Do

13

Nov

2014

Fertigstellung

Der neue Motor und das Lenkgetriebe (direkt von Audi) sind nun eingebaut.

Jetzt hat der A2 auch genug Power im oberen Drehzahlbereich, so dass höhere Geschwindigkeiten bis 160km/h problemlos erreicht werden können.

 

Gleich nach dem Einbau habe ich einen Termin beim TÜV gemacht und den A2 diese Woche zugelassen.

 

Alle Änderungen und die HV-Komponenten sind eingetragen. Der A2 ist nun offiziell ein Elektrofahrzeug. :)


So

19

Okt

2014

Lenkgetriebe, das 2.

Der Motor ist zwischenzeitlich eingetroffen.

Er wurde repariert. So wie es aussieht, wurde auch das Gehäuse ersetzt. Der Flansch und die Aufnahme für die Schwungscheibe sind die alten geblieben. HV-Kabel wurden ebenfalls erneuert.

Leider konnte ich dieses Wochenende den Motor trotzdem nicht einbauen, da ich immernoch Probleme mit dem Lenkgetriebe habe.

Anscheinend bekommt es kein Lieferant auf die Reihe, das richtige Lenkgetriebe zu bestellen.

Haben inzwischen schon das 2. Lenkgetriebe mit der verkehrten Scheibe für den Drehwinkelsensor erhalten, obwohl zulässige Fzg.-Gestellnummer und die Teilenummer zu 100% übereinstimmten.

 

Wenn der Lieferant das Lenkgetriebe nicht gegen das richtige austauschen kann, dann kaufe ich es direkt bei Audi, auch wenn es das Doppelte kosten wird.

 

Hier der Übeltäter mit der Scheibe im Vergleich:

Sa

11

Okt

2014

Lenkgetriebe und Kupplung

Kurzer Zwischenstand. Der Motor ist leider noch nicht wieder zurück. Der Abholtermin wurde eingehalten, nicht jedoch der Liefertermin.
Werde am Montag nachfragen, wo der Motor bleibt.

Zwischenzeitlich habe ich ein neues und hoffentlich passendes Lenkgetriebe bestellt.

Beim Lenkgetriebe für den A2 müssen folgende Punkte beachtet werden.
1. Der 3 Liter A2 hat keine Servolenkung sondern ein rein manuelles Lenkgetriebe
2. Es gibt elektrohydraulische Lenkgetriebe mit und ohne Drehwinkelsensor für den A2. Die ersten A2 wurden mit Drehwinkelsensor verbaut, die späteren ohne. Stattdessen wird der Drehwinkel vom Lenkwinkelsensor hinter dem Lenkrad herangezogen.
3. Wenn das Lenkgetriebe einen Drehwinkelsensor besitzt, dann muss es der richtige sein. Es gibt Sensoren, die entweder eine oder zwei Encoderscheiben benötigen. Meiner hatte einen Sensor mit einer Scheibe.
4. Unbedingt die Teilenummer vorab ermitteln, indem man sich die Teilenummer vom Lenkgetriebe notiert, das ersetzt werden muss. Man kann sich nicht auf die Angaben bei den Händlern verlassen.

Gestern kam zudem die verstärkte Kupplung an. Habe mich für eine organische Kupplungsscheibe entschieden, da das Anfahren mit Kuppeln beim A2 entfällt und die Kupplungsscheibe somit kaum verschlissen wird. Wichtig ist eigentlich nur der erhöhte Anpressdruck der neuen Kupplung. Hier ein Bild:

Mo

29

Sep

2014

Rückschlag

Nach längerer Pause gibt es heute mal wieder ein Update, wenn auch nicht gerade ein sehr positives.

Vor zwei Wochen habe ich eine ausgiebige Probefahrt (ca. 350 km) mit Kurzzeitkennzeichen gemacht.
Es gab keinerlei Ausfälle oder Fehler und alles hat einwandfrei funktioniert, bis auf den Motor.
Leider musste ich feststellen, dass der Motor ab ca. 2500 U/min stark an Leistung verliert, was in einer Höchstgeschwindigkeit von max. 120 km/h resultierte.
Trotz langem Experimentieren mit den Einstellungen des Controllers ist es mir nicht gelungen, dem Motor mehr Leistung in höheren Drehzahlen abzugewinnen.
Also habe ich mich mit dem Hersteller in Verbindung gesetzt und musste erfahren, dass wohl gerade zu der Zeit, als ich den Motor bestellt habe, es zu einem Fehler in der Herstellung kam.

Das ist für mich natürlich sehr ärgerlich, da ich ganze zwei Tage brauchte, um den Motor wieder aus dem Auto auszubauen. Durch die Größe des Motors war das alles maximal kompliziert, da es sehr eng zuging und ich den Motor nach unten ausbauen musste, da das Abbauen des Schlossträgers und der montierten Komponenten noch aufwändiger gewesen wäre.

Nachdem ich u.a. die rechte Antriebswelle demontiert und das Getriebeöl abgelassen hatte, musste ich den Motor über einer Grube ausbauen und nach unten ablassen.

