, würde das Sensor System wenig Sinn machen. Alle fünf im Fahrzeug verbauten CAN Busse werden in einem zentralen Daten-Logger aufgezeichnet, mithilfe des zuvor erwähnten modularen Sensor Systems werden alle Sensoren auf den CAN weitergeleitet was automatisch zum Logging aller Sensoren führt.

Des weiteren leitet ein zentrales CAN Gateway, welches auf der Vehicle Control Unit implementiert ist, alle wichtigen und interessanten Daten für eine Echtzeit Überwachung auf das Telemetrie Modul weiter. Mithilfe einer eigens Entwickelten App kann so auf das Fahrzeug zugegriffen werden und ebenfalls neue Code Partitionen auf Steuergeräte installiert werden.

Kommunikation, Steuerung und Regelung