Na een lange stilte op de blog toch nog even een korte update. Er is enorm hard aan de wagen gewerkt om hem toch op tijd klaar te krijgen. Een groot aantal problemen is opgedoken, en evenveel problemen zijn ook opgelost geraakt. Op mechanisch vlak is alles nu klaar. Morgen wordt de motorkap er terug opgezet, en kan de wagen gepoetst worden zodat hij klaar is voor de bestickering woensdag. Het elektrisch circuit is voor 95% klaar, er moeten enkel nog een paar ventilatoren aangesloten worden die voor de nodige koeling zullen zorgen van controller en DC-DC convertoren. Dan rest ons enkel nog het programma voor de sturing te testen. Na heel veel problemen te hebben gehad met de CAN-communicatie, denken we nu een werkbare versie te hebben met dank aan Stijn Helsen. Morgen en overmorgen staan dus volledig in het teken van het testen en verder debuggen van ons programma. Donderdag zal nog een laatste update volgen voor de Cleanweek, want dan wordt de auto naar Zolder getakeld. Hopelijk kunnen we tegen dan toch een filmpje online zetten van de eerste meters van onze wagen.
Deze week zijn al een heel aantal zaken in de wagen ingebouwd. De batterijcasings zijn gemaakt en vandaag ingebouwd in de wagen. Dankzij Enersys beschikken we nu ook over een 300V lader waarmee alle batterijen tegelijk kunnen worden opgeladen. Ook de zekeringen en contactoren werden ingebouwd. Morgen start eindelijk de definitieve inbouw van de hele aandrijflijn in de wagen, en als alles goed gaat zal alles zaterdag in de wagen zitten. Gisteren en vandaag zijn in de wagen ook de nodige schakelaars en verbouwingen gebeurd zodat de laptop kan bevestigd worden. Nu is het vooral belangrijk om het Labviewprogramma zo snel mogelijk klaar te krijgen. Vooral de communicatie via CAN brengt de nodige problemen met zich mee, en zal dus nog een cruciaal punt worden. Bij Media staan een aantal nieuwe foto's van de werkzaamheden.
Daar de deadline nog maar 3 weken verwijderd is, wordt het tijd dat we met de eigenlijke inbouw kunnen beginnen. Door een aantal praktische problemen zal de inbouw pas midden volgende week van start kunnen gaan. De mechanische componenten zijn nu allemaal doorgegeven voor productie, er rest ons dus nu enkel nog het wachten op die componenten. Ook zijn alle buizen, verdeelstukken, contracties en expansies besteld die nodig zijn om het koelcircuit te realiseren. Terwijl mechanica voorbereidingen treft voor de inbouw, is team sturing nog steeds volop aan het programmeren in Labview. Er is al een eerste versie klaar van het programma, maar vooral de communicatie met de controller en met de laptop beloofd nog een moeilijke opdracht te worden. Ook team batterij kan volgende week beginnen met de inbouw van het hele batterijpakket. De convertoren worden begin volgende week verwacht, evenals al de nodige kabels. Daarmee kan dan het gehele elektrische circuit in de wagen worden geinstalleerd. Hopelijk zal de wagen kort na Pasen zijn eerste meters afleggen zodat hij tegen de Cleanweek helemaal klaar is. We houden u zeker verder op de hoogte...
Het frame om de motor en de transmissie op hun plaats te houden in het motorcompartiment is zo goed als uitgetekend. Om de trillingen van de motor weg te houden van het chassis zal het nieuwe motorframe bevestigd worden aan het chassis met behulp van de bestaande bushings waar ook de verbrandingsmotor mee opgehangen werd. Het basisidee is dat de motor aan een stevige stalen plaat wordt opgehangen met twee bouten. Vervolgens wordt dit frame met profielen verbonden aan de bushings in het motorcompartiment. Een kritiek onderdeel van de plaatsing van de motor is de verbinding tussen het motorframe en de adaptorplaat tussen de motor en de transmissie. Initiëel was deze niet sterk genoeg uitgevoerd met 4 M8-bouten. Een herberekening met 5 M10-bouten heeft ervoor gezorgd dat nu de verbinding sterk genoeg, rekening houdend met de gewenste veiligheidsmarge. Het frame is volledig uitgewerkt in 3D-modellen. De technische tekeningen zijn klaar, dus productie kan beginnen. (figuren ter verduidelijking te vinden onder Media)
Het ontwerp van de koppeling tussen de elektromotor en de
conventionele transmissiekast begint vorm te krijgen. Het doel van
deze koppeling is het verbinden van de motoras met de ingaande as
van de transmissiekast en de torsietrillingen van de SR-motor te
dempen. Daarom is gekozen voor een flexibele koppeling van KTR, en
de verbinding gebeurt via door ons ontworpen flenzen.
