Controllerbefestigung, Batterieboxen und Testfahrt Nr. 2

Soo, das hier ist nun erst einmal der letzte Teil der Review. Nach diesem Eintrag wird es langsam aber kontinuierlich mit kleineren Schritten vorangehen.

Beim letzten Arbeitseinsatz zuhause wurden einige Dinge erledigt.
Auf dem Rückweg holte ich meine Batterieboxen ab.

Zuhause habe ich als erstes das Schwungrad gewechselt, da das alte, aus welchem Grund auch immer, nicht rund lief. Danach wurde die Controllerbefestigung in Angriff genommen, da der Spanngurt keine langfristige Lösung darstellen sollte:) Dabei wurde auch direkt die Ansteuerung des "Gas"-Potis mittels Gaspedal vorgenommen.

Die Leitungen bekamen ebenfalls ein vorläufiges Upgrade auf 10qmm um etwas höhere Ströme fahren zu können. Später kommen 70qmm Kabel zum Einsatz.

Anschließend wurden die Batterieboxen vorläufig eingebaut (es fehlten noch einige Alu-Winkelprofile), um die Gewichtsverteilung des Mazda zu messen.

In die hintere Batteriebox im bzw. unter dem Kofferraum kommen 3 Module. Dort wo der Tank war, werden später 3-5 Module ihren Platz finden und der Rest gesellt sich zu dem Motor unter die Motorhaube.

Zum Bestimmen der aktuellen Gewichtsverteilung kamen 3 Module in die Kofferraum Batteriebox, der 12V 74Ah Bleiakku in die Tank-Box und 2 Module (genauer gesagt 1,6) dort hin, wo eigentlich der Beifahrersitz ist, da sich dieser Platz exakt zwischen den Achsen befindet.

Das Ergebnis war recht zufriedenstellend und sehr nah an den Berechnungen:

Gesamtgewicht:             950kg
Gewicht Vorderachse:   470kg
Gewicht Hintererachse: 470kg

Es können also knapp 150 kg für die restlichen Akkus, Befestigungen, Elektrik hinzukommen, was machbar sein sollte.

Nachdem der Motor anständig befestigt wurde und 10qmm Leitungen verwendet wurden, konnte für die nächste Testfahrt der freigegebene Strom im Controller auf 200A erhöht werden. Das liegt zwar auch deutlich über der Belastbarkeit der Leitung, sollte für kurze Impulsbelastungen zum Test keine Probleme machen.

Nun hat es wirklich schon Spaß gemacht, den Wagen zu fahren. Allerdings wurde der Hof schnell zu klein.

Setup des Controllers

Drei VORLÄUFIG installierte Batteriemodule im/unter dem Kofferraum

Batteriemanagement System und Entertainment

Um das Akkupack, aber auch jede einzelne Zelle im Betrieb zu überwachen werde ich das EMUS BMS von Elektromotus einsetzen.

Ursprünglich hatte ich geplant, das Orion BMS einzusetzen, das mir für einen wirklich guten Preis angeboten worden war und für das auch die Platinen der Batteriemodule designed worden waren. Da der Preis jedoch plötzlich um 50% höher lag, entschied ich mich für das EMUS BMS, von dem gerade eine neue Version erschienen war.

Als Anzeige für die Spannungen und Temperaturen der einzelnen Zellen, des Gesamtstromes durch das Pack und den weiteren, daraus berechneten Werten, kommt ein 7" Android Tablet zum Einsatz das in der Mittelkonsole anstelle des Radios platziert wird.

Um die Verstärkung des Musiksignals kümmert sich eine kleine Endstufe, die hinter dem Handschuhfach platziert wurde.

Tablet in der Mittelkonsole

Leider kann das BMS noch nicht in Betrieb genommen werden, da einige Komponenten noch nicht geliefert worden sind.

Motoradapter, Motorträger und spontane Jungfernfahrt

Die aus den USA bestellte Adapterplatte um den Motor am Getriebegehäuse zu befestigen ist zwar wirklich gut hergestellt, aber leider auch schlecht entwickelt.
So musste ich z.B. 5 verschiedene Schraubentypen (3/8", 1/2"in verschiedenen Längen) im Internet suchen und bestellen, da teils die Gewinde verwechselt wurden und teils die Löcher und Gewinde nicht durchgebohrt, sondern als Sacklöcher ausgeführt worden sind.

Zusätzlich ist die Nut für die Passfeder zu groß geraten, sodass das Schwungrad um fast 2mm gedreht werden konnte, ohne dass sich der Motor mit drehte. Durch den ständigen Lastwechsel wird dies eher schnell als langsam zu gravierenden Problemen führen.

