Aufbau eines Smart Roadster (war: VW Polo "E40")

[Jack-Lee]

Servus,

mit E-Autos hatte ich bisher ja nicht viel am Hut, hatte eher auf Verbrenner gesetzt (und setze ich auf Langstrecke auch noch). Da es aber mittlerweile häufiger vorkommt das wir auch im Kurzstreckenbereich (unter 50km) das Auto benötigen (Transport schwerer/sperriger Dinge, Events am späten Abend, usw.) würde ich gern was anderes als den "Stinker" haben.
Zudem wäre das Fahrzeug auch für einige Berg/Slalomrennen im Einsatz.

Um welches Fahrzeug handelt es sich?
Nunja, ich besitze einen Polo 86C 2F "Genesis Edition", sowie eine fast nackte Karosse des gleichen Bautyps. Letztere sollte eigentlich mit einem auf Turbo umgerüsteten PY Motor (auch bekannt als "G40") beglückt werden. Geschätzter Verbrauch um die 5-6l/100km bei 160PS/190Nm. Der andere Wagen hat einen 110PS 1.6l Saugmotor verbaut und verbraucht aktuell im Mittel 4-5l/100km im Winterbetrieb.

Ich liebäugle schon lange mit "E", die Geldmittel fehlten aber. Dies ändert sich so langsam, daher möchte ich diesen lang gehegten Traum nun verwirklichen. Da ich bisher nur Erfahrung im Aufbau von Verbrennern habe, hoffe ich auf ein wenig Schützenhilfe eurerseits beim Umbau.

Aktueller Plan:
-"kleiner" Tesla Frontmotor mit 30kW nominal
-gebrauchte Tesla-Akkus (20-30kWh)
-057er DriveUnit + Kleinkram wie Ladestandsanzeige, Relais, Gaspedal, usw.

Interessant wäre der doch recht simple auf und Einbau des Setups.
Um mit den Tesla-Akkupacks aber auf die nötigen 220V min. des Motors zu kommen ist man trotzdem schon 10000€ los und hat sich über 250kg Akkus ins Auto gepackt (dafür ist die Reichweite bei 50kWh schon enorm mit dem kleinen leichten Auto). Daher die Frage: Arbeitet der Motor/Controller auch mit weniger Spannung (nachrüsten kann man ja immernoch), oder wären andere Zellen (Pouch?) sinnvoller?

Gruß,
Patrick

 

[Jack-Lee]

Servus,
Habe jetzt einen Umrüster in Ungarn gefunden der ein riesiges Angebot und recht viel Erfahrung hat. Alternativ noch einen in Erfurt, also vor der Haustür. Der Ungare hat zb auch die hyper9 Motoren, die auch echt interessant wären. Da das Auto aber eher Spaßfahrzeug und Liebhaberei ist, dürfen auch ein paar Pferdchen mehr einziehen...
Gewichtstechnisch nimmt sich das nix. Bei den Akkus bin ich auf Zellen vom chevy volt aufmerksam geworden. Liefern nicht den Strom wie die Teslapakete, aber ein 17kwh Moduleerreicht schon die 400v Spitze. So kann man den Teslamotor auch mit einem Akku betreiben der nur 2500 kostet und nur 110kg wiegt. Das Drehmoment des Motors muss ich eh begrenzen, da dieser über 3000Nm auf die Achse haut, die Vorderräder aber bereits bei ca 800 durchdrehen. Erst bei etwas höheren Geschwindigkeiten, wenn das Motordrehmoment sinkt, kann man entdrosseln.

Aktuell versuche ich die TÜV Seite zu klären. Hat da schon wer Erfahrung hier gesammelt?

Gruß,
Patrick

 

[deltaforce]

über 3000Nm

Wow !

 

[Jack-Lee]

Das ist natürlich nach dem getriebe. In der Spitze aber dennoch ca 190kw für den Vortrieb.. Der aktuell verbaute turbomotor erreicht 110kw, die aber dauerhaft. Nennleistung des e motors sind 30kw.
E Motoren sind schon was feines, wenn da die Batterien nicht wären.

 

[elluk]

Albert's 1996 Volkswagen Polo:
http://www.evalbum.com/5218

Persönlich / strategisch fände ich eine 48V Basis sehr interessant...