Met dank aan VCST, die zorgen voor de CAD file van de inwendige
vertanding, kunnen we door deze inwendige vertanding uit de flens
te vonken deze flens perfect op de motoras bevestigen. Dit concept
is volledig omgezet in technische tekeningen. De aanmaak van de
onderdelen wordt zo spoedig mogelijk gestart door de
productieafdeling van PMA op het departement Werktuigkunde zodat we
volgende week kunnen beginnen met de montage. (figuren ter
verduidelijking te vinden onder
Media)
De eerste sensoren zijn besteld. Het gaspedaal wordt aan een potentiometer gekoppeld, voor het regeneratief remmen opteren we voor een joystick en er zijn verschillende schakelaars voorzien om alle pompen en ventilatoren aan te sturen. Daarnaast wordt de basis gelegd voor het labVIEW programma. Stay tuned for further information!
De eerste concepttekeningen van het elektrisch circuit van de wagen zijn uitgewerkt. Momenteel wordt er volop gezocht naar de geschikte componenten en de meeste zijn reeds gevonden. Tot onze grote vreugde heeft Acal Technology (Zaventem) beslist mee te stappen in dit project. Daarmee zijn al een aantal essentiële onderdelen voor het elektrische gedeelte van de wagen besteld. Het batterijpakket voor de wagen is samen met de SR motor geleverd, met dank aan Punch Powertrain.
Na lang wachten is de elektromotor eindelijk aangekomen, samen met de benodigde technische tekeningen. De teams gaan deze week een extra inspanning doen om zo snel mogelijk een gedetailleerd ontwerp voor te leggen van de meest kritische componenten. Team mechanica spitst zich toe op de bevestiging van de motor, de koppeling met de transmissie en een circulatiepomp voor de koeling. Team sturing gaat op zoek naar de benodigde sensoren om de juiste data in hun programma in te lezen. De volgende twee weken zullen een heel aantal componenten ontworpen zijn, dus meer informatie volgt binnenkort!
Na 2 weken sleutelen aan de wagen zijn alle overbodige onderdelen uit de auto verwijderd. De achterbank, benzinetank, uitlaat en motor zijn verwijderd omdat ze geen nut meer hebben in de elektrische wagen. Ook het aircosysteem is gedemonteerd omdat dit een belangrijke verbruiker van energie is en uiteindelijk toch overbodig is. De wagen is nu klaar om verder omgebouwd te worden tot elektrisch voertuig.
Vanaf vandaag is er een nieuw team opgericht, dat een soortgelijk project als vorig jaar zal uitwerken. Opnieuw wordt een Daewoo Matiz omgebouwd tot elektrowagen, met enkele fundamentele verschillen ten opzichte van vorig jaar. De wagen zal worden uitgerust met een SR-motor, die wordt aangestuurd door een CompactRio. Het batterijpakket is voor dit project een loodzuurpakket op 300V, wat vooral naar veiligheid toe heel wat complicaties met zich meebrengt. Het mechanische deel zal minder drastisch wijzigen, dus daarvoor kan al worden teruggevallen op de kennis van het vorige team. Nieuw dit jaar is de koeling met een watercircuit, en de koppeling wordt herzien zodat deze niet meer de kritische component zal zijn.
Op 5 en 7 mei nam het studententeam deel aan de CleanWeek op het circuit van Zolder. Dit event draait rond alternatieve en toekomstgerichte technologieën, hoofdzakelijk in het kader van duurzame mobiliteit. Onze elektrische wagen heeft naast andere 'groene wagens' verschillende rondes succesvol afgelegd en kon daarbij op de nodige belangstelling rekenen. In totaal heeft onze bolide nu 92 kilometer op de teller. Hieronder enkele beelden van de wagen op het circuit (bron VTM). Onder Media staan ook enkele foto's.
