Veröffentlicht am 24.05.2023 | Wolfgang Schwanzer | 30 Aufrufe
Kategorien: Ausbildung, Projektarbeit
Dokumentation / Reflexion zum Projekt E-Kart
Vor dem Projekt:
Das Team „E-Kart“ der TS2 des Schuljahres 2021/22 um Manuel Tempsch, Dennis Marinkovic, Jan Lamnek und Christopher Spranger baute ein eigens angeschafftes Renn-Kart, aus der Kart-Bundesliga, auf einen Elektroantrieb um. Zum Abschluss kam deren Projekt, mit der Einsicht, dass der Elektromotor ein technisches Problem aