Einreichung Name, Klasse und Adresse der HTL HTBLA 2 Linz, 5BHETR Paul-Hahn-Straße 4 4020 Linz Name/n der/s Einreichenden Schwaiger Lisa Namen der betreuenden Professoren AV DI Mair Alfred, DI Prigl Johann, DI Pammer Günther Einreichendes Fachgebiet (Industrietechnik, Kraftfahrzeugtechnik oder Energie & Gebäudetechnik*) Kraftfahrzeugtechnik Thema der Projektarbeit Elektroauto *neue Kategorie ab 2013 1
Stammblatt der Schüler Um auch nach der Matura den Kontakt mit den Schülern zu halten, bitten wir um folgende Daten: Vor- und Zuname des/der Schülers/Schülerin Fiala Mario Vor- und Zuname des/der Schülers/Schülerin Michael Hehenberger Wohnadresse Am Südgarten 54, 4060 Leonding Wohnadresse Maidwieserstraße 11, 4020 Linz Telefonnummer eeo e 0699/18206449 Telefonnummer eeo e 0664/75046734 Mobilfunknummer 0699/18206449 Mobilfunknummer 0664/75046734 Email-Adresse mario.fiala56@gmail.com Email-Adresse michael.hehenberger@gmx.at 2
Stammblatt der Schüler Um auch nach der Matura den Kontakt mit den Schülern zu halten, bitten wir um folgende Daten: Vor- und Zuname des/der Schülers/Schülerin Thomas Mitter Vor- und Zuname des/der Schülers/Schülerin Lisa Schwaiger Wohnadresse Loitzendorf 8, 4211 Alberndorf / Rdm. Wohnadresse Doppl 3, 4311 Schwertberg Telefonnummer eeo e 07235/7080 Telefonnummer eeo e 07262/62278 Mobilfunknummer 0680/2103572 Mobilfunknummer 0660/5210137 Email-Adresse mitter.tom@gmail.com Email-Adresse schwaiger.lisa@aon.at 3
Eidesstattliche Erklärung Ich erkläre eidesstattlich, dass ich die Arbeit selbständig angefertigt, keine anderen Hilfsmittel als die angegebenen Hilfsmittel benutzt und alle aus ungedruckten Quellen, gedruckter Literatur oder aus dem Internet im Wortlaut oder im wesentlichen Inhalt übernommenen Formulierungen und Konzepte gemäß den Richtlinien wissenschaftlicher Arbeiten zitiert, durch Fußnoten gekennzeichnet bzw. mit genauer Quellenangabe kenntlich gemacht habe. Durch meine Signatur berechtige ich die Bosch Gruppe, die Einreichung zeitlich und räumlich unbeschränkt entweder selbst oder durch von ihr beauftragte Dritte unter Nennung der Urheber in Druckwerken, Internet, auf elektronischen Datenträgern sowie in der darauf bezogenen Werbung zu veröffentlichen. 23.04.2013 Datum Unterschrift der/des Schülerin/s 4
Inhaltsverzeichnis 1. Projekt Kurzbeschreibung 2. Zielsetzung 3. Verkabelung 4. Neue Ladeschaltung 5. Software 5.1. Frequenzumrichter 5.2. SPS 53 5.3. Visualisierung i 6. Akkupaket 6.1. BMS (Batterie Management System) 7. Technische Beschreibung 8. Zusammenfassung 9. Literarisches i Verzeichnis i 5
1. Projekt Kurzbeschreibung Die Schadstoff emittierenden Fahrzeuge sind eine der Hauptverursacher für die weltweit feststellbare Klimaerwärmung, verursacht durch CO 2. Schadstoffarme bzw. CO 2 verhindernde Entwicklungen, besonders am Automobilsektor zeigen die Richtung zukünftiger Forschungen auf die E-Mobilität. Bereits 2011/12 wurde von der HTL-LITEC im Zuge einer Diplomarbeit ein Elektroauto mit elektrischen Industriekomponenten von den Abteilungen Maschinenbau und Elektrotechnik konstruiert, entwickelt und gefertigt. Ein neu zusammengesetztes Team aus Maschinenbauern und Elektrotechnikern hat sich 2012/13 die Aufgabe gestellt, am bestehenden Fahrzeug Verbesserungen und Ergänzungen vorzunehmen. 6
2. Zielsetzung Erhöhung der Reichweite durch effiziente elektrische Energierückgewinnung Optimierung des Lademanagements des Batteriesystems Einfache Handhabung der Bedienoberfläche und Überarbeitung der Fahrzeugsteuerung Verbesserung und Überarbeitung des Akkukonzeptes Ergänzende konstruktive, fertigungs- und sicherheitstechnische Arbeiten 7
3. Verkabelung Letztes Jahr wurde aus zeitlichen Gründen die Verkabelung nur dürftig ausgeführt. Es war auch kein Farbcode zu ermitteln. Heuer wurde die komplette Verkabelung ordnungsgemäß erneuert. Farbcode wurde erstellt Kabeln in den Rahmen verlegt, anstatt in Kabelschächten unter dem Auto Die Verdrahtungskästen wurden neu aufgebaut Im gesamten Auto werden nun Steckklemmen verwendet 8