Jetzt steht der Motor zum Abholen bereit. Da muss ich übrigens die schnelle Reaktion des Herstellers loben, der den Motor morgen abholen lässt und mir versprach, den reparierten Motor innerhalb einer Woche zurückzuschicken.

Da steht er nun und wartet auf die Reparatur ...

Nebenbei macht auch die Inkontinenz des Lenkgetriebes Probleme, weshalb ein neues Lenkgetriebe ebenfalls auf den Einbau wartet.
Zudem habe ich während der Probefahrt bemerkt, dass die Domlager ausgeschlagen sind, die ich auch noch auswechseln muss.

Ach ja, und wenn ich gerade dabei bin, werde ich auch eine stärkere Kupplung einbauen, da ich festgestellt habe, dass die Kupplung ab und zu durchrutscht, wenn ich bei höherem Gang und niedrigerer Drehzahl bisschen zu viel "Strom" gebe. So kann ich später über alle Drehzahlbereiche und Gänge die optimale Leistung herausholen, ohne dass die Kupplung rutscht. Natürlich immer unter Berücksichtigung des maximalen Drehmoments, welches noch vom Getriebe verarbeitet werden kann.

So, genug gejammert. Jetzt warte ich auf den Motor und werde nach dem Einbau der neuen Komponenten berichten wie es weitergeht.

Do

21

Aug

2014

A2 EV Achritektur

Habe hier noch ein Bild angehängt, das zeigt, wie das BMS im Fahrzeug eingebunden ist.

Mo

11

Aug

2014

BMS Inbetriebnahme

Das BMS ist nun endlich fertig geworden. Habe es mit einer provisorischen Testsoftware geflasht, um heute die Funktion der Hardware im Zusammenspiel mit dem Fahrzeug zu testen.
Wenn alles soweit funktioniert, werde ich alle Funktionen implementieren.
Das BMS besitzt einen Bootloader, so dass es sich über RS232 oder USB im Fahrzeug flashen läßt.

Sa

26

Jul

2014

Land in Sicht

Heute ist ein guter Tag! :)

6 Wochen lang habe ich mit EMV Problemen und Fehlermeldungen im Kombi gekämpft.
Heute habe ich nun die erste Probefahrt ohne Fehlermeldungen gemacht. Das ABS/ESP funktioniert jetzt endlich und ich kann mich nun daran machen, die Kiste fertigzustellen.

Folgende Dinge sind noch zu tun:

  • Isolationswächter einbauen -> erledigt, 27.07.
  • BMS einbauen und im Fahrzeug testen -> erledigt, 11.08., BMS funktioniert
  • Temperatursensor an Motor, damit der Kühlerlüfter bei Bedarf automatisch zuschaltet -> erledigt, 06.08.
  • Zellen einmalig balancen
  • Zusammenbau
  • TÜV -> Vorgespräche mit dem TÜV habe ich bereits gehabt. Jetzt bereite ich die Dokumentation vor, die der TÜV von mir sehen will.

Dafür habe ich mir 3 Wochen Urlaub genommen, in der Hoffnung, dass ich danach mit dem A2 zur Arbeit fahren kann.

Sa

21

Jun

2014

EMV Probleme

Heute gibt es ein kurzes Feedback zu meinen EMV-Problemen, die mich jetzt schon mehrere Wochen begleiten.

Zuerst hatte ich Ausfälle von ESP und ABS, was ich durch bessere Masseanbindungen beheben konnte.
Das hat aber dazu geführt, dass sich die Störungen in das 12V Bordnetz eingekoppelt haben und somit das Display zur Anzeige von SOC etc. komplett verrückt gespielt hat.
Auch das Drehzahlsignal, welches vom Motor auf die CAN-ECU geht, ist dermaßen gestört, dass auch der Drehzahlmesser verrückt spielt.
Das liegt daran, dass die Kabel zur CAN-ECU direkt an der Leistungselektronik vorbei laufen und die Taktfrequenz (10kHz) der Leistungsstufe direkt in die Kabel einkoppeln und somit das Drehzahlsignal durcheinander bringen. Das Kabelpaar muss zwingend durch ein Twisted-Pair- oder ein Koaxialkabel ersetzt werden. Eine kleine Störung mit riesen Auswirkungen und einem enormen Aufwand, da ich den Kabelbaum, der bereits fein säuberlich verlegt ist, wieder öffnen muss ...

Ich habe noch viele kleine EMV Optimierungen, wie abgeschirmte Kabel, Kondensatoren, Filter, Massebänder etc. an diversen Punkten im Fahrzeug angebracht, die die EMV des Fahrzeugs messbar verbessert haben.

Etwas Positives hat die ganze Geschichte: Ich weiß nun, dass die EMV mit einer der wichtigsten Punkte ist, die bei der Planung eine Umbaus berücksichtig werden müssen.

So

08

Jun

2014

BMS

Heute mal einen kurzen Zwischenstatus.
Der A2 läuft soweit. Den Controller habe ich fürs Erste eingestellt.
Der Motor hat ein brachiales Drehmoment. Wenn ich im 3. Gang mit Vollgas anfahre, kann ich eine meterlange Spur auf die Straße zaubern.
Sollte man dem Getriebe zuliebe nicht zu oft machen bzw. den Controller entsprechend einstellen, dass sowas nicht möglich ist.

