Solarrennen an der Georgia Tech mit Energie versorgen

Bei Magna-Power sind wir überzeugt, dass die nächste Generation der Leistungselektronik mit der nächsten Generation von Ingenieuren beginnt. Seit Jahren beobachten wir, wie das Team von Georgia Tech Solar Racing (GTSR) die Grenzen des Möglichen im Bereich nachhaltiger Mobilität verschiebt – von ambitionierten Entwürfen bis hin zu Podiumsplatzierungen auf nationaler Ebene.

Als GTSR uns wegen ihres neuesten Fahrzeugs, des Viersitzers SR-4, und ihres kommenden Einsitzers SR-5 kontaktierte, sahen wir die Gelegenheit, ihre Mission mit unserer neuesten Technologie zu unterstützen. Das Team setzt seit langem auf unsere beliebten Netzteile der SL Series, doch die komplexen Testanforderungen für kundenspezifische Maximum Power Point Tracker (MPPTs) und Hochdichte-Batteriemodule erforderten die verbesserte Präzision und Konnektivität unserer neuesten Generation: der SLx Series.

Im folgenden Artikel gibt das Elektro-Team von GTSR einen ausführlichen technischen Einblick, wie sie die SLx Series in ihren Arbeitsablauf integrieren. Von der Nutzung von CANopen für die automatisierte Batteriecharakterisierung bis hin zum Einsatz von Remote Sensing für hocheffiziente Konvertertests gewähren die Studierenden einen Blick hinter die Kulissen, wie sie Magna-Power-Hardware einsetzen, um sich auf die 2.000 Meilen lange American Solar Challenge vorzubereiten.

Wir sind stolz, einen kleinen Teil zu ihrer Reise beizutragen, und freuen uns, ihre ingenieurtechnische Sorgfalt im Folgenden zu präsentieren.

Georgia Tech Solar Racing im Porträt

Georgia Tech Solar Racing (GTSR) ist ein von Studierenden geführtes Team mit über 150 Mitgliedern, das solarbetriebene Rennwagen für Rundstrecken- und Langstreckenwettbewerbe entwirft und baut. Das Team verschiebt kontinuierlich die Grenzen der Innovation und bietet Studierenden gleichzeitig wertvolle, praxisnahe Ingenieurerfahrungen.

Unser aktuelles Fahrzeug, SR-4, ist ein solarbetriebenes Mehrsitzer-Fahrzeug und das erste in Nordamerika gebaute Vierpersonen-Solarfahrzeug, das an einem Rennen teilnahm. SR-4 belegte den dritten Platz in der Multi-Occupant Vehicle (MOV) Division beim Rundstreckenrennen 2025 Formula Sun Grand Prix, und das Team bereitet sich nun auf die 2026 American Solar Challenge vor – ein Langstreckenrennen über mehr als 2.000 Meilen. Außerdem nähern wir uns dem Ende des Designzyklus und gehen in die Fertigung und Erprobung unseres nächsten Fahrzeugs über: SR-5, ein solarbetriebener Einsitzer, der die Grenzen von Effizienz und Zuverlässigkeit in der Single-Occupant Vehicle (SOV) Division ausloten soll.

Testinfrastruktur: Von der SL Series zur SLx Series

Bisher hat das Team die Magna-Power SL160-9 und SLx1.5-200-7.5/UI+CAN Netzteile verwendet, um die Synchron-Aufwärtswandler-Funktionalität seiner kundenspezifischen MPPTs zu testen – zusammen mit einem Keysight E3631A Netzteil für Niederspannung und einer elektronischen Keysight EL34243A Last – sowie zum Laden kundenspezifisch gefertigter Batteriemodule aus 64 parallelen 18650-Lithium-Ionen-Zellen.

Das Team entwickelt außerdem ein kundenspezifisches Modul-Charakterisierungssystem, das das SLx Series Netzteil mit einer elektronischen Siglent SDL1000X Last und einem Kvaser Leaf v3 CAN-Interface kombiniert, um den Ladezustand gegenüber der Leerlaufspannung und den Innenwiderstand während eines vollständigen Lade- und Entladezyklus zu charakterisieren.

Maximierung der Effizienz mit der Präzision der SLx Series

Eines der Hauptziele unseres kundenspezifischen MPPT-Designs ist die Maximierung der Effizienz. Um die Leistung präzise zu charakterisieren, nutzen wir die Remote-Sensing-Funktion des SLx Series Netzteils, die eine exakte Messung der an die Platine gelieferten Eingangsspannung und des Eingangsstroms gewährleistet. Für den täglichen Testbetrieb wird das Netzteil im CC/CV-Modus betrieben und bietet damit sowohl Flexibilität als auch Benutzerfreundlichkeit. Die SLx bietet zudem eine verbesserte Anzeige- und Sollwertfunktionalität, sodass Grenzwerte schneller konfiguriert und Testbedingungen leichter überwacht werden können.

Erweiterte Automatisierung über CANopen

Wir werden außerdem das CANopen-Protokoll beim Entwurf eines kundenspezifischen Charakterisierungssystems zur Kommunikation mit dem SLx-Netzteil einsetzen. Ein Host-PC, der über einen Kvaser Leaf sowohl mit der elektronischen Last als auch mit dem Magna Power-Netzteil verbunden ist, ermöglicht die präzise Steuerung und Überwachung zweier wesentlicher Prozesse:

1. Laden des Batteriepacks während der Ladezyklus-Charakterisierung.
2. Spannung über und Strom durch die elektronische Last während der Entladezyklus-Charakterisierung.

Die robusten Kommunikations- und Überwachungsfähigkeiten des SLx-Netzteils machen diesen Charakterisierungs-Workflow sowohl komfortabel als auch zuverlässig.

Sicherheit und Best Practices für Studierendenteams

Für andere Studierendenteams sollte Sicherheit immer oberste Priorität haben. Die Netzteile der SL Series und SLx Series ermöglichen eine einfache Konfiguration von Überspannungs- und Überstromschutz, und wir stellen sicher, dass diese Grenzwerte vor jedem Test eingestellt werden, um sowohl unser Team als auch unsere Werkstatt zu schützen.

Darüber hinaus kann die Anfertigung eines kundenspezifischen Adapters für das Magna-Power-Netzteil mit standardisierten Versorgungs- und Masseanschlüssen den Testbetrieb erheblich vereinfachen. Durch die Zusammenführung dieser Anschlüsse auf einen universellen Steckverbinder kann jedes Projekt eine eigene, dedizierte Kabelkonfektionierung verwenden, was den Wechsel zwischen verschiedenen Testaufbauten sicherer und einfacher macht.

Autoren

• Pranjal Chatterjee (GTSR Electrical Division Lead, B.S. Electrical Engineering, 3. Jahr)
• Hannah Xiao (Ehemalige GTSR Solar and MPPT Subteam Lead, M.S. Electrical and Computer Engineering, 1. Jahr)
• Luke Matheny (GTSR Solar and MPPT Subteam Member, M.S. Electrical and Computer Engineering, angehendes 1. Jahr)