De motor is gekarakteriseerd. Dit betekent concreet dat de motorcontroller de relevante motorparameters kent en hem dus op een efficiënte wijze kan aansturen. Het eerste deel van de karakterisatie gebeurt met de wielen van de grond. Gedurende dit deel stuurt de controller de motor - en dus ook de wielen - zelf aan, zonder input van de bestuurder. Deel twee moet bovenop een juiste, ook een efficiënte aansturing verzekeren. Op de weg wordt de acceleratietijd tot een bepaalde snelheid (kleiner dan de base speed) daarom geminimaliseerd door te itereren op een handmatig in te stellen parameter. Eens dit gebeurd is, is de verhouding motorkoppel over stroom maximaal. Nadien is de zogenaamde base speed ingesteld. Hiervoor moet slechts éénmaal gereden worden op een snelheid die hoog genoeg is, zodat het gebied van veldverzwakking betreden wordt. (Veldverzwakking houdt in dat het door de stator opgewekte magnetisch veld beperkt wordt teneinde de door de rotor in de stator opgewekte spanning, d.i. de tegen-EMK, te beperken op de nominale waarde.) De snelheid waarbij het gebied van veldverzwakking begint, is de zogenaamde base speed. Boven deze snelheid is niet langer het motorkoppel, maar in principe wel het motorvermogen constant. De motorcontroller van Curtis laat echter toe het motorvermogen bij hoge snelheden in te ruilen voor extra efficiëntie. Deze afweging moet nog ingesteld worden.
Verder is ook de gaspedaal-respons ingesteld. Die is nu zo dat bij indrukking het koppel snel, maar toch zonder schok opgebouwd wordt. Reden is louter het rijcomfort.
Op vrijdag 29 april om 19u53 reed de geëlektrificeerde Daewoo Matiz zijn eerste meters. Door middel van hard werk en grote inzet slaagden we er met dertien studenten in om een conventionele personenwagen om te vormen tot een elektrisch aangedreven voertuig.
De sensoren rondom de schakelpook zijn geïnstalleerd. Deze drukknoppen signaleren welke versnelling geselecteerd is. Zowel tweede (voor een hoger koppel) als vierde (voor hogere snelheid) versnelling worden gebruikt. Een bout, licht flexibel verankerd, klemt de versnellingspook in goed gedefinieerde posities. Op deze manier worden de sensoren zeker correct ingedrukt, ongeacht de aanwezigheid van trillingen of ongewild aanstoten van de schakelpook. Een juiste uitlezing van de stand van de pook is cruciaal vlak voor en tijdens het schakelen, waarbij de motor zichzelf en de tandwielen (op de primaire as) in de versnellingsbak zo snel mogelijk naar het nieuwe toerental brengt. Op het nieuwe toerental kan de gekozen versnelling ingeschakeld worden zonder mechanische ontkoppeling.
Het motorframe is aan elkaar gelast en past op de originele ophangingspunten van de benzinemotor. De basisplaat van het frame is geproduceerd uit een staalplaat die uitgesneden is met een laser. Verder zijn de profielen van de armen die naar de ophangingspunten leiden op maat gezaagd en op de basisplaat gelast. Zowel het frame als de ophangingspunten hebben een beschermende laklaag gekregen.
De motorcontroller is bevestigd in de wagen. De positie is afgewogen tussen minimale kabellengte tussen controller en motor enerzijds en minimale aanwezigheid van spatwater en vuil anderzijds. Dit laatste gaat hand in hand met een goede bereikbaarheid van de connector voor de signalen van en naar andere componenten en de bestuurder. De controller is opgehangen rondom rubberen balkjes, zodat deze goed geïsoleerd is van hoogfrequente (motor-)trillingen. Deze zijn namelijk nefast voor o.a. soldeerverbindingen. De bevestiging van de controller bestaat uit 2 platen met daartussen een gleuf waartussen koellucht wordt geblazen. Door de achterste plaat zijn bouten geschroefd. Deze fungeren als koelvinnen.