Kommen wir zum eigentlichen Problem, das ich noch habe, was die durchdrehenden Räder überhaupt erst möglich macht.
Das ABS/ESP hat eine Störung, die immer nur dann kommt, wenn ich den Hauptschütz zuschalte.
Habe bereits die Zuleitung zum Hauptschütz durch eine geschirmte Leitung ersetzt und auch weit weg vom ABS/ESP Steuergerät verlegt. Bringt aber keine Besserung.
Bin mir nicht sicher, wo das einstört, ob leitungsgebunden oder über Luft. Habe eine Checkliste mit 11 Punkten erstellt, die ich heute abarbeiten werde, um den Fehler zu finden. Es kann viele Ursachen haben, so kann der Controller selbst stören, das Magnetfeld des Motors, oder vielleicht eine Masseverbindung schlecht sein ... Wir werden sehen.

Die letzten Tage habe ich zudem den Prototyp des BMS fertiggestellt, das ich noch programmieren muss. Das BMS hat dann die folgenden Funktionen:

  • Überwachung des Interlock, der über die CPBMs (Zellüberwachung) läuft
  • Einschalten der KL50 verhindern, wenn Ladegerät aktiv
  • Schaltet das Ladegerät bei Überspannung und Übertemperatur mindestens einer Zelle aus
  • Reduziert die Leistung des Controllers auf die Hälfte bei Unterspannung und Übertemperatur mindestens einer Zelle
  • Schaltet sich selbst ein und gibt Alarm, wenn Über-/Unterspannung und Übertemperatur mindestens einer Zelle erkannt wird
  • Steuert LEDs und Buzzer zur Anzeige von Status und Fehler
  • Liest die Isolationsüberwachung ein und verhindert ein Zuschalten der KL50 (Schließen des Hauptschützes) im Fehlerfall
  • Einfaches Firmware Update über serielle Schnittstelle (RS232/USB) möglich


Wenn alles zu meiner Zufriedenheit funktioniert, werde ich eine SMD bestückte Platine fertigen lassen.

So

18

Mai

2014

Probefahrt

Und zum Schluss, weil es so schön war, ein ganz kurzer Clip von meiner allerersten Probefahrt mit dem A2.  :)

So

18

Mai

2014

Drehzahlmesser

Hier also das Video vom Drehzahlmesser. Der Motor kann bis 6000 U/min drehen, der Drehzahlbereich passt also perfekt.

Do

08

Mai

2014

CAN ECU

Heute gibt es mal "bewegende" Neuigkeiten.

Als erstes möchte ich die CAN ECU vorstellen, die die Drehzahl des Elektromotors einliest und auf den CAN-Bus legt. Nebenbei sorgt sie noch dafür, dass der fehlende Öldruckschalter ab einer bestimmten Drehzahl simuliert wird, damit keine Fehlermeldung im Kombiinstrument erscheint.

Hier ein Bild der ECU:

Natürlich habe ich die ECU gleich angeschlossen und getestet. Sie funktioniert einwandfrei, wobei in dem angehängten Video (im nächsten Beitrag) die ECU noch einen ältere Firmware hat und deswegen noch die Öldruck-Fehlermeldung auf dem Display erscheint. Ist jedoch in der aktuellen Firmware behoben.

Falls Interesse an der ECU für eigene Umbauten besteht, bin ich gerne bereit welche zu verkaufen.

So

04

Mai

2014

Tankanzeige

Da ich die vorletzte Woche Urlaub hatte und dieses Woche ein langes Wochenende war, habe ich einiges machen können.
Zum einen habe ich den elektrischen Klimakompressor und den Trockner montiert und verkabelt und zum anderen habe ich endlich den Adapter für die Tankanzeige fertiggestellt.
Hier ein Bild des montierten Klimakompressors, allerdings noch unverkabelt:

Dann habe ich den Adapter für die Tankanzeige gelötet und programmiert. Er hat die Aufgabe das PWM Signal des EV-Displays, welches ich im Kombiinstrument verbaut habe, in eine analoge Spannung umzuwandeln, mit der die Tanknadel im Kombi angesteuert werden kann.
Leider war das Vorhaben nicht ganz so einfach, da ich die Tanknadel nicht über einen Widerstand ansteuern konnte, wie es über den Tankgeber erfolgt, sondern nur über ein Spannungssignal. Allerdings hatte ich das Problem, dass das Spannungssignal beim Schalten von KL15 vom Kombi nicht richtig erkannt wurde und die Nadel sich entweder nicht bewegt, oder einen falschen Wert angezeigt hat.
So musste ich eine Sequenz herausfinden, die es ermöglicht hat, dass das Kombi die angelegt Spannung richtig erkennt. Dazu lege ich eine Spannung innerhalb einer bestimmten Zeit an, die unter bzw. über dem Grenzwert von 0% und 100% der Anzeige liegt. Danach noch für 2 Sekunden einen konstanten Wert für 50% SOC und dann den realen Wert. So kalibriert das Kombi die Tankanzeige neu und zeigt den richtigen Wert an.

