Electric Sports Car Build Off

Electric Sports Car Build Off Powered by Siemens Team Hogeschool Rotterdam

Electric Sports Car Build Off Powered by Siemens Hogeschool Rotterdam Bouwboek ESCBO project Team HRGTZero Versie 4.0 05/07/2013 Student:

Dirk Vos & Paul Kokke

Studentnummer:

0833602 & 0835055

Opmerkingen:

Om de hyperlinks te kunnen gebruiken in het document dient de map ‘Bijlagen’ in dezelfde map te staan als dit document

Electric Sports Car Build Off Powered by Siemens Team Hogeschool Rotterdam Inhoud Inleiding ................................................................................................................................ 2 De 2CV ................................................................................................................................. 3 I.

Demontage 2CV ......................................................................................................... 3

II.

Revisie onderdelen 2CV ............................................................................................. 5 Draagarmen voor en achter ........................................................................................... 5 Wiel naaf voor en remtrommel achter ............................................................................ 5 Remklauwen voor .......................................................................................................... 6 Versnellingsbak.............................................................................................................. 6 Hoofdremcilinder ............................................................................................................ 6 Remzuigers trommelrem achter ..................................................................................... 6 Wielen............................................................................................................................ 7

III.

Verder opbouwen van de HR GTZero ..................................................................... 8

Veerpotten ..................................................................................................................... 8 Remsysteem .................................................................................................................. 8 Scherpe delen ................................................................................................................ 8 De Elektrische Burton ........................................................................................................... 9 IV.

Elektrische componenten ........................................................................................ 9

V.

Engineering elektrische componenten ...................................................................... 10 Montage Motor & transmissiebak ................................................................................. 10 Montage Accu’s ........................................................................................................... 12

VI.

EMC bescherming ................................................................................................ 13

I.

Elektrisch schema .................................................................................................... 15

II.

Programmeren ......................................................................................................... 17 De motorcontroller & het BMS...................................................................................... 17

III.

Prestaties .............................................................................................................. 18

Dynamisch gedrag ....................................................................................................... 18 Testresultaten .............................................................................................................. 18 Conclusies & Aanbevelingen............................................................................................... 19 Bijlagen ............................................................................................................................... 21 IV.

Bijlage 1: Technische tekeningen motorruimte ...................................................... 22

Adapterplaat ................................................................................................................ 22 Bouwboek ESCBO project Versie 4.0 Hogeschool Rotterdam

1

Electric Sports Car Build Off Powered by Siemens Team Hogeschool Rotterdam Motorsteunen ............................................................................................................... 23

Inleiding De 2CV wordt gebruikt als basis voor de HR GTZero, het chassis en de wielophanging worden gebruikt. Er zijn verschillende manieren om de HR GTZero te maken:  Het kopen van een donorauto en alle onderdelen reviseren en waar nodig nieuwe onderdelen kopen.  Het chassis nieuw aanschaffen en de rest overnemen en reviseren van een donor auto.  Compleet kopen van een rollend chassis. Hierin hoeft enkel alleen de aandrijflijn nog geplaatst te worden.  Het compleet laten bouwen van het voertuig, echter is deze handleiding dan niet nodig. Al deze onderdelen kunnen gekocht worden bij de Burton Car Company (www.burtoncar.nl). Daarnaast hebben we een polyester Burton bodypakket gekocht welke op het chassis van een 2CV gemonteerd kan worden. Vaak zal er verwezen worden naar de website1 omdat deze punten daar duidelijk beschreven zijn. Echter zal deze handleiding zich vooral richten op datgene dat nieuw is, de elektrische aandrijving en plaatsing van accu’s. Omdat ons voertuig nog niet is uitontwikkeld geven we vaak een voorbeeld hoe het zou kunnen en waar op gelet moet worden. In deze handleiding zal worden beschreven hoe wij onze HR GTZero gebouwd hebben, echter waar er andere opties mogelijk zijn zullen we dit aangeven. We willen dat ook anderen mensen zelf een voertuig kunnen maken welke goedgekeurd wordt voor de openbare weg. Afwijken van deze handleiding kan daarom ook gevolgen hebben voor het eindresultaat. Keuringsgarantie kunnen wij niet geven.

1

Op de website www.burtoncar.nl kan doorgeklikt worden naar het hoofdstuk bouwhandleiding, hierin staan alle basisstappen beschreven. Er wordt meestal naar dit hoofdstuk verwezen als we verwijzen naar een link in het document.

Bouwboek ESCBO project Versie 4.0 Hogeschool Rotterdam

2

Electric Sports Car Build Off Powered by Siemens Team Hogeschool Rotterdam De 2CV De HR GTZero is gebaseerd op het onderstel van een eend. Dit houdt in dat alle systemen die aanwezig zijn afstammen van de jaren 70. Omdat we een nieuw voertuig gaan maken moet deze voldoen aan de wet en regelgeving van nu. Deze regels veranderen continue en helemaal op het gebied van elektrische aangedreven voertuigen. Simpelweg omdat hier nog maar heel weinig regels voor zijn. Het weggedrag van de 2CV is erg typerend, het voertuig hangt nogal over in een bocht, dit komt door het type vering dat het voertuig heeft. Het is ook aan te raden hier iets aan te doen.

I.