 

[Jack-Lee]

Servus,

48V würden aber die Leistung massivst begrenzen. Aktuell fahre ich 89PS Saugmotor der sehr niedertourig abgestimmt ist. Allein dies mit einem 48V System zu erreichen würde 1400A bedeuten. Da wiegen ja dann die Kabel fast mehr als die Batterien...
Habe jetzt aber nochmal etwas genauer nachgerechnet und festgestellt: 17kWh sind selbst für mein Fahrzeug (mit unter 650kg und verbesserter Aerodynamik) zu wenig. Um die Reichweite zu erhöhen ohne riesige Akkus zu verbauen habe ich mich schlussendlich doch für den Hyper9 Motor entschieden. Dieser weist in einem sehr breitem Kennfeld sehr gute Wirkungsgrade auf. Das dahinter hängende, recht einfache Getriebe wird vom Wirkungsgrad irgendwo zwischen 90-95% liegen, je nach Drehzahl und Gang. Im Endeffekt kann ich häufiger im Wirkungsgradbestpunkt fahren (auch wegen der Gangschaltung) als mit dem Teslamotor, der zudem nur ein Asynchronmotor mit nennenswert schlechterem Wirkungsgrad ist. Was der Wirkungsgrad vom Getriebe bei 16000U/min Eingangsdrehzahl sagt, ist auch ungewiss.

Gruß,
Patrick

 

[Jack-Lee]

Servus,

Gab einige Planänderungen. Anstatt des hyper9 ist es nun doch tesla geworden, da dieser mir sehr günstig "über den Weg lief". Dazu kommen die Batterien eines i3 Baujahr 2018. Leider noch die Vorgängerversion mit 94ah. Die aktuelle kommt bereits auf 120ah bei gleichen anmaßen. Wäre aber auch fast 70%teurer gewesen.

Beides ist bereits bestellt und auf dem Weg zu mir. Wenn beides im Auto Platz gefunden hat, kümmere ichs mich um Ladegerät, bms und Co. Kostet ja alles auch.

 

[Jack-Lee]

Motor und Batterie sind nun angekommen. Das Batteriepack wurde in seine Module zerlegt um die Platzverhältnisse im Fahrzeug auszuloten. Zu meiner Überraschung passen vier Module nebeneinander, weshalb ich nahezu keinen Platz im Innenraum verliere. Die Anprobe des Motors steht noch aus.
Der hier zu sehende polo bleibt ein "stinker", für den e Umbau wurde eine Karosse restauriert.

In den kommenden Jahren sind bereits Akkus mit fast der dreifachen Kapazität angekündigt, was das Zusatzgewicht durch die Akkus so weit reduziert, das der e Umbau leichter ist als die verbrennervariante. Bei gleicher Reichweite.

 

[JKL]

In den kommenden Jahren sind bereits Akkus mit fast der dreifachen Kapazität angekündigt

Na ja, das glaube ich (leider) erst, wenn ein € Symbol und eine Bestell-Nr in der Ankündigung steht.


Tolles Projekt


Wieviel Volt?

Gruß
Jörg

 

[Jack-Lee]

355V. Bin gespannter was an Leistung raus kommt.

 

[Jack-Lee]

Da das Fahrzeug relativ leicht ist, nach Umbau ca 800 kg inkl Fahrer, und die Gewichtsverteilung mehr auf die hinterachse wandert aufgrund der Batterien, kann ich eh nur begrenzt Leistung auf die Straße übertragen. Motor und Batteriesystem würden ca 150kw max liefern können. Das dürfte aber zum wheelspinn von 0-100kmh führen...
Würde gern den Motor im heck einbauen, aber der Aufwand und das TÜV Problem...

 

[elluk]

Warum nicht stattdessen einen Teil der Batterien unter die Motorhaube?
Da dürfte doch nach Rausschmiss von Motor inkl. Kühler, Lichtmaschine etc. noch etwas Platz bleiben, oder?

Vielleicht reicht es dann sogar später mal für eine Rücksitzbank, falls...

 

[Jack-Lee]

Weil so ein Hochvolt-Pack in ein Gehäuse muss (EMV). Ansonsten brauche ich pro Pack ein BMS und das wird teuer (ansonsten müsste jedes Balancerkabel einzeln abgesichert werden wenns durchs Auto verlegt wird).

Eine Rücksitzbank brauche ich nicht. Wenn wir doch mal mehr Personen mitnehmen wollen, habe ich noch den "Stinker-Polo".