Hier mal ein Bild der Mikrocontroller-Schaltung:

Der Nachteil an der ganzen Geschichte ist, dass es ein paar Sekunden nach dem Betätigen der Zündung dauert, bis der richtige Wert angezeigt wird, was aber nicht stört, da das EV-Display beim Einschalten sowieso immer den SOC anzeigt.
Der Vorteil der analogen Tankanzeige liegt darin, dass man immer über den SOC informiert ist, egal was im EV-Display gerade angezeigt wird.
Mir ist aufgefallen, dass sich die Nadel alles andere als linear bewegt, was wohl dem Aufbau des Benzintanks geschuldet war, da dieser ja nicht aus einem simplen rechteckigen Behälter bestand.
Die Schaltung kann direkt hinter dem Kombiinstrument verstaut werden.

Wie das dann in Funktion aussieht, zeigt das folgende Video, in dem man übrigens das nichtlineare Verhalten sehr gut erkennen kann.
Ich werde die Software noch ein bisschen anpassen, um dieses Verhalten zu optimieren.

So

13

Apr

2014

Fernbedienung

Heute habe ich den Empfänger für die Fernsteuerung der Heizung und Klimaanlage eingebaut.
Das ganze war nicht ganz so einfach, wie ich mir das vorgestellt hatte, da das Klimabedienteil sowie das Innenraumgebläse natürlich bestromt werden müssen, damit Luft in den Innenraum kommt und die Motordrehzahl des Gebläses sowie die Lüfterklappen geregelt werden.
Damit das funktioniert wollte ich nicht gleich die komplette KL15 einschalten, sondern musste das Klimabdienteil, das Gebläse/Gebläsesteuergerät und den HV-Schütz für die Nebenverbraucher einschalten.

Wie es der Zufall so will, hat das Klimabedienteil einen ungenutzten Pin am 16-poligen Stecker, der bei Anlegen von 12V nur das Klimabedienteil einschaltet und die Lüfterklappen sowie das Gebläse ansteuert. :)


Das Gebläse musste ich noch über ein Relais an KL30 anschließen.
Mit dem Signal des Empfängers steuere ich somit Klimabedienteil, das Gebläse, den Nebenverbraucher HV-Schütz sowie die Heizung bzw. den Klimakompressor an.

Da ich einen Kippschalter für den Rückwärtsgang eingebaut hatte, wurden die Rückfahrleuchten nicht mehr automatisch eingeschaltet, da der Schalter für die Rückfahrleuchten im Getriebe sitzt. Dieser Schalter wird nämlich nur betätigt, wenn der Rückwärtsgang eingelegt wird, was bei meinem A2 nicht mehr gemacht werden muss. Um nun dieses Problem zu lösen, habe ich noch eine Relaisplatine eingebaut, die die Rückleuchten direkt ansteuert, wenn der Rückwärtsgang am Kippschalter eingelegt wird.

Di

01

Apr

2014

Spinning Wheel

Es gibt Neuigkeiten. :)

Am We habe ich den Motor in Betrieb genommen und zum ersten mal die Räder drehen lassen.
Natürlich erst einmal sehr vorsichtig und mit begrenzter Drehzahl.
Wenn ich alle Leitungen zu 100% verkabelt und das BMS installiert habe, werde ich eine erste Probefahrt machen. 

Anbei ein kurzes Video.

So

16

Feb

2014

Inbetriebnahme 12V Bordnetz

Heute habe ich das 12V Bordnetz wieder in Betrieb genommen. Bis auf ein paar Fehlermeldungen aufgrund der noch nicht angeschlossenen Servolenkung und einiger Sensoren funktioniert alles wie es soll.

Hier mal wieder ein paar Bilder:

Do

02

Jan

2014

Statusanzeige

Heute habe ich die E-Box mit Schützen und den Sicherungen verkabelt. Sie dient primär dazu, die Batterie von der Motor-Leistungselektronik und den Nebenverbrauchern zu trennen sowie über Hochvoltsicherungen die Kabel im Kurzschlussfall zu schützen.
Dort wo früher der Benzintank montiert war, habe ich die E-Box befestigt und über eine Klappe im Fahrgastraum zugänglich gemacht.

Dann habe ich die HV-Leitungen unter dem Fahrzeug befestigt und nach vorne geführt.
Jetzt geht es ans Anschließen der HV-Leitungen an die Leistungselektronik, den DCDC-Wandler und an den PTC.
Die Klimaanlage werde ich vorerst nicht einbauen, damit ich das Fahrzeug noch vor dem Sommer zum Laufen bekomme.

Die 12V Batterie im Fußraum auf der Beifahrerseite habe ich auch schon verkabelt. Bilder folgen.

So

08

Dez

2013

E-Box

Heute habe ich die E-Box mit Schützen und den Sicherungen verkabelt. Sie dient primär dazu, die Batterie von der Motor-Leistungselektronik und den Nebenverbrauchern zu trennen sowie über Hochvoltsicherungen die Kabel im Kurzschlussfall zu schützen.
Dort wo früher der Benzintank montiert war, habe ich die E-Box befestigt und über eine Klappe im Fahrgastraum zugänglich gemacht.

