Pflichtenheft E-Quad. Pflichtenheft. Version 3.0. Auftraggeber: BBS 1 Mainz; Herr Löser, Herr Decker

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Jonas Lenz
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1 Pflichtenheft Pflichtenheft E-Quad Version 3.0 Auftraggeber: BBS 1 Mainz; Herr Löser, Herr Decker Auuftragnehmer: R.Allig, D.Erbach, T.John, P.Sauereßig Autor des Dokuments R.Allig, D.Erbach, T.John, P.Sauereßig Erstellt am Dateiname Pflichtenheft E-Quad 2.0.doc Seitenanzahl 13 Team E-Quad

2 Historie der Dokumentversionen Version Datum Autor Änderungsgrund / Bemerkungen R.Allig Ersterstellung R.Allig Erweiterung R.Allig Erweiterung Inhaltsverzeichnis Historie der Dokumentversionen... 2 Inhaltsverzeichnis Einleitung Allgemeines Zweck und Ziel dieses Dokuments Projektbezug/Ausgangslage Eckdaten des Projektes Abkürzungen Ablage, Gültigkeit und Bezüge zu anderen Dokumenten Verteiler und Freigabe Verteiler für dieses Lastenheft Freigabe / Genehmigung Definition der Projektziele Aufgabenstellung Muss-Kriterien Soll-Kriterien Muss-nicht-Kriterien Einsatzumfeld Technische Umsetzung LED-Technik Steuerung und Visualisierung Achse / Elektronisches Differential Motoren und Getriebe Akku Spannungswandler Ladeeinrichtung Zugangsberechtigung Testbetrieb Kostenaufstellung Aufbau Busstruktur Seite 2 von 13

3 1 Einleitung 1.1 Allgemeines Zweck und Ziel dieses Dokuments Dieses Pflichtenheft dient als Grundlage für das Vorgehen auf beiden Seiten. Es stellt später die einzige vertragliche Beschreibung des Auftrags dar. Es sagt der Projektgruppe möglichst genau, welche Anforderungen gestellt werden und dem Auftraggeber, welche Erwartungen er haben darf. Es ist für beide Seiten rechtlich bindend. Sofern im Heft nichts anderes vermerkt verlieren alle anderen Vereinbarungen an Gültigkeit Projektbezug/Ausgangslage Im Rahmen der Technikerausbildung an der BBS1 in Mainz wird das erlernte Wissen im Rahmen eines Abschlussprojektes in der Praxis angewendet. Ausgangslage ist, dass ein vorhandenes Quad- Fahrgestell, welches schon einmal auf Elektro-Mobilität umgebaut wurde, jetzt weiter modifiziert werden soll. Das vorhandene Quad ist in einem desolaten Zustand. Der Motor ist defekt. Weiter Elektrokomponenten sowie die Verkablung ist nicht mehr zu verwenden. Batterien fehlen Eckdaten des Projektes Kick Off Meeting Freischaltung Internet Auftritt, Abgabe Pflichtenheft Abgabe der Teilebestellungen Zwischenpräsentationen Fertigstellung der neuen Achskonstruktion Verbau der Akkutechnik Implementierung und Inbetriebnahme aller Komponenten am Quad Abgabe Projekt Dokumentation Fachgespräche Übergabe/Präsentation Abkürzungen AG Auftraggeber AN Auftragnehmer Ablage, Gültigkeit und Bezüge zu anderen Dokumenten Die Ablage des Dokumentes in seiner einzig gültigen Fassung ist auf der Homepage des Projektteams. Änderungen, Berichtigungen und ähnliches müssen schriftlich erfolgen. Diese Veränderungen werden im Verzeichnis der Historie festgehalten und führen zu einer Revision mit Neuausgabe des Pflichtenheftes. Seite 3 von 13

4 1.2 Verteiler und Freigabe Verteiler für dieses Lastenheft Rolle / Rollen Name Telefon Bemerkungen Projektmitglied, AN Rene Allig equad.bbs1mainz@gmail.com Projektmitglied, AN Dennis Erbach equad.bbs1mainz@gmail.com Projektmitglied, AN Timo John equad.bbs1mainz@gmail.com Teamsprecher Projektmitglied, AN Philipp Sauereßig equad.bbs1mainz@gmail.com AG Thomas Löser thomas.loeser@bbs1-mainz.de AG Reiner Decker reiner.decker@bbs1-mainz.de Freigabe / Genehmigung Die Genehmigung erfolgt auf Grundlage dieses Pflichtenheftes. Datum: Unterschrift Auftraggeber: Unterschrift Projektleiter: Seite 4 von 13

5 2 Definition der Projektziele Aufgabenstellung Umbau, Dimensionierung und Programmierung eines vorhandenen Quad-Chassis zum fahrbereiten Elektro-Quad Muss-Kriterien Umrüstung der kompletten Beleuchtungsanlage auf LED Technik Einbau einer SPS zur Steuerung und Visualisierung der Fahrdaten, sowie der Akkukapazität Mechanische Realisierung eines elektronischen Differentials mit Hilfe von 2 Motoren und den dazugehörigen Getrieben Einbau der benötigten Energiequelle Realisierung einer Ladeeinrichtung Soll-Kriterien Programmierung der Drehzahlreduzierung des kurveninneren Rades bei der Kurvenfahrt Muss-nicht-Kriterien Endgeschwindigkeit des Quads von 25km/h Beschleunigung des Quads von 0,73 m/s 2 Fahrzeit von 15 min mit einer Akkuladung Umbau der hinteren Bremsanlage, da jetzt 2 Achswellen vorhanden Seite 5 von 13

6 3 Einsatzumfeld Die Elektromobilität ist Realität, Tag für Tag wächst die Zahl der E-Autos auf den Straßen. Die Vorteile der flinken Stromer liegen auf der Hand: Sie sind geräuschlos und emissionsfrei und nicht zuletzt: Sie machen aufgrund ihrer rasanten Beschleunigung auch unheimlich Spaß. Mit dem E-Quad verfolgen wir genau diesen Weg. Wie können wir unseren Mitmenschen und der Umwelt helfen. Auch soll zukünftigen Schülern aufgezeigt werden was man heutzutage alles mit der SPS Steuerung umsetzen kann und wie die einzelnen Komponenten miteinander verbunden sind. Es soll Spaß und Wissen über die Technik vermitteln. Genutzt werden darf das Quad nur bei trockenem Wetter und im Bereich des Schulgeländes der BBS1 oder gleichwertigem Gelände. Es ist nicht zugelassen im Bereich der STVO und darf daher niemals auf öffentlichen Straßen genutzt werden. Beim fahren mit dem Quad ist die dafür vorgesehen Schutzausrüstung laut STVO zu tragen. Seite 6 von 13

Es kommen folgende Komponenten zum Einsatz auf 24 V Basis.

7 4 Technische Umsetzung LED-Technik Es müssen Blinker, Frontscheinwerfer und Rückleuchten umgebaut werden. Es kommen folgende Komponenten zum Einsatz auf 24 V Basis. Blinker: Water Flowing LED Blinker der Marke Feemo mit jeweils 12 LED s Abmessung Durchmesser 2,5 cm, Länge 11 cm Frontscheinwerfer: 2x U5 LED-Lampe Lichtleistung 125 Watt 1500 Lumen Helligkeit Reichweite 200m Lebensdauer 3000h Seite 7 von 13

8 Rückleuchte: Kombination aus Rücklicht, Bremslicht und Nummernschildbeleuchtung 19 LED s für Rück- und Bremslicht, 5 LED s für die Nummernschildbeleuchtung Abmesung LxBxH 12cmx3cmx4cm Steuerung und Visualisierung Gesteuert wird alles über die PLCnext Steuerung AXC F 2152 aus dem Hause Phoenix Contact. Die Visualisierung der Fahrdaten und der Akkukapazität erfolgt über ein Tablet Kindle Fire HD 3 Generation welches mit dem Router kommuniziert. Dieser ist in unserer Busstruktur integriert. Seite 8 von 13

4.1.3 Achse / Elektronisches Differential Es werden zwei Motoren mit Getriebe an der Hinterachse eingebaut. Verbindung der Motoren zur Achse erfolgt über Ritzel und Kette.