Demontage 2CV

De HR GTZero bestaat uit een nieuw chassis, deze hebben we gekocht bij de Burton Car Company. Daarnaast hebben wij daar een donor 2CV aangeschaft om onderdelen van reviseren en hergebruiken. Voordat er begonnen kan worden aan de bouw van de HR GTZero moeten eerst de bruikbare onderdelen van de 2CV af worden gehaald. Hieronder zijn de onderdelen die we hergebruikt hebben:       

Draagarmen voor en achter Wiel naaf voor en remtrommel achter Remklauwen Versnellingsbak Hoofdremcilinder Remzuigers voor in de trommel Wielen

De rest van het donorvoertuig hebben we verkocht of naar de ijzerhandel gebracht. De motor moesten we teruggeven aan Burton Car Company. Vaak gaat het demonteren van de onderdelen vanzelf. Doe het altijd voorzichtig en bij twijfel kijk dan even in een werkplaatshandboek van een 2CV hierin staat altijd beschreven hoe iets gemonteerd zit. Deze is te vinden op de CD waar ook deze handleiding op staat. Bovenstaande onderdelen hebben we aangevuld door de volgende componenten die we nieuw gekocht hebben.

Tabel 1: CHASSIS 2CV KATAFORESE + RDW CERTIFICAAT


3

Electric Sports Car Build Off Powered by Siemens Team Hogeschool Rotterdam En daarnaast hebben we een standaard bodypakket gekocht in de kleur wit.

Figuur 1: Basispakket 'classic' in standaard kleur

De te gebruiken onderdelen gaan we reviseren, mocht dit niet mogelijk zijn of de onderdelen in een te slechte staat verkeren dan adviseren we deze te vervangen. Het is bij voorhand aan te raden om een nieuwe hoofdremcilinder aan te schaffen, grotere wielremcilinders voor de trommelremmen en nieuwe remleidingen. Al deze onderdelen zijn verkrijgbaar op de website van Burton Car Company.


4

Electric Sports Car Build Off Powered by Siemens Team Hogeschool Rotterdam II.

Revisie onderdelen 2CV

De onderdelen die we van de donor 2CV gehaald hebben allemaal een behandeling ondergaan. Afhankelijk van de staat van het donoronderdeel adviseren we een van de volgende stappen: -

Schoonmaken Ontroesten en opnieuw beschermen (tectyleren of laagje verf) Ontroesten (schoonmaken), reviseren en beschermen (tectyl of verf)

In de onderstaande hoofdstuk geven we aan hoe wij het gedaan hebben met onze onderdelen. De actie die ondernomen moet worden is dus geheel afhankelijk van de staat van de onderdelen. Draagarmen voor en achter De draagarmen van een 2CV zijn robuuste onderdelen. Deze vertonen vaak wat oppervlakkige roestvorming, welke vaak er makkelijk af te halen is door gebruik te maken van een staalborstel (handmatig of mechanisch). Vervolgens kan alles ontvet worden met een ontvettingsmiddel om dan eerst in de grondverf te zetten. Dit moet licht opgeschuurd worden met een korrel 500 schuurpapier, weer ontvetten en dan aflakken met de gewenste kleur. Meestal is dit zwart. Zorg ervoor dat je openingen waar geen lak in mag komen goed worden afgeplakt (let op: afplakken duurt vaak langer dan het spuiten zelf). Wanneer beide draagarmen weer als nieuw zijn kunnen deze gemonteerd worden op het chassis. Op de website van de Burton Car Company staat duidelijk beschreven hoe je dit kan doen. Voorwielophanging: http://www.burtoncar.com/pages/nl/handleiding/handleidinghoofdstukdetails/77voorwielophanging.asp Achterwielophanging: http://www.burtoncar.com/pages/nl/handleiding/handleidinghoofdstukdetails/76achterwielophanging.asp Wiel naaf voor en remtrommel achter Ook deze onderdelen zijn afhankelijk van de staat vaak nog wel te hergebruiken. We adviseren om alles goed schoon te maken, ontdoen van roest en waar mogelijk een nieuwe laag verf of tectyl aan te brengen ter voorkomen van roestvorming. De wiel naaf voor zitten vast door middel van een pen, het is belangrijk om de lagers te controleren op speling, wanneer er te veel speling op zit moeten deze worden vervangen. LET OP: hier is speciaal gereedschap voor nodig. Bij de trommel is het vooral belangrijk om de trommel op rondheid te controleren. Wanneer deze niet meer rond is kan deze nog uitgedraaid worden (tot een bepaalde maat) daarboven moet hij vervangen worden voor een andere. Op de site van de BCC staat duidelijk beschreven hoe de achterremmen moeten worden gemonteerd en afgesteld. Voor meer informatie verwijzen we u graag naar: http://www.burtoncar.com/pages/nl/handleiding/handleidinghoofdstukdetails/132achterremmen--de-monteren.asp Bouwboek ESCBO project Versie 4.0 Hogeschool Rotterdam