Do

05

Dez

2013

HV-Batterie Inbetriebnahme

Heute gibt es ein kleines Video von der ersten Inbetriebnahme der HV-Batterie.
Ich habe die CPBMs (Cell Protection and Balancing Module) und die Busbars montiert und das Ladegerät angeschlossen.
Es war mit 2,5°C nicht gerade warm in der Werkstatt, weshalb auch die Batterieheizung in Betrieb war.
Im Video hat die Batterie gerade 7°C.

So

27

Okt

2013

Ladehemmung

Kurzer Zwischenbericht:
Das Ladegerät ist montiert und die Kabel zur Batterie wurden alle verlegt. Momentan bin ich daran, das Ladegerät in Betrieb zu nehmen. Es gestaltet sich leider ein bisschen schwieriger als gedacht, da das Ladegerät einen PWM-Eingang zum Steuern der Ladeleistung hat.
Dieser PWM-Eingang muss angesteuert werden, sonst funktioniert das Ladegerät nicht.
Habe eine einfache Schaltung mit einem Mikrocontroller gebastelt, die ein programmierbares PWM-Signal ausgibt. Leider habe ich heute das Ladegerät damit noch nicht zum Laufen gebracht.

Ergänzung:
Den Fehler, warum das Ladegerät nicht wollte, habe ich gefunden. Als Interface zwischen Mikrocontroller des PWM-Generators und des Ladegeräts habe ich einen Optokoppler eingesetzt, der leider nicht für die erforderliche Frequenz von 2kHz ausgelegt war. Habe ihn durch einen anderen Typ ersetzt (PC817).

Habe zudem noch einen Taster eingefügt, der die Leistung des Ladegeräts von 3kW auf 2kW über PWM reduziert. So kann ich das Auto auch an Steckdosen anschließen, die nicht den vollen Strom liefern können bzw. die Sicherung fliegen würde.

So

13

Okt

2013

HV-Batterie

Zwischendurch ein Bild vom Einbau der HV-Batterie.
Die Zellen sind drin. Jetzt wird noch das Ladegerät rechts neben der Batterie vertikal installiert und verkabelt. Dann kommen die CPBMs (Cell Protection and Balancing Module) und die Busbars auf die Zellen.
Wenn ich bis dahin keinen Stromschlag bekommen habe und nicht im Krankenhaus liege, werde ich die Zellen zum ersten mal laden und gleichzeitig das Ladegerät justieren.

Di

01

Okt

2013

Handheld Programmer

Momentan bin ich am Verkabeln und werde in den nächsten Tagen das Ladegerät in Betrieb nehmen, um die Batterie zum ersten mal komplett aufzuladen.
Der Controller und der DCDC-Wandler sind im Motorraum montiert. Die Unterdruckpumpe für den Bremskraftverstärker ist ebenfalls montiert und erfolgreich in Betrieb genommen.
Bilder folgen.

Heute ist der Programmer für den Curtis Controller gekommen, mit dem man die Parameter des Controller ändern kann, was bereits vor der ersten Inbetriebnahme dringend erforderlich ist.

Mo

30

Sep

2013

CPBM Platinen

Die CPBM Platinen sind nun fertig und warten darauf in der Batterie verbaut zu werden.

So

30

Jun

2013

Vorher-/Nachher-Vergleich

Der Elektromotor mit Halterung und Kupplung ist jetzt komplett eingebaut.
Es war nicht ganz so einfach, wie ich es mir vorgestellt hatte, da die rechte Antriebswelle abgeschraubt werden musste, damit der Motor auf die Getriebewelle geschoben werden konnte. Aber letztendlich hat alles dann wunderbar gepasst.
Dass der Elektromotor leicht schräg eingebaut wurde, liegt daran, dass der Verbrennungsmotor ebenfalls in einem bestimmten Winkel verbaut war.

Hier ein Vorher-/Nachher-Vergleich:

Die Batteriekiste aus Alu ist fertig und kann demnächst verbaut und mit den Zellen bestückt werden. Zuvor habe ich noch die Kunststoffkiste, die im Kofferraumboden als 12V Batterie- und Werkzeugbehälter verbaut war, durch eine Aluplatte ersetzt. Das spart Gewicht ein.

So

30

Jun

2013

Einbau Elektromotor

Den Elektromotor habe ich heute provisorisch an die Kupplungsglocke gesteckt, um das Material für die Motorhalterung bestimmen zu können.
In den nächsten Tagen geht es dann an das Schweißen der Motorhalterung.

So sieht es bis jetzt aus:

Fr

24

Mai

2013

Das CPBM

Heute ist die 2. Version der CPBM Prototypen-Platine gekommen, die ich gleich bestückt und getestet habe.
Sie funktionierte auf Anhieb und wird so in die Fertigung gehen. Natürlich dann mit grünem Lötstoplack und Bestückungsdruck.
Auch wenn ich nur 34 Stück benötige, werde ich ca. 120 Platinen bestücken lassen, da alles darunter fast genau soviel kosten würde.
Den Rest verkaufe ich dann hier über diese Homepage an DIY-Bastler.