Somit ist die neue Achse mit den Aufnahmen eine komplette Neukonstruktion.

9 4.1.3 Achse / Elektronisches Differential Es werden zwei Motoren mit Getriebe an der Hinterachse eingebaut. Verbindung der Motoren zur Achse erfolgt über Ritzel und Kette. Jeder Motor treibt ein Hinterrad an. Die Königswelle der Hinterachse wird getrennt. Es gibt zwei neue Achsgehäuse für die Aufnahme der Achswellen. Somit ist die neue Achse mit den Aufnahmen eine komplette Neukonstruktion. Die Drehzahlreduzierung kann über einen Drehwinkelgeber erfolgen der den Lenkeinschlag kontrolliert oder über die Widerstandserhöhung am Motor beim kurveninneren Rad Motoren und Getriebe Es werden 2 Motoren der Firma SEW verbaut. Es handelt sich um das Modell CMP 50M in Verbindung mit einem Winkelgetriebe aus dem Hause SEW mit der Übersetzung von i=11,84 können die geforderten Fahrwerte erreicht werden. Die Motoren benötigen eine Zwischenkreisspannung von 48 V DC und eine Elektronikversorgung von 24 V DC. Der Umrichter wird nicht direkt sondern motornah montiert. Seite 9 von 13

4.1.5 Akku Es werden Akkus des Typs GBS LFMP 20Ah verbaut mit einer Zellchemie: LiFeMnPO4. 4.1.6

7 Ladeeinrichtung Es wird zum laden der Akkus ein Ladegerät des Typs TC 1,8 kw 48V/25A Luftkühlung verwendet.

8 Drehwinkelgeber Um die Drehzahl reduzieren zu können muss der Lenkeinschlag gemessen.

10 4.1.5 Akku Es werden Akkus des Typs GBS LFMP 20Ah verbaut mit einer Zellchemie: LiFeMnPO Spannungswandler Es wird ein Spannungswandler in den Rahmen integriert um von 48 V DC auf 24 V DC zu kommen Ladeeinrichtung Es wird zum laden der Akkus ein Ladegerät des Typs TC 1,8 kw 48V/25A Luftkühlung verwendet. Es wird keine drahtlose Ladung bevorzugt, da dies auf die Haltbarkeit und Leistung der Akkus geht Drehwinkelgeber Um die Drehzahl reduzieren zu können muss der Lenkeinschlag gemessen. In welche Richtung geht er und wie groß ist dieser. Dafür verwenden wir einen Drehgeber der Firma Sick. Das Model ist AFS60A- BDNB Seite 10 von 13

11 5 Testbetrieb Es werden alle möglichen Szenarien in der Realität durchgespielt. Dazu gehören: Blinkerfunktion Lichtfunktion vorne Lichtfunktion hinten Bremslicht hinten Nummernschildbeleuchtung Hupe Ein-/Ausschalten des Quads über Haupt- oder Schlüsselschalter Bremsfunktion Beschleunigungsfunktion Kurvenfahrverhalten Visualisierung o o o o Geschwindigkeit gefahrene Kilometer angesteuerte Lampen Batteriekapazität Ladefunktion Seite 11 von 13

12 6 Kostenaufstellung Position Bezeichnung Kosten 1 Elektromotoren SEW 7531,17 2 Akkus und Ladetechnik 1997,45 3 LED Beleuchtung 30 4 Achskonstruktion: 4.1 Lager Radialwellendichtringe Kette und Kettenräder Konstruktionsmaterial Achse Phoenic Contact PLC 699,27 6 Drehwinkelgeber Sick 525,00 7 Tablet 80 Gesamtkosten: 11172,89 Seite 12 von 13

13 7 Aufbau Busstruktur Seite 13 von 13

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