4. Neue Ladeschaltung Um die Ladezeit zu verkürzen, wurde auf das Netzteil, dass die Akkuspannung auf 12V herunter regelt, verzichtet. Die Akkuspannung wird nun direkt auf den Wechselrichter gelegt. Die resultierende Wechselspannung wird danach auf 400V~ transformiert, um den FU zu laden. Das Laden des FU s dauert nun nur mehr 1/10 der ursprünglichen Zeit. 9
5. Software Die Programmierung ist in 3 verschiedene Teile unterteilt: Frequenzumrichter SPS Visualisierung All diese Komponenten mussten von Grund auf neu programmiert werden. 10
5.1. Frequenzumrichter Der Frequenzumrichter wurde von Grund auf neu programmiert. Nun funktioniert auch der Rückwärtsgang, ohne, dass das Programm blockiert. Außerdem wurde auch eine Energierückführung neu ausprogrammiert, um die Reichweite nochmals zu erhöhen. 11
5.2. SPS Die SPS wird in FUP programmiert. Mithilfe des verbesserten Programmes, kann jetzt einer von drei Modi ausgewählt werden: Im Sportmodus hat man die volle Leistung zur Verfügung. Im Eco-Modus wird die Reichweite und Energieeffizienz stark erhöht. Der Normal-Modus ist ein Kompromiss aus Leistung und Effizienz. Außerdem wird nicht nur die komplette Ladeschaltung beim Starten von der SPS gesteuert, sondern auch die Lichtsteuerung in Bezug auf Fernlicht, Abblendlicht, Blinker bzw. Rücklicht und Bremslicht. 12
5.3. Visualisierung Der verbaute 10 Zoll Touchscreen dient als Visualisierung und auch als Bedienelement für das Auto. Mithilfe des Touchscreens kann man das Auto Starten, die Modi einstellen, das Licht einschalten und auch den Rückwärts- bzw. Vorwärtsgang einlegen. Außerdem dient es zur Ermittlung etwaiger Probleme und man kann verschiedene Daten des Akkus und die des Motors überwachen. Zur Ausstellung auf Messen wurde ein eigener Modus erstellt, bei dem sich die Reifen des Auto mit konstanter Geschwindigkeit und möglichst kleinem Moment drehen, um Verletzungen zu verhindern. 13
6. Akkupaket Da der Akku im letzten Jahr noch einige Probleme aufwies, mussten wir uns überlegen, ob das bisherige Konzept beibehalten wird. Das Konzept des Akkus blieb gleich, allerdings wurde ein neuer Aufbau konstruiert. Dies geschah durch die Zusammenarbeit mit Maschinenbauern aus unserer Schule. Das gesamte Akkupaket wurde überprüft und überarbeitet (Platinen und Zellen), somit konnten die Zellen und Platinen in einem neuen Kasten eingebaut werden. Die Platinen wurden auf Kühlkörper montiert, um die Erwärmung beim Ladevorgang abzuführen. Außerdem wurde die Verbindung von Akku und Auto über Klemmen geführt. Dies erleichtert das ausbauen des Akkus erheblich. Auch alle Verbindungen (Bus, Drähte Zellen-BMS) wurden neu angefertigt g und verdrahtet. 14
6.1. BMS (Batterie Management System) Die BMS werden verwendet um das Akkupaket zu überwachen. Sie messen die Spannung und die Temperatur jeder einzelnen Zelle und geben die Werte an eine Zentraleinheit weiter. Diese wertet die Ergebnisse der Messung aus und verarbeitet sie. Aufgrund der hohen Leistung die beim Laden von den Transistoren abgegeben wird, wurden die BMS auf neu dimensionierte Kühlkörper geschraubt. Abb.: Mastereinheit dient zur Überwachung und Verwaltung der BMS 15
7. Technische Beschreibung Leistung: Asynchronmotor 22kW (30PS); kurzzeitig 30kW möglich Drehmoment: 350Nm (Antriebsachse); kurzzeitig 700Nm möglich Reichweite: ca. 100km Max. Geschwindigkeit: 75 km/h Gewicht: ca. 550kg Batteriesystem: Lithium Eisen Phosphat (LiFePO4) Batteriekapazität: ität 64kWh 6,4kWh 16
8. Zusammenfassung Mit dem LiteCar wollen wir zeigen dass ein umweltschonenderes Fahren schon mit industriellen Mittel möglich ist. Mit Hilfe unseren Sponsoren, wie Lenze, Faktor, Pilz, Wago und Büroring, gelang es uns ein technisch hochwertiges Auto herzustellen. Da das Projekt schon im vorigen Schuljahr ins Leben gerufen wurde, war es nun unsere Aufgabe die Programme, Verkabelung usw. zu erneuern und zu verbessern. 17
9. Literarisches Verzeichnis In den Seiten wurde alles von unserem Team verfasst und nichts aus Büchern oder Internetseiten kopiert, auch die Fotos die man in der Präsentation wurden selbst gemacht. 18