Do

23

Mai

2013

Motorausbau

Der Motorausbau ist vollbracht. Nachdem im Vorfeld der Kabelbaum und alle Schläuche entfernt wurden, hat der der Motorausbau gerade mal eine halbe Stunde gedauert.

Fr

03

Mai

2013

A2 Demontage

Es geht weiter ... diese Woche habe ich den vorderen Stoßfänger und den Schlossträger demontiert. Die Demontage ist eigentlich sehr einfach, wären da nicht die Kabel, die teilweise schwer erreichbar und vom Schlossträger zu entfernen sind.
Ohne Schlossträger sieht das ganze dann so aus:

Dann habe ich noch die Verkleidung im Kofferraum komplett entfernt und eine Kiste aus Karton für die Zellen nachgebildet und eingepasst.
Der Karton wird dann durch eine Alubox mit Deckel mit den gleichen Maßen ersetzt und mit den Längsträgern verschraubt. Um die Sicherheit bei einem Heckcrash zu erhöhen, werde ich mir noch ein paar zusätzliche Maßnahmen einfallen lassen müssen.

Heute ist der elektrische Klimakompressor aus China eingetroffen, der speziell für die Spannungslage in meinem Fahrzeug vom Hersteller konfiguriert wurde.
Mit einer Kühlleistung von 2kW sollte er ausreichend sein. Mehr Leistung wäre auch machbar gewesen, was aber dann aus Energiespargründen irgendwann mal keinen Sinn mehr macht. Der elektrische Klimakompressor ist sehr kompakt und hat ungefähr die Größe des mechanischen, der 1:1 ersetzt wird.

Mo

01

Apr

2013

Heizung und Zellmodule

Es geht weiter. Ich habe damit begonnen, das Fahrzeug zu zerlegen und den Bauraum für die Batteriebox vermessen.
Als nächstes geht es an den Ausbau der Teile, die nicht mehr benötigt werden, wie Tank, Auspuff, Motor, etc..
Den Motor und andere Teile werde ich versuchen über eBay zu verkaufen.

Weiterhin habe ich Kontakte zu Firmen aufgebaut, die elektrische Klimakompressoren für meinen Spannungsbereich anbieten. D.h. ich habe mich dazu entschieden, den A2 mit einer elektrischen Klimaanlage auszurüsten. Wenn ich die ersten Teile vorliegen habe, wird es mehr Informationen dazu geben.

Für die Heizung habe ich einen elektrischen 2000W Vorheizer für 120V AC bzw. DC gefunden. Das Wasser wird über eine Heizspirale, wie man es aus dem Wasserkocher kennt, über einen ohmschen Widerstand, aufgewärmt. Ich gehe davon aus, dass die 2000W stark an der Grenze sind, um den Innenraum einigermaßen aufzuwärmen. Mein 1200W Heizlüfter hat in meinem jetzigen Fahrzeug bei Minusgraden fast eine halbe Stunde benötigt, um den Innenraum auf 5-10°C zu bekommen. Mal schauen, wie effizient ich den Heizkreislauf auslegen kann.
Für freie Scheiben reicht es auf jeden Fall aus, aber um den Innenraum bei Außentemperaturen unter 0°C auf 20°C zu bekommen, wird höchstwahrscheinlich mehr Leistung benötigt.

Hier ein Bild von diesem Teil:

Sicherungen und die passenden Sicherungshalter für die Traktionsbatterie habe ich auch bestellt und teilweise schon erhalten.

Nebenbei habe ich die Elektronik für die Zellüberwachung fertig entwickelt und dazu ein paar Platinen für den Aufbau der ersten Prototypen bestellt. Die Platinen nenne ich CPBM, was "Cell Protection and Balancing Module" heißt.
D.h. die Platinen schützen die Zellen vor Unterspannung, Überspannung, Übertemperatur (Umgebung und Zellkontakttemperatur) und erledigen auch gleichzeitig automatisch das Balancen der Zellen während dem Ladevorgang, falls erforderlich. An jede einzelne Zelle wird ein CPBM angeschlossen, also insgesamt 34 Stück.
So werden die Platinen später mal aussehen. Dann natürlich mit Kabel und Kontakten zum Anschrauben an die Batterie:

Alle CPBM sind über eine Interlockleitung miteinander verbunden. Erkennt ein CPBM eine Unter-/Überspannung oder Übertemperatur, so trennt es die Interlockleitung. Ein zentrales kleines Steuergerät erkennt die Trennung der Interlockleitung und reagiert entsprechend darauf. Beim Fahren wird der Fahrer über eine Anzeige Informiert, dass etwas nicht stimmt. D.h. der Fahrer weiß dann anhand der SOC-Anzeige im Auto, dass entweder die untere Spannungsgrenze erreicht wurde (bei niedrigem SOC) oder eine Übertemperatur (bei erhöhter Batterietemperatur in der Anzeige) oder anderes Problem vorliegt, wenn die Batterie z.B. noch nicht die untere SOC Grenze erreicht hat bzw. die Batterietemperatur im normalen Bereich liegt. Liegt der Interlockfehler dauerhaft an (> 2-3 Sekunden), so wird vom zentralen Steuergerät die verfügbare Leistung auf 50% eingeschränkt. Der Fahrer hat dann die Möglichkeit das Fahrzeug von der Straße zu bringen, um es aufzuladen, abkühlen zu lassen oder den Fehler zu suchen.