5

Electric Sports Car Build Off Powered by Siemens Team Hogeschool Rotterdam Remklauwen voor Remmen zijn de belangrijkste onderdelen van een 2CV, zo zijn we erachter gekomen dat het originele remsysteem niet of nauwelijks kan voldoen aan de huidige wet en regelgeving. Daarom adviseren we om ten alle tijden de remklauwen te reviseren (behalve als het gaat om nieuwe). Voor een stappenplan verwijzen we graag naar de volgende website: http://www.burtoncar.com/pages/nl/handleiding/handleidinghoofdstukdetails/134-remklauwrevisie.asp Versnellingsbak Wij hebben er voor gekozen om vanwege financiële redenen de huidige versnellingsbak te gebruiken om het vermogen van de motor over te brengen naar de weg. Een versnellingsbak is een complex onderdeel, we adviseren ook deze bij een specialist na te laten kijken wanneer er geen ervaring is met het reviseren van een versnellingsbak. Bent u een handige sleutelaar met ervaring dan zou u zelf kunnen beoordelen en/of reviseren indien nodig. Wij hebben de versnellingsbak in de 4de versnelling vastgezet, zo is de maximale snelheid die we kunnen halen ongeveer 120. Echter begrenzen we hem op 100km/u vanwege veiligheidseisen. Er zijn ook alternatieve mogelijkheden te vinden om het vermogen over te brengen naar de weg. Zo kan er een differentieel geplaatst worden of zelf een overbrengen worden gerealiseerd door gebruik te maken van tandwielen en planetaire stelsels. Voor de eenvoud en reproduceerbaarheid hebben wij gekozen voor de conventionele versnellingsbak. Hoofdremcilinder Zoals eerder aangegeven zijn de remmen het meest kritische punt op het gebied van de RDW keuring. Daarom is het van groot belang dat remmen perfect werden dan al niet worden aangepast. Het is belangrijk dat de druk goed wordt verdeeld over beide circuits. Er is geen rembekrachtiger aanwezig. Daarom adviseren wij om een nieuwe hoofdremcilinder aan te schaffen om problemen te voorkomen. Mocht u het toch willen reviseren dan kan dit. Op de website van de BCC staat beschreven hoe u dit het beste kunt doen. http://www.burtoncar.com/pages/nl/handleiding/handleidinghoofdstukdetails/135hoofdremcilinder--de-montage.asp Remzuigers trommelrem achter Een makkelijke upgrade voor de remmen is het plaatsten van remzuigers met een grotere diameter. Volgens de formule kracht = druk x oppervlak ( F = p x A) kan er een grotere remkracht worden gecreëerd met een groter oppervlak. Zorg ervoor dat je de remmen volgens de handleiding monteert en afstelt. Voor de afstelling kan er een gat geboord worden aan de rand van de trommel (bij voorkeur een oude trommel die niet gebruikt wordt) zo kan je met een voelermaat tussen de voering en de trommel om te kijken of hij goed afgesteld staat.


6

Electric Sports Car Build Off Powered by Siemens Team Hogeschool Rotterdam Wielen Net als de 2CV zelf zijn ook vaak de wielen al oud. Door de aparte manier van monteren zijn er geen andere wielen beschikbaar. De wielen bestaan uit twee delen die aan elkaar zijn gemaakt door middel van een punt las. In de loop van de tijd gaat het hier vaak roesten waardoor deze lassen los raken. Het is dus belangrijk om deze bevestigingen te controleren en indien nodig te vernieuwen. Een alternatief kan zijn dat er voor wordt gekozen om nieuwe wielen aan te schaffen. Of een set tweedehandse die er beter aan toe zijn.


7

Electric Sports Car Build Off Powered by Siemens Team Hogeschool Rotterdam III.

Verder opbouwen van de HR GTZero

Nu de onderdelen van de donor auto zijn gereviseerd of vervangen kunnen na aanschaf van de overige onderdelen het voertuig verder worden opgebouwd. Dit is grotendeels gelijk aan de bouw van een Burton en verwijzen we dus graag naar de handleiding op de website. Echter hebben we welk enkele punten anders gedaan dan beschreven op de website. Deze zullen hieronder worden beschreven. Veerpotten Elektrische voertuigen wegen vaak meer dan de conventionele auto’s van dezelfde klasse. Een 2CV weegt leeg ongeveer 600kg. De HR GTZero weeg leeg 750kg. Om ervoor te zorgen dat de wegligging beter wordt hebben we ervoor gekozen om de veren in de veerpotten te vervangen door de veren van een 2CV Pick-up. Deze zijn een stuk stijver waardoor hij bij zwaardere belasting een betere wegligging zou moeten hebben. Daarnaast zijn er langere trekstangen gemonteerd dan de standaard 2CV stangen. Dit wordt ook geadviseerd door de BCC. Remsysteem Na de eerste twee RDW keuringen bleek dat het remsysteem dat dateert uit de jaren zeventig niet meer voldoet aan de huidige wet en regelgeving. Daarom hebben we de volgende aanpassingen gedaan. Het remsysteem is in plaats van voor en achter gescheiden veranderd in: -

Systeem 1: links voor (schijf) en rechts achter (trommel) Systeem 2: rechts voor (schijf) en links achter (trommel)

Dit scheiden is gedaan door vanuit de hoofremcilinder een leiding naar een T-stuk te laten lopen. Zo kan er een leiding worden getrokken naar bijvoorbeeld links voor en rechts achter. Dit doe je ook voor het secundaire circuit. De laatste maar meest belangrijke stap, stel het systeem goed af volgens de Burtonhandleiding en ontlucht deze ook goed. Scherpe delen De Burton EV1 heeft een kenteken maar deze is goedgekeurd met oudere wet en regelgeving. Tegenwoordig gelden er strengere regels. Zo zijn bijvoorbeeld de geleverde scharnieren voor de motorkap en kofferklep te scherp. Als het goed is kan er nu het volgende gerealiseerd worden (zijn): - Rollend chassis bestaande uit: chassis, wielophanging reminrichting - Body kan geplaatst worden met behulp van handleiding op de website van BCC - Dit geldt ook voor de stuurinrichting en handrem. (deze zijn door ons anders gedaan, voor meer informatie neem contact met ons op). Vanaf nu zullen we beschrijven waar de HR GTZero verschilt van een conventionele Burton.