De elektromotor en de versnellingsbak worden verbonden als star geheel. Dit geheel wordt opgehangen aan de ophangingspunten van de vroegere verbrandingsmotor door gebruik te maken van de bestaande dempingsstukken. Hiervoor wordt een frame ontworpen waaraan de motor ondersteboven zal opgehangen worden.
Tussen de elektromotor en de originele transmissiekast moest een adapterplaat voorzien worden. Met de gegeven beperkingen hebben we een plaat gedimensioneerd die 2 functies moet volbrengen: bevestiging en uitlijning. Ten eerste moet de elektromotor bevestigd kunnen worden aan de transmissiekast om beide componenten als één geheel te beschouwen. Door middel van in totaal 7 boutverbindingen tussen motorflens-plaat-transmissiekast is de nodige sterkte gegarandeerd. De dikte van de plaat werd door de beperkte ruimte vastgelegd op 10mm en het materiaal is Aluminium geworden door de makkelijke bewerkbaarheid en sterkte. Aangezien de motor en de transmissiekast in lijn worden gemonteerd, is de uitlijning tussen motoras en transmissieas van groot belang. Deze wordt deels gegarandeerd door de plaat. De plaat wordt uitgelijnd met de motor door middel van een centreerring op de motorflens waar de plaat perfect over schuift. Met de transmissiekast wordt de uitlijning uitgevoerd door middel van twee pasbussen. Het is evident dat precies maatwerk bij de modellering en productie noodzakelijk is. René Boonen heeft ons geassisteerd bij de modellering en was verantwoordelijk voor de productie. Vandaag hebben we de plaat ter beschikking dus het monteren kan deze week beginnen.
Zowel aan de voor als de achterkant werd een stuk verwijderd van de as van de elektromotor. Aan de achterkant is dit nodig omdat er anders te weinig plaats is om de motor in te bouwen. Aan de voorkant gebeurde dit om de motor te kunnen verbinden met de versnellingsbak.
De controller moet in staat zijn om de wagen te schakelen zonder
de motor mechanisch los te koppelen van de aandrijflijn. Het
schakelproces verloopt het best zo natuurlijk mogelijk. Daarom
opteren wij voor volgende procedure:
1) loskoppelen met koppelingspedaal
2) Versnellingsbak naar neutraal brengen
3) Controller brengt de motor op het correcte nieuwe toerental
zodat er schokvrij kan geschakeld worden
4) In de nieuwe versnelling plaatsen
5) koppelingspedaal loslaten
Omdat bij stap 3 het noodzakelijk is dat de motor zijn handelingen
uitvoert onafhankelijk van de bestuurder, is het belangrijk dat
deze stap uiterst veilig geïmplementeerd wordt. Er wordt
gebruik gemaakt van 3 sensoren, 2 die aangeven in welke versnelling
de bak zit en 1 die neutraal aangeeft. De controller krijgt enkel
maar zijn commando voor stap 3 als alle sensoren werken. Op die
manier is een veilige werking gegarandeerd. De software voor het
schakelprocedé werd in de paasvakantie zorgvuldig getest en
goedgekeurd. De bestuurder wordt in zijn handeling ondersteund door
een aantal LEDs op het dashboard.
Het tweede stuk software dat moest geschreven worden is om de motor en controller niet te warm te laten worden. Er is momenteel een map geïmplementeerd die de stroom begrenst in functie van de temperatuur van beide componenten. Deze software werd getest door gebruik te maken van een potentiometer waarbij we de temperatuur konden laten oplopen zonder dat die er fysiek was. De bestuurder merkt via een led op dat de temperatuur te hoog is en dat hij dus minder koppel ter beschikking krijgt.
In samenwerking met het Team Dynamica werd een beslissing
genomen i.v.m. de plaatsing van het batterijpakket. Aangezien het
batterijpakket 160kg op de weegschaal zet, is het van belang deze
zo centraal en zo laag mogelijk in te bouwen. Daarom wordt het
batterijpakket in twee delen ingebouwd; één pakket van 4
cellen komt achter de voorzetels, de andere 4 cellen komen op de
plaats van de achterbank. Voor het bevestigen van deze
batterijpakketten werden 2 bakken gebouwd uit RVS die bekleed
werden met isolerend rubber. Deze bakken worden bevestigd in de
wagen via de bevestigingspunten van de zetels.