Als nächstes erstelle ich den Verdrahtungsplan für das Fahrzeug und plane die Verkabelung der Komponenten.
Paralell dazu werde ich das zentrale Steuergerät (BMS) und das CAN-Steuergerät für das entfallene Motorsteuergerät fertigstellen.

Das CAN-Steuergerät läuft bereits und schickt die vom Fahrzeug erforderlichen Daten auf den CAN-Bus. Allerdings habe ich es noch nicht am Fahrzeug getestet. Das werde ich tun, sobald ich die serielle Schnittstelle des CAN-Steuergeräts fertig programmiert habe, damit ich die CAN-Signale vom Laptop aus ändern bzw. das Steuergerät konfigurieren kann.

Das BMS wird über einen kleinen Mikrocontroller von Atmel realisiert. Dabei liegt das Augenmerk auf der funktionalen Sicherheit des BMS.

Zum BMS und CAN-Steuergerät gibt es später ein paar Informationen mehr, wenn ich damit weiter gekommen bin.

Do

07

Mär

2013

Zellen

So, hier noch ein paar Bilder von den Zellen. Eine Kiste habe ich ausgepackt, um die Zellspannungen zu messen.
Alle vier Zellen haben eine Spannung von exakt 3,291V.
Es handelt sich um LiFePo4 Zellen von Sinopoly mit einer Kapazität von 200Ah. Insgesamt werden 34 Zellen im Fahrzeug zum Einsatz kommen, die genau in den Kofferraum des A2 passen. Die Batterie wird dann in Summe ein Gesamtgewicht von round about 200kg haben.

Do

31

Jan

2013

Ladegerät

Diese Woche ist das Ladegerät aus Italien eingetroffen. Es handelt sich um ein Zivan NG3 mit max. 3kW Ladeleistung.
Das Ladegerät ist auf eine Ladespannung von 108V ausgelegt, welche jedoch über ein Poti an die Ladeendspannung der Batterie angepasst werden kann.

Hier ein paar Bilder:

Als nächstes kümmere ich mich um die Heizung, wobei ich mir noch nicht ganz schlüssig bin, ob es ein elektrischer Durchlauferhitzer oder eine konventionelle Benzin-Standheizung wird. Beide Varianten haben ihre Vor- und Nachteile.

Parallel dazu bestellte ich noch die vielen Einzelteile, wie z.B. Stecker, Schütze, Relais, Kabel, Gehäuse, Sicherungen, etc..

Ein großes Fragezeichen bleibt jedoch noch bei der Realisierung der Klimaanlage, auf die ich nur ungern verzichten möchte, egal wieviel Energie sie benötigt. Aber für eine kurze Abkühlung, zumindest vor Beginn der Fahrt, oder bei Kurzstrecken, sollte immer genug Energie verfügbar sein. Ich rechne damit, dass die Klimaanlage ca. 3kW Leistung aufnimmt. Würde sie z.B. 10 Minuten in Betrieb sein, dann wäre das ein Energieverbrauch von ca. 0,5kW/h, was bei einem Energieinhalt der Batterie von über 20kWh zu verschmerzen wäre.

So

13

Jan

2013

Display

Letzte Woche kamen die Zellen aus Tschechien, sowie das Display aus den USA für die Anzeige von Strom, Spannung, Temperatur, SOC sowie Energieinhalt der Batterie.

Das Display wird direkt an die Batterie angeschlossen und zeigt mir praktisch den Gesamtstrom und den wahren Energieinhalt der Batterie an, während ein Display, das an den Motorcontroller angeschlossen werden kann, lediglich den Strom bzw. Energieverbrauch des Motors in der Berechnung berücksichtigt.

Hier ein Bild des Displays inkl. Messplatine:

Die Strommessung erfolgt über einen Hall-Sensor, durch den die Kupferschiene mit den zwei Anschraubpunkten führt, durch die der Gesamtstroms des Fahrzeug fließt. Somit lässt sich verlustfrei der aktuelle Strom messen. Die andere Möglichkeit wäre ein präziser Shunt für die Strommessung einzusetzen. Ich habe mich aber für die Lösung mit dem Hall-Sensor entschieden, auch wenn der Hall-Sensors eine geringere Genauigkeit hat, die jedoch für meine Anwendung vollkommen ausreicht.

Das Display ist grün hintergrundbeleuchtet. Bei dem Verbindungskabel zwischen Display und Messplatine handelt es sich um ein hervorragend abgeschirmtes handelsübliches Netzwerkkabel, das auch gleichzeitig das Display mit Spannung versorgt.

Ein Bild der Palette mit den Zellen folgt noch.

Von den größeren Komponenten fehlen jetzt nur noch der Motor und das Ladegerät, die bereits bestellt wurden und in den nächsten Wochen eintreffen sollten.