Zum Glück haben wir einige Maschinenbauprofis in der Familie, sodass ich schon 2 Wochen später eine maßgefertigte Passfeder und zusätzlich eine Schelle zum Befestigen des Motors hatte. Nochmal vielen Dank dafür, Heiner.

Anpunkten des Motorträgers 

Mit der Motorschelle, einem U-Profil, diversen Flacheisen und dem Schweiß-Know-How meines Onkels entstand ein massiver Motorträger der dem Drehmoment definitiv gewachsen sein wird.

Der vorläufig im Wagen installierte Motor

Als der Motor im Mazda montiert war, konnte ich nicht widerstehen und habe den Controller angeschlossen, mit einem Spanngurt fixiert und mit 1,5qmm verdrahtet.
Mit stark limitiertem Strom, zwei Batteriemodulen (66V) und einem Poti mit Rückstellfeder als "Gaspedal" folgte die Jungfernfahrt, bevor es verspätet wieder nach Köln ging.
Alles lief soweit sehr zufriedenstellend.

Kabelbaumoptimierung, Berechnung der Akkupacks und Tank --- Raus!

Wieder Zuhause, habe ich mich als erstes um den Kabelbaum gekümmert. Einige Kabel konnten raus, andere mussten neu gezogen werden.

Kabelbaum hinter dem Armaturenbrett im Fahrzeug

Kabelbaum im Motorraum

Nachdem alle einzelnen Zellen vermessen waren, konnten sie nun so kombiniert werden, dass die jeweiligen parallelen Blöcke aus drei Zellen möglichst die gleiche Kapazität besitzen.
Dazu hat mir der Martin, ein Kumpel aus Köln, ein Python Skript geschrieben, das die Zellen solange gegeneinander vertauscht, bis die Abweichung minimal ist.

Ausgabe des Python Skriptes

Wie man sieht ist die Abweichung der Gesamtkapazitäten mit 5mAh verschwindend gering.

Nun konnte fleißig sortiert und später die ersten Module montiert werden.

Fünf von Zehn Modulen sind fertig montiert

Wie bereits erwähnt musste die Hinterachse raus, um den Tank aus dem Wagen zu entfernen, was eigentlich recht gut ging, wenn man von einer widerspenstigen Schraube/Mutter absieht.

Abholung der Komponenten

Auf dem Weg von Köln nach Hause bin ich über Holland gefahren und habe den Großteil der noch benötigten Komponenten abgeholt:
-Kostov Motor
-Soliton Controller
-Soliton EMC Package
-Adapterplatte (Motorflansch - Getriebegehäuse)
-Kleinkram (Leitungen, Sicherungen, etc.)

Kostov 11 Alpha

Design der Akkupacks

Da ich wieder nach Köln musste um Klausuren zu schreiben, konnte erst einmal nicht an dem Wagen weitergearbeitet werden. So machte ich mich an das Design der Akkupacks.
Beim Durchforsten des Internets nach passenden Ideen fanden sich nur wenige überzeugende Methoden.
Teilweise wurden Alublöcke zwischen die Anschlussfahnen geschraubt, um sie zu verbinden, eine andere Lösung war, die Anschlussfahnen umzubiegen und mit Schrauben direkt parallel bzw. in Reihe zu verbinden.
Die Methode mit den Alublöcken schied schonmal aufgrund der vielen Übergangswiderstände aus.
Aber auch die andere Methode überzeugte mich nicht wirklich, da es ziemlich "hingepfuscht" aussah, die Idee war aber definitiv gut.
Bei Betrachtung der originalen, von A123 Systems hergestellten Akkupacks, kam mit die Idee, die Anschlussfahnen der Zellen durch eine Platine zu stecken und dann zu verschrauben.

Erstes Platinenlayout

Nach einigen Änderungen am Layout wurden die Platinen dann hergestellt und waren schon 10 Tage später in der Post.

Passt wie angegossen und sieht auch noch gut aus

Verbrennungsmotor --- Raus!

Als Erstes musste der Verbrennungsmotor incl. Zubehör weichen, damit später in einer sauberen Garage, ohne auf irgendwelche überflüssigen Flüssigkeiten achten zu müssen, gearbeitet werden konnte.

Der Ausbau des Motors und der Auspuffanlage verlief ohne größere Komplikationen. Um allerdings den Tank auszubauen muss auch die hintere Achse demontiert werden, was nicht in den Zeitplan passte und daher bis auf weiteres verschoben wurde.

Nun waren also schonmal der Motor, die Auspuffanlage und ein Großteil der Benzinleitungen raus.