Gruß,
Patrick

PS. unter der Motorhaube wäre maximal für zwei Module Platz, neben dem Motor. Und da muss eigentlich schon das Ladegerät und der "Schaltkasten" hin

 

[Jack-Lee]

Heute den Motor verladen und in die Garage geschafft. Vorher diesen zerlegt um sich mal getriebe, Motor und Controller genauer anzuschauen. Das getriebeöl hat nen Wärmetauscher, Controller und Motor werden direkt mit Wasser gekühlt. Gewicht des ganzen knapp über 80kg, also gut 40kg leichter als der verbrenner mit getriebe und Anbauteilen. Damit schrumpft die Gewichtsdifferenz auf ca 150kg. Diese werden aber durch gfk Karosserieteile, leer geräumten Innenraum, gfk Sitze, usw. ausgeglichen.

Nun geht's an den Entwurf des Batteriekastens und des Motorträgers.

 

[JKL]

355V

Uuuiiii

150kw

Uuuuuiiiiiii

150 kW sind zu viel.
Ich durfte einmal eine Ente mit 50kW fahren.
Im Ort war ein Motorrad mit Beiwagen (BMW Gummikuh, Fahrer mit weißem Bart) hinter mir.
Am Ortschild setzte er zum überholen an.
Ich gab "Gas"
Das Mopet wurde im Spiegel kleiner und sortierte sich wieder hinter mir ein.
Macht schon Spaß


Nützt dir nur nichts wenn du den Drehmoment nicht auf die Straße bekommst.

Gruß
Jörg

 

[Jack-Lee]

Der Motor leistet bis zu 190kW max. über 10Sekunden. Dauerleistung beträgt aber nur 40kW, bzw. 60kW über eine Stunde. Ist halt ne Asynchronmaschine. Die kann man nahezu "unbegrenzt" überlasten, nur brennt dann halt irgendwann der Rotor ab, da der nicht wirklich gekühlt werden kann und Verluste dort entstehen. Ein Reluktanzmotor (wie Hyper9) oder Permanentmagnetmotor (wie der ausm BMW I3) hat solche Verluste nicht und kann mehr Dauerleistung ab, da Verluste fast ausschließlich im besser kühlbaren Stator anfallen.

Aber ich hab oben ja geschrieben : Der Wagen ist leicht, der Schwerpunkt rutscht Richtung Hinterachse durch die Batterien und den leichten Motor und man arbeitet mit Frontantrieb -> Ich bekomme die Leistung niemals auf die Straße. Ich werde somit den Maximalstrom und somit das Maximaldrehmoment begrenzen.
Auf Heckantrieb bekomme ich den Wagen leider nicht ohne ziemliche Einschränkungen und Aufwand umgebaut

 

[Christian]

Ein Reluktanzmotor (wie Hyper9) oder Permanentmagnetmotor (wie der ausm BMW I3) hat solche Verluste nicht und kann mehr Dauerleistung ab, da Verluste fast ausschließlich im besser kühlbaren Stator anfallen.

Dafür hat ein Reluktanzmotor den schlechteren Leistungsfaktor, wodurch er einen größeren/teureren Umrichter benötigt und der höhere Blindstrom zusätzliche Verluste im Stator erzeugt, die auch erst mal weggekühlt werden müssen. Und bei den hohen Tesla-Drehzahlen (= weniger Drehmoment erforderlich, daher kompakterer Aufbau) fühlt sich ein filigraner Reluktanzmotor auch nicht unbedingt wohl. Permanentmagnetmotoren können Nachteile bei hohen Temperaturen oder im Fehlerfall haben.

Ist schon ne vernünftige Basis für ein Selbstbauprojekt, was Du da hast.

Gruß,

Christian

 

[Jack-Lee]

Klar, jedes Konzept hat seine Vor- und Nachteile.
Tesla geht beim Modell 3 aber auch auf permanentmagneterregte Motoren. Höhere Leistungsdichte, besserer Wirkungsgrad. Aber deutlich teurer und temperaturempfindlich.

Für mich war der Tesla aktuell die sinnvollste Variante für die angestrebte Leistung.

Gruß,
Patrick

 

[Christian]

Ist das der originale Umrichter zum Motor? Verfügst Du über die entsprechenden Unterlagen bzgl. Ansteuerung/Schnittstellen? Ansonsten kann's ja beliebig aufwändig werden.

Überlegst Du einen gesicherten Testaufbau zwecks Funktionsprüfung und zu Dokuzwecken für den TÜV?

 

[Jack-Lee]

Servus, der Inverter wird weiter genutzt, das logic Board wird ersetzt. Das ganze wirs natürlich abgenommen, TÜV Mann habe ich dafue schon an der Hand. Dieser wird, zusammen mit nem Elektriker, die Abnahme machen.