So

30

Dez

2012

Komponentenlieferung

Diese Woche sind weitere Komponenten angekommen.

Zum einen der Curtis Controller aus den USA. Er kam relativ nackt hier an, da ohne Beschreibung, Stecker, Kabel oder Sonstigem.
Ich werde mich jetzt mal erstmal um den passenden Low-Voltage Stecker kümmern müssen.

Dann kam noch der DCDC-Wandler, wie versprochen zu KW52. Er wurde ganz frisch in KW50/2012 produziert. ;)

Als nächstes besorge ich mir noch einen großen Kühlkörper für den Controller, der dann in den Fahrtwind ausgerichtet wird.


Dann sind noch ein paar Kleinteile angekommen, wie z.B. ein zusätzlicher Unterdruckbehälter für den Bremskraftverstärker.
Es handelt sich um ein gebrauchtes Teil aus einem alten Audi.

Ich warte noch auf das bereits bestellte Ladegerät und das Display für die Anzeige von Spannung, Strom, Verbrauch und Energieinhalt. 

Mi

05

Dez

2012

Unterdrucksensor

Es geht weiter ... Der Unterdruckschalter ist angekommen.
Mit diesem Unterdruckschalter lässt sich die Pumpe direkt ansteuern.

Mi

05

Dez

2012

Motor

Der Motor ist auch bereits ausgesucht. Es wird ein Asynchronmotor mit 40kW Dauerleistung. ;)
Die Peakleistung liegt um einiges höher und wird lediglich durch den Motorcontroller begrenzt.

Di

20

Nov

2012

Unterdruckpumpe

Das erste Bauteil ist eingetroffen. Ersteigert in ebay, eine elektrische Unterdruck- bzw. Vakuumpumpe von VW/Audi (siehe Bild).

Sie wird benötigt, um den notwendigen Unterdruck für den Bremskraftverstärker aufzubauen.

Wenn das Spenderfahrzeug bereits serienmäßig über einen Bremskraftverstärker verfügt, so muss auch das Elektrofahrzeug mit einem BKV ausgerüstet sein, sonst wird es schwierig eine Straßenfreigabe beim TÜV zu bekommen.

Damit die Unterdruckpumpe ausschaltet, wenn der notwendige Unterdruck erreicht ist, wird noch ein Unterdruckschalter benötigt. Der Unterdruckschalter trennt einfach die Stromversorgung der Pumpe, wenn der Schwellwert erreicht wurde. Der Unterdruckschalter ist bereits bestellt und befindet sich im Zulauf.


Mit dieser Kombination läuft die Unterdruckpumpe alle 2-4 Bremsbetätigungen an.
Um ein nicht so häufiges Anlaufen der Pumpe zu erreichen, kann ein Unterdruckbehälter dazwischen geschaltet werden. Je nach Größe läuft die Pumpe dann ca. alle 8 bis x Bremsbetätigungen an, dafür läuft sie aber länger, je größer der Behälter.

Mo

05

Nov

2012

Das A2-EV Projekt

--- Allgemeine Daten ---
Fahrzeughersteller: Audi
Fahrzeugmodell: A2
Baujahr: 09/2000
Projektstart: 11/2012
Projektende: 13.11.2014 (Zulassung)
Kosten Spenderfahrzeug: 3650€ (3150€ nach Verkauf von Motor, Motor-SG, Anlasser, Lambda-Sonde)
Gesamtkosten EV-Projekt: ca. 20000€


--- Leistungsdaten Elektrofahrzeug ---
Max. Motorleistung: Ziel -> 40kW Dauer, ca. 60kW Peak
Höchstgeschwindigkeit: Ziel -> >150km/h
Beschleunigung: tbc.
Gesamtgewicht: 1190kg ohne Fahrer
Durchschnittliche Reichweite: ca. 150km


--- Batterie und Laden ---
Zelltechnologie: LiFePo4
Zellhersteller: Sinopoly
Zellkapazität: 200Ah
Batteriekonfiguration: 34 Zellen
Gesamtspannung: 108,8V nominal
Ladegerät: Zivan NG3
Ladedauer: 6-7 Stunden


--- Antrieb ---
Controller: Curtis 1238-7601
Elektromotor: Schwarz Elektromotoren, Asynchronmaschine, 40kW


--- Sonstige Komponenten ---
DCDC-Wandler: Deutronic DVC500-80-13,8
Heizung: Wäremetauscher mit 2000W PTC
elektrisches Gaspedal: original A2 Gaspedal
Lenkungssystem: elektrisch, original
Bremssystem: vorhandenes Bremssystem mit elektrischer Unterdruckpumpe
Sonstiges: elektrische Klimaanlage


Es ist soweit. Das Spenderfahrzeug wurde beschafft. Jetzt geht es an die Bestellung der Komponenten und der Kleinteile.
Gestartet wird der Umbau erst, wenn die wichtigsten Komponenten vorhanden sind.
Da die Lieferzeiten relativ hoch sind, rechnen ich mit dem Beginn des Umbaus im Januar 2013.