8

Electric Sports Car Build Off Powered by Siemens Team Hogeschool Rotterdam De Elektrische Burton De HAN wat staat voor Hogeschool Arnhem en Nijmegen heeft in het kader van 10 jaar Burton de Burton EV1 gemaakt. Dit is een elektrische variant op de conventionele Burton. Deze is extra duurzaam omdat hij geen uitstoot heeft en hij gebruik maakt van bestaande 2CV onderdelen. De EV1 heeft de volgende specificaties2: -

Gewicht Actieradius Topsnelheid Laadvermogen Verbruik Vermogen Koppel Accupakket

750 kg 140 km 120 km/u 180 kg 130 Wh/km 25 kW 120 Nm 16 kWh

Door de RDW keuring als eis te hebben zijn we op ongeveer dezelfde specificaties uitgekomen. Echter hebben we sommige dingen anders aangepakt omdat we zelf de beschikking hadden om bepaalde componenten zelf te maken.

IV.

Elektrische componenten

Na lang onderzoeken wat nu de juiste aandrijfconfiguratie zou kunnen zijn kwamen we in de reglementen tegen dat wanneer je een aandrijflijn met EMC certificaat aanschaft je geen EMC RDW keuring meer hoeft te doen. De voorwaarde is wel dat de eigenaar van het certificaat deze vrijgeeft. Zo kwamen we uit bij HE Cars, een bedrijfje dat auto’s elektrisch maakt. Deze had een EMC gecertificeerde aandrijflijn waardoor de keuze snel gemaakt was. Naast het certificaat was de leverancier mee te denken en helpen om ons voertuig rijdend te krijgen. De uiteindelijke aandrijfconfiguratie is als volgt: -

Electromotor: Accucellen: Controller: Overbrenging: Overige componenten:

Fimea N50D3 Winston WB-LYP160AHA Curtis 1238 Versnellingsbak 2CV Hoofdstroom Relais, BMS

Met deze componenten zijn we in staat om het voertuig ge kunnen later rijden.

2

Geschatte waarden op basis van de ontwerpcriteria, moet nog gevalideerd worden.


9

Electric Sports Car Build Off Powered by Siemens Team Hogeschool Rotterdam V.

Engineering elektrische componenten

Nu we het chassis en de bodydelen hebben geplaatst kunnen we de aandrijflijn en accu’s gaan plaatsen. Allereerst gaan we ons richten op het voorcompartiment. Montage Motor & transmissiebak Om het vermogen op het wegdek te kunnen overbrengen is er het noodzakelijk om de versnellingsbak aan de motor te kunnen koppelen. Met daarbij ook een koppeling tussen de ingaande en uitgaande as. De ingaande as van versnellingsbak moet wel worden ingekort anders komt de motor buiten het voertuig uit. We kwamen terecht op een universele koppeling die we konden aanpassen zodat hij op beide assen past. De koppeling ziet er als volgt uit:

Figuur 2: Klauwkoppeling Figuur 3: Vertanding in koppelingsplaat

Deze koppeling hebben we moeten aanpassen zodat hij op beide assen past. Dit is gedaan door van de oude koppelingsplaat het busje met vertanding eruit te halen. Dit is gedaan door de rest af te draaien. De bus die je over houdt kan je dan in een kant stoppen van de koppeling en deze is te borgen met locktite en door er een borgpen in te maken. De kant van de motor is een ISO maat welke dus leverbaar is. Echter moest het gat in de koppeling wel iets groter worden zodat de koppeling bijna tegen de motor aan zit. Anders is de koppeling te groot en past hij niet. Beide kanten zijn zelf borgend doordat je een bout aan kan draaien zodat de koppeling zichzelf klem zet. Locktite wordt aanbevolen voor de extra stevigheid van de bevestiging, dit middel borgt ook de koppeling. Nu de assen van de beide componenten aan elkaar kunnen moet ook de rest nog aan elkaar kunnen. Hiervoor is een adapterplaat ontwikkeld (er is er een verkrijgbaar bij BCC) welke de motor aan de versnellingsbak vast kan maken. De adapterplaat is te zien in bijlage 1, Adapterplaat. Nu kunnen de motor en versnellingsbak aan elkaar gekoppeld worden. De versnellingsbak kan in de originele ophanging van de 2CV echter moeten de vulbussen 20mm worden ingekort. De motor heeft nog aangepaste steunen nodig die op de originele motorsteunen worden bevestigt. Het is aan te raden om beide nieuw te kopen, zowel de steunen van de versnellingsbak als de originele motorsteunen. In bijlage 2 is de afbeelding te vinden van de door ons ontworpen motor steunen. Bouwboek ESCBO project Versie 4.0 Hogeschool Rotterdam

10

Electric Sports Car Build Off Powered by Siemens Team Hogeschool Rotterdam Het is nu mogelijk om de motor + versnellingsbak te monteren op het chassis. Zo kunnen ook het remsysteem aangesloten worden evenals de aandrijfassen. Om straks te kunnen rijden is het van belang dat de versnellingsbak vast wordt gezet in de 4de versnelling. Dit kan door middel van een simpel beugeltje.

Figuur 4: Afbeelding ter illustratie van hoe het eruit komt te zien.

In het volgende hoofdstuk zal beschreven worden hoe de accu’s geplaatst kunnen worden.


11

Electric Sports Car Build Off Powered by Siemens Team Hogeschool Rotterdam Montage Accu’s De accucellen zorgen ervoor dat de elektromotor ook “brandstof” krijgt. Het is van groot belang dat de accu’s deugdelijk bevestigd worden. Daarnaast moeten ze ook onder druk komen te staan vanwege het uitzetten bij warmte. In de HR GTZero zitten 30 accucellen. Om een 50-50 gewichtsverdeling te krijgen komen er 20 cellen achter in één grote bak. De overige 10 cellen worden verdeelt over het voorcompartiment.