In de tankopening werd een stekker gemonteerd die verbonden zal
worden met de batterijladers.
Omdat de oorspronkelijke koeling van de elektromotor verwijderd moest worden om deze te kunnen inbouwen werd een nieuw koelsysteem ontworpen. Hiervoor wordt de bestaande ventilator van de radiator van de auto hergebruikt. Hierachter wordt een eigen ontworpen kanaliseerstuk voor de lucht geplaatst dat de lucht in 4 verschillende buizen stuurt. Drie van deze buizen leiden naar een verdeelstuk achteraan de elektromotor dat de lucht egaal verdeeld en over het motoroppervlak stuurt. De vierde buis leidt lucht naar de warmtewisselaar van de motorsturing.
De definitieve motorcontroller van Curtis is toegekomen en voorzien van een besturingssysteem. Hierop kunnen dus alle nodige parameters ingesteld worden om het gedrag van de motor in functie van gaspedaalstand en dergelijke vast te leggen. Daarnaast wordt er ook een eigen programma geschreven en ingeladen. Dat moet gebeuren om (stroom)begrenzingen in te stellen in functie van tijd en temperatuur van motor en controller. Vermits 2 versnellingen gebruikt worden in afwezigheid van een mechanische ontkoppeling, moet het zelfgeschreven programma er samen met de nodige sensoren ook voor zorgen dat het schakelen vlot verloopt. Concreet mag de motor bij het feitelijk in- en uitschakelen van een versnelling geen koppel leveren. In de neutrale stand, die bij schakelen kort doorlopen wordt, verandert de motor best van toerental overeenkomstig de overbrengingsverhoudingen.
Omdat het programma om veiligheidsredenen op punt moet staan voor het in de wagen gebruikt wordt, zullen de geschreven routines gesimuleerd worden. De goede werking wordt daarbij gecontroleerd aan de hand van LEDs die al of niet branden. Deze testLEDs zijn aangesloten en worden momenteel in een eerste stukje code aangestuurd door een potentiometer.
De voorophanging met stabilisatorstang is afgewerkt in LMS Virtual.Lab. Er zijn ook controlerende testen uitgevoerd op het mechanisme om na te kijken of het reageert zoals verwacht. De eigenschappen van de veer, demper en bushing dienen wel nog zo goed mogelijk afgeschat te worden.

We werken een interface uit voor de bestuurder met de nodige controleleds, schakelaars en zeker ook een noodstop. In deze interface wordt o.a. een forward/reverse switch verwerkt. Er wordt ook gezorgd dat in reverse mode het achteruitrijlicht brandt. Verder zal via de controleleds duidelijk gemaakt worden of de wagen al dan niet rijklaar is. Zo kan men bijvoorbeeld duidelijk aflezen of het batterijpakket de juiste spanning kan leveren.
Ook de mogelijkheden voor het regeneratief remmen werden
onderzocht. Met behulp van een potentiometer (slider) op de
versnellingspook kan de bestuurder regeneratief remmen inschakelen.
Hierbij worden ook de stoplichten geactiveerd.
Om de motor-as en de transmissie-as te verbinden dient een nieuwe koppeling ontwikkeld te worden. De wrijvingskoppeling die traditioneel schakelen mogelijk maakt wordt immers verwijderd.
Er werd gekozen voor een starre koppeling, waarbij onderdelen van de vroegere koppelplaat behouden blijven. Het wrijvingsgedeelte werd van deze plaat verwijderd, waarna een volledig functionele component overblijft. Deze bestaat dan uit een vertandde cilinder die perfect op de transmissie-as past en uit dempende veren om eventuele schokken van motor of aandrijflijn op te vangen.
De motor-as is origineel met een spie uitgevoerd. Deze zal ingekort worden omwille van plaatbeperkingen. De spie zal dus niet gebruikt worden voor het verbindingsstuk. Daarom werd gekozen voor een component, namelijk Clampex van KTR, die twee cilinders ten opzichte van elkaar kan klemmen.
Deze beide stukken worden aan elkaar gekoppeld via een zelf ontworpen verbindingsstuk. Deze component is conceptueel volledig gedimensioneerd en kan in de komende weken gefabriceerd worden.