Figuur 5: Verdeling accu's voor compartiment

In figuur 5 is goed te zien hoe de accu’s geplaatst zijn. Er komen 6 cellen op het schutbord. Hiervoor zijn delen weggezaagd wat als gevolg heeft dat het een stuk zwakker is geworden. Om dit op te vangen hebben we een stuk schuim van 2cm dik in een metalen bak gelijmd die 15mm hoog was. Zo ontstaat er een sandwich paneel. Het geheel hebben we weer aan de onderkant gelijmd. De oneffenheden bovenop die ontstaan zijn door het weghalen van stukken polyester weer opgevuld door nieuwe stukken in te lamineren. De inspanning van het pakket met 6 accucellen hebben we als volgt gedaan: We hebben twee platen gemaakt waarop we 6 Z-profielen hebben gepuntlast. Dit ook in spiegelbeeld


12

Electric Sports Car Build Off Powered by Siemens Team Hogeschool Rotterdam VI.

EMC bescherming

EMC is een heel belangrijk aspect van elektrische voertuig en zeker wanneer je een voertuig door een typegoedkeuring heen moet loodsen. Om een EMC goedkeuring te krijgen, welke het rdw erkend, moet je het gehele voertuig laten testen op EMC bij het TÜV. Deze testen kosten rond de 4800,- euro per 2 dagen testen. Zelfs al zou je allemaal EMC gecertificeerde onderdelen gebruiken, dan nog is het maar de vraag of je in 1 keer door deze testen komt, mede omdat EMC vooral door de tussenliggende bedrading wordt veroorzaakt (hoogfrequente wisselspanning). Om de moeilijkheid aan te geven van deze testen: Het bedrijf Heijnsdijk electric cars heeft er 2 jaar overgedaan om de geconverteerde Smart EMC goedgekeurd te krijgen. Een andere optie om toch een EMC goedkeuring te krijgen op je voertuig is gebruikmaken van iemand anders zijn certificaat, dus iemand die met dezelfde componenten al een goedkeuring heeft van het TÜV. Dit laatste hebben wij gedaan, wij hebben dezelfde componenten aangeschaft als de Smart van HE-cars en hebben de goedkeuring van Mr. Heijnsdijk gekregen om zijn certificaat te gebruiken. Dit houdt echter wel in dat alle maatregelen die hij tegen EMC heeft genomen ook op ons voertuig moeten worden toegepast. Hiernaast is de controllerbox te zien van ons voertuig. Net zoals HE-cars hebben wij alle hoogspanningscomponenten in een met metaal afgesloten ruimte gestopt, hierdoor kan er geen EMC straling uit ontsnappen (opde foto zit de deksel er niet op). Alle kabels die de box ingaan of verlaten moeten afgeschermd zijn zodat de EMC wartels de afscherming kunnen verbinden met de metalen buitenkant. De laagfrequente kabels hoeven niet afgeschermd te zijn aangezien deze geen tot weinig EMC straling afgeven (zoals de gelijkstroom van de tractiebatterijen en van de laadkabel). Communicatiekabels zoals de CANbus kabel van de lader en van het BMS en ook zeker de AC kabels naar de elektromotor moeten wel afgeschermd worden aangezien hier hoogfrequente spanningen doorheen lopen. Ferrietblokjes worden gebruikt om stralingen uit hoogfrequente spanningskabels te onderdrukken, deze hebben wij dan ook om de speed encoder van de motor gedaan en om de seriële kabel van het BMS. Zoals al is benoemd is de bekabeling heel erg belangrijk bij EMC, de afscherming; lengte en positie daarvan. Hoe korter de bekabeling des te minder straling zal die geven (vandaar dat de motorbekabeling en de speed encoder zo kort zijn gehouden. Alle hoogfrequente spanningskabels zijn voorzien van afscherming (welke aan beide zijden aan aarde moeten Bouwboek ESCBO project Versie 4.0 Hogeschool Rotterdam

13

Electric Sports Car Build Off Powered by Siemens Team Hogeschool Rotterdam worden gelegd). Voor de rest moeten de hoogfrequente kabels zo ver mogelijk af liggen van de laagfrequente kabels om overspraak te voorkomen. Wij hebben er dus voor gekozen om de hoogspanning aan de passagierskant te leggen en de overige 12 volt bekabeling aan de bestuurderszijde, tevens is het een RDW eis dat laagspanning en hoogspanning 15cm van elkaar afliggen. Deze afstand is niet altijd haalbaar, zeker bij de controllerbox niet, maar dit is niet erg zolang de kabels elkaar 90 graden kruisen en zo snel mogelijk weer worden gescheiden van elkaar.

Voor meer info over EMC kunt u het EMC testrapport erbij pakken: ESCBO Literatuurstudie EMC V2.docx te vinden in de bijlagen.


14

Electric Sports Car Build Off Powered by Siemens Team Hogeschool Rotterdam I.

Elektrisch schema

Oorspronkelijk was het plan om het gehele voertuig uit te voeren met CANbus, aangezien dit modern is en enorm bespaard op koper. Om het verkort uit te leggen: de Canbus opstelling werkte met breadbords, hierna zijn er printplaten gefreesd en die hebben nog niet gewerkt, dus uiteindelijk is er voor een regulier elektrisch schema gegaan met relais. Het ideale Canbus schema zag er als volgt uit: Hierin is goed te zien dat de motorcontroller, de charger, het BMS en de verlichting allemaal op dezelfde Canbus lijn zitten. Dit was niet mogelijk aangezien de motorcontroller, de charger en het BMS met een ander protocol praten dan CAN 2.0b. Om dit werkend te krijgen zou er een gateway tussen moeten komen, maar dit viel buiten onze tijdsspan. Can bus zou uit 3 modules bestaan (front, main and rear) welke powerboards aansturen om de stroom voor de verlichting te leveren. De main module zou dan de interface zijn voor het dahsboard. Dit schema is in pdf terug te vinden in de bijlagen onder de naam: ESCBO_CAN_Schema_V1.pdf De Canbus groep heeft een eigen eindrapport waar de informatie te vinden is over de gebruikte componenten, de gefreesde boards en de geschreven programmacode voor de chips. Dit eindrapport is te vinden in de bijlagen onder de naam: ESCBO Eindrapport Canbus.docx


15

Electric Sports Car Build Off Powered by Siemens Team Hogeschool Rotterdam Er is ook een compleet elektrisch schema gemaakt van de auto in AutoCAD, dit vanwege overzicht en omdat het een RDW eis is. Het maken van een elektrisch schema geeft namelijk enorm veel overzicht in wat er nog aangeschaft dient te worden en waar de conflicten/knelpunten liggen. Bij ons lag dat in de link tussen de motorcontroller en de knopjes in het dashboard (vooruit, achteruit, sport/eco, interlock, regen remmen). De controller heeft namelijk een 12Volt signaal wat deze gebruikt om te detecteren wanneer een knopje ingedrukt wordt, maar deze 12Volt mag niet gebruikt worden om indicatielampjes te voeden (deze kan geen stroom leveren en zal in het ergste geval zelfs de controller beschadigen). Dit hebben we uiteindelijk opgelost door gebruik te maken van dubbelpolige relais. De ene zijde schakelt het indicatielampje aan met de schakelaar van het knopje en de schakelaar van het relais schakelt de 12Volt van de controller door aan de juiste pin. Zo ziet het schema eruit:

Links zijn alle relais en lampjes te zien van het 12Volt circuit en rechts is het hoogspanning circuit te zien. Oranje is gekozen voor de hoogspanningskabels, blauw voor de BMS bekabeling, groen voor de CANbus bekabeling en zwart voor laagspanning. Belangrijk hierbij is de pinout van de controller, deze klopt namelijk niet meer met de reguliere Curtis controller, want onze controller is geherprogrammeerd door HE-cars. Dit circuit is nader in pdf te bekijken in de bijlagen onder de naam: ESCBO_Elektrisch_Schema_V9.1.pdf Aansluitingen van de Controller, Charger en BMS met het dashboard is te vinden in dit document: Cable Connections V3.docx te vinden in de bijlage


16

Electric Sports Car Build Off Powered by Siemens Team Hogeschool Rotterdam II.

Programmeren

Van het echte ‘programmeren’ is geen sprake met de Curtis controller of met het BMS, je kunt alleen parameters veranderen d.m.v. een handheld of d.m.v. een laptop met het Curtis interface programma erop: 1314-Programming Station voor Curtis. Om gebruik te maken van de laptop heb je wel een dongel nodig: een apparaat wat de 4 pins stekker uit de controller omzet naar usb of serieel. Wijzelf kregen de laptop niet werkend met de dongel, de reden is nog steeds onbekend waarschijnlijk toch een versie verschil ofzo, maar met de geleende handheld van de HAN ging het prima. We hebben niet heel veel tijd in het afstellen kunnen steken, maar desondanks hebben we wel wat waardes ‘uit het veld’ gekregen van de leverancier HE-cars, welke een verbetering in aanloopkoppel gaven. Deze veranderingen hielden in: slipgain van de motor aanpassen (deze waarde verschilt per motor), de base speed (de basissnelheid die de controller de motor vrij laat lopen) en de field weakening (de mate waarin de controller zal proberen zo zuinig mogelijk te lopen).

De motorcontroller & het BMS Er is 1 manier om de controller echt zelf te programmeren en dat is door een stuk code in VCL te schrijven (VCL is de programmeertaal van Curtis) en dat naar Curtis te sturen, zij zullen dit dan nakijken en inbinden in de basissetting van hunzelf, naast geldsaspecten kost dit natuurlijk veel tijd (zowel programmeren als de tijd dat hun erover doen). Het zou wel een mogelijkheid zijn te overleggen met E-car tech in Duitsland (leverancier van Curtis) of ze voor educatieve doeleinden willen samenwerken. Aangezien onze controller geherprogrammeerd is door HE-cars kan dit een errorcode van 52 (OEM fout) geven tijdens opladen, maar dit kan genegeerd worden, verder geeft de controller altijd de foutcode 52 wanneer er parameters zijn veranderd in het Motor Control menu, deze error zal verdwijnen door het contact uit en weer aan te zetten. Verder hebben wij wel afstellingen gedaan aan de sport en de eco modi, hierin kun je o.a. maximale stroom en maximale toerental van de motor instellen, bij sport modus is deze gezet op 500 Ampère en ongeveer 6000 rpm, eco modus op 350 Ampère en 5000rpm. De ampères worden ingesteld in aantal procent van wat het batterijpakket kan leveren, in ons geval dus piek 500 en continu 480 Amps, hier dient natuurlijk wel rekening mee worden gehouden dat de motor en vooral controller niet te warm worden, vandaar dat de waterkoeling er ook zeker op moet komen in de toekomst. Verder viel ons op in volvermogen testen dat de motor maar maximaal 330 Ampère ongeveer trekt, dit is vreemd aangezien we de sport modus op 500 hebben gezet, dit kan verschillende oorzaken hebben: een slechte cel (cel 14 en 15 duiken redelijk snel naar beneden in spanning wanneer ze belast worden) of omdat er corrosie/vuil/resten isolatietape tussen de contactpunten op de batterijpolen zit. Het BMS is al ingesteld, wat betekent dat deze bij volopgeladen pakket op 100%SOC is gezet en de capaciteit op 160Ah, voor de rest zijn de alarmbellen gezet op een minimale celspanning van 2000mV en maximaal op 3500mV (individuele celspanning), dit betekent dat de lader al begint af te bouwen wanneer 1 cel op de 3500mV zit. Het wachtwoord voor het BMS is: 13766 Bouwboek ESCBO project Versie 4.0 Hogeschool Rotterdam