Deze namiddag is Argon Measuring Solutions, een bedrijf dat gespecialiseerd is in het 3D scannen en 3D metingen, verschillende metingen komen uitvoeren voor de verschillende deelaspecten.
Om het dynamisch gedrag van het voertuig te simuleren is ervoor gekozen de volledige ophanging te modeleren in LMS Virtual Lab. Hiervoor zijn verscheidene punten nodig waartussen dan de componenten van de ophanging geplaatst worden. Hoe nauwkeuriger deze punten opgemeten zijn, hoe nauwkeuriger het model en dus de simulaties. Argon heeft door middel van 3D-scantechnieken de ophanging ingescand opdat we achteraf verder kunnen werken met het CAD model en de nodige punten gelocaliseerd kunnen worden.
Voor de ophanging van de motor werden ook de coördinaten van de ophangingspunten in de ruimte bepaald. Tenslotte werd een deel van de transmissiekast ook ingescand om werk in CAD mogelijk te maken.
Onze driefasige inductiemotor wordt gestuurd m.b.v. een motorcontroller van Curtis. Deze controller maakt gebruik van de zogenaamde vectorcontrole met terugkoppeling van de snelheid en zet de DC spanning van het batterijpakket om naar een instelbare, driefasige blokgolf die de motor zal aansturen.
Om beide componenten optimaal te laten samenwerken maken we gebruik van de motortestbank van onze ingenieursfaculteit (department Esat). Via een accurate meting van het ingaand en het uitgaand vermogen kunnen we de efficientie van het system "controller - motor" bepalen in functie van het koppel en de draaisnelheid. De komende dagen wordt gezocht naar de ideale controleparameters voor een efficiente aansturing van onze motor.
De elektromotor zal de verbrandingsmotor vervangen en wordt gekoppeld aan de originele transmissie van het voertuig. Deze transmissie zorgt voor de juiste overbrengingsverhouding en brengt het vermogen via de differentieel over naar de voorwielen.
Om de elektromotor mooi uit te lijnen met de transmissie, werd vandaag het transmissiehuis nauwkeurig opgemeten met een 3D coördinaten meetmachine. Hiervoor konden we beroep doen op de apparatuur en expertise van de onderzoeksgroep "Metrologie" van ons departement.
Foto's van de metingen zijn te bezichtigen onder Media.
Vandaag zijn we een batterijpakket gaan halen bij Enersys. Dit pakket omvat 8 loodzuurbatterijen van 12V met een totale capaciteit van 5.3kWh. Deze configuratie zal gebruikt worden in afwachting van ons definitief LiFePO4 pakket om de eerste testen uit te voeren. Volgens de eerste berekeningen kunnen we met de loodzuurbatterijen 1 uur rijden aan 35 km/h, wat meer dan voldoende is voor de eerste testritten.
Een consequentie van het verwijderen van de benzinemotor is dat de vacuümbekrachtiging van het hydraulisch remsysteem wegvalt. Dit maakt dat het remmen veel zwaarder zal aanvoelen voor de bestuurder.
Om dit onnatuurlijke remgevoel weg te halen zal er een vacuümpomp geplaatst worden die de vacuŸmbekrachtiging verzorgt. Er blijkt een pomp te bestaan die speciaal voor deze toepassing ontwikkeld is.
Om de bestuurder op de hoogte te houden van de werking van de pomp zal er een drukschakelaar geplaatst worden ter hoogte van de vacuümbekrachtiging. Omwille van de inherente mechanische veiligheid van het hydraulisch remsysteem is het onmogelijk om in een onveilige situatie te verkeren.
Levering en plaatsing van deze pomp zal gebeuren in de eerste weken van april.
Na enkele weken is onze elektromotor eindelijk toegekomen. Vanaf nu kunnen de testen en de dimensionering van een draagstructuur helemaal van start gaan.
Vermits de verbrandingsmotor wordt vervangen door een elektromotor worden o.a. het uitlaatsysteem, de benzinetank, de motorkoeling,... overbodig. Deze week zijn we dus vooral begonnen met de demontage van deze onderdelen. Als laatste stap werd ook de verbrandingsmotor uit het voertuig verwijderd.