17

Electric Sports Car Build Off Powered by Siemens Team Hogeschool Rotterdam Door middel van het BMS programma zijn de waarden te dataloggen op de laptop, deze mogelijkheden zijn niet verkend aangezien we er geen tijd meer voor hadden. Voor de handleiding van de Curtis motorcontroller: Curtis handleiding 1234_36_38 C2.pdf Voor de handleiding van het BMS: BMS Handleiding GTBMC005E-MC16.pdf En de bijlagen van het BMS: BMS Bijlage 01.pdf, BMS Bijlage 02.pdf, BMS Bijlage 03.pdf, BMS Bijlage 04.pdf Allemaal te vinden in de bijlage.

III.

Prestaties

Er is geen echte testtijd gemaakt, maar in de paar tests die we hebben uitgevoerd en ook uit de sessies bij het RDW is het 1 en ander duidelijk geworden: De controller en de omvormer worden het warmst, de motor in mindere mate. Aangezien de controller nog niet aan zijn volle stroom is gekomen (330 ipv 500) zal dit zeker een aandachtspuntje zijn. We hebben al alle componenten aangeschaft/gemaakt om zowel de motor als de controller te koelen d.m.v. water, het idee hierbij was dat de waterpomp door een relais wordt aangestuurd welke op het schakelaartje van het gaspedaal zit (hierbij dient er rekening mee worden gehouden dat dit signaal ook naar de controller moet en dat de 12Volt van de controller zeker niet sterk genoeg is om een relais te bekrachtigen, DIT KAN DE CONTROLLER SLOPEN). Oplossing hiervoor is d.m.v. een dubbelpolig relais zoals bij het remsignaal is gedaan).

Dynamisch gedrag Bij het RDW zijn er slalom tests voor het rijgedrag en daar was goed te zien en te horen van de bestuurder da het voertuig veel te veel rolt in een bocht en hierdoor als een dweil over de baan gaat. Dit hebben we al aan zien komen, helaas hadden we geen tijd en budget meer om een stabi te monteren op de vooras (dit doet Burton zelf namelijk ook met de Burton EV1 en met goede resultaten). De stabilisatorstang van de Citroën Ami8 wordt hiervoor meestal gebruikt. Testresultaten Op de ESCBO day hebben we goed gepresteerd met ons voertuig, maar wel viel op dat we trager optrekken dan de Haagse hogeschool, Actemium en WP Haton. Dit komt waarschijnlijk doordat we te weinig ampère trekken (dit kan opgelost worden door veel te testen, alle contactpunten schoon te schuren en eventuele slechte cellen te vervangen). Nu is het ook een feit dat de Emrax motor van WP Haton betere specificaties heeft mede als de Siemens motor van de Haagse hogeschool en van Actemium. Als eindresultaat ESCBO 2012-2013 zijn wij derde geworden, dit is vanwege de focus op het rdw. We hebben hiervoor bewust voor gekozen en blijven bij ons standpunt dat onze auto zowel op reproduceerbaarheid, TCO en RDW het allerbest heeft gescoord en daarmee hebben wij ons doel behaald, het is nu van belang om alle overige punten te verbeteren, zoals het uiterlijk, topvermogen, weggedrag. De einduitslag van alle deelnemers aan ESCBO is te vinden in de bijlage: ESCBO 20122013 einduitslag.pdf Bouwboek ESCBO project Versie 4.0 Hogeschool Rotterdam

18

Electric Sports Car Build Off Powered by Siemens Team Hogeschool Rotterdam Conclusies & Aanbevelingen Dat dit een geslaagd project is weten we allemaal, maar het kan altijd beter! En dat is wat dit project teweeg heeft gebracht: het drijft je naar je persoonlijke grenzen en daagt je uit die telkens te verleggen: steeds beter en steeds complexer. Dit bouwboek is gemaakt om al die opgedane kennis zoveel mogelijk vast te leggen in 1 document, voor alle documenten is de confluence page van ESCBO. We kunnen concluderen dat er 3 manieren zijn om de HRGTZero zelf te fabriceren:   

Alle onderdelen nieuw kopen (gereviseerde onderdelen bij Burton, aandrijfonderdelen bij HE-cars, diverse adapterplaten en bevestigingsbeugels bij BCC of het een bedrijf laten maken a.d.h.v. de werktekeningen) Een nieuw chassis kopen bij Burton en een donorauto (2CV) en daar de onderdelen vanaf halen, aandrijfpakket kopen bij HE-cars, bevestigingsdelen bij BCC of een bedrijf laten doen a.d.h.v. de werktekeningen. Kopen van een rollend chassis bij Burton, nu hoeft alleen nog maar de aandrijflijn bij HE-cars te worden gekocht en de bevestigingsbeugels/platen te worden gemaakt/laten maken door een bedrijf a.d.h.v. de werktekeningen

W.b.t. EMC kunnen we concluderen dat wanneer je een RDW keuring wenst te behalen, dit onderdeel waterdicht moet zijn en wanneer de kosten laag gehouden moeten worden dan is eigelijk de enige optie om van iemand anders zijn certificaat gebruik te maken. EMC is een heel moeilijk onderdeel in de automotive, het kan door zoveel oorzaken komen dat het moeilijk te achterhalen is wat de bron is van de straling en zelfs al is het bekend waar het vandaan betekend dit vaak niet dat het makkelijk te fixen is. W.b.t. het elektrisch systeem van de HRGTZero kunnen we concluderen dat CANbus zeker de moeite waard is (qua overzichtelijkheid, qua hoeveelheid bedrading, qua aanpasbaarheid etc.). We hopen dan ook dat dit voorgezet gaat worden in de toekomst aangezien we zo ver gekomen zijn met dit mooie automotive systeem. We kunnen concluderen over de motorcontroller dat er zeker meer getest moet gaan worden, deze presteert nu nog niet wat de specificaties aangeven. Uit testresultaten kunnen we concluderen dat onze auto sneller moet gaan optrekken (dit kan verholpen worden door alle connecties zo schoon mogelijk te maken, slechte cellen te vervangen en de motorregelaar te fijnafstellen). Dat er een stabilisatorstang moet komen op d huidige ophanging óf een geheel andere/betere ophanging om de hoeveelheid rol en de hoeveelheid speling in het stuur te verbeteren.

Onze aanbevelingen naar een opvolgend project, vergelijkbaar project of de zelfbouwer zijn:  

Begin niet al met verfen, wanneer producten nog niet in definitieve staat in het voertuig zitten (er wordt nog gewerkt aan het voertuig dus dan kun je krassen verwachten op de nieuw aangebrachte verf/lak). Maak wel tijd vrij aan het einde van het project om alle gefabriceerde onderdelen te verfen of coaten zodat deze roestbestendig worden.


19

Electric Sports Car Build Off Powered by Siemens Team Hogeschool Rotterdam  



 

 

Kies voor verbeterde wielophanging (bijv. met een stabi) of ga voor een andere wielophanging (realiseer je wel dat wanneer je gaat voor een andere wielophanging dan de 2CV dat je dit met een sterkteanalyse moet kunnen aantonen bij het RDW). Verbeter het huidige remsysteem van de 2CV in de vorm van grotere diameter remzuigers en een kruislings gescheiden remcircuit of ga voor een ander remsysteem (dit zal ook bij RDW moeten worden aangetoond op sterkte wanneer je voor een ander remsysteem gaat). Wanneer er veel budget beschikbaar is kun je gaan voor zelf aandrijfcomponenten samenstellen en door een TÜV laten goedkeuren op EMC, wanneer er niet zoveel budget voor handen is kun je beter gaan voor een reeds goedgekeurd aandrijfpakket en toestemming vragen/kopen van de certificaathouder. Elektrisch schema maken draagt echt veel bij aan het overzicht en aan de voertuig integratie, dit is dus zeer handig om dit al in de eerst paar fasen van een project te doen. Borduur verder op onze CANbus, hier is veel tijd ingestoken en het systeem heeft wel degelijk gewerkt op breadbords. Dit zal de investering zeker waard zijn, ook wanneer je later nog componenten toevoegd aan de auto is dit makkelijk in te binden/te programmeren. Investeer tijd om de aandrijflijn af te stellen, zeker wanneer je beschikking hebt tot een dyno zal dit de geïnvesteerde tijd zeker belonen met een soepel en krachtig draaiende motor. Verbruik is hier ook mee af te stellen. Installeer een waterkoeling op het voertuig, welke zowel controller als motor zal koelen. Deze worden namelijk redelijk warm bij het langdurig draaien van 330 A, dus zeker wanneer de volle 500A erop los wordt gelaten na het afstellen zal dit een vereiste zijn. Alle benodigde componenten zijn al ontwikkeld/besteld en kunnen zo gemonteerd worden.


20

Electric Sports Car Build Off Powered by Siemens Team Hogeschool Rotterdam Bijlagen          

Handleiding Curtis Controller: Curtis handleiding 1234_36_38 C2.pdf Handleiding BMS: BMS Handleiding GTBMC005E-MC16.pdf Bijlagen bij het BMS: BMS Bijlage 01.pdf, BMS Bijlage 02.pdf, BMS Bijlage 03.pdf, BMS Bijlage 04.pdf Het Canbus schema: ESCBO_CAN_Schema_V1.pdf, CAN_Schema_V1.dwg Het elektrisch schema volledig: ESCBO_Elektrisch_Schema_V9.1.pdf, Elektrisch_Schema_HRGTZero_V9.1.dwg Aansluitingen BMS, Controller, Charger: Cable Connections V3.docx EMC op tournee slides: EMC_Op_Tournee_Frits.pdf, EMC_Op_Tournee_Kees.pdf EMC testrapport: ESCBO Literatuurstudie EMC V2.docx CANbus eindrapport: ESCBO Eindrapport Canbus.docx Einduitslag ESCBO 2012-2013: ESCBO 2012-2013 einduitslag.pdf


21

Electric Sports Car Build Off Powered by Siemens Team Hogeschool Rotterdam IV.

Bijlage 1: Technische tekeningen motorruimte

Adapterplaat Afbeelding

Figuur 6: Adapertplaat


22

Electric Sports Car Build Off Powered by Siemens Team Hogeschool Rotterdam Werktekening:

Figuur 7: werktekening adapterplaat

Motorsteunen Afbeelding:


23

Electric Sports Car Build Off Powered by Siemens Team Hogeschool Rotterdam

Figuur 8: Afbeelding motorsteun

Mocht er interesse zijn in de werktekeningen dan dient u contact op te nemen met ons.


24

Electric Sports Car Build Off

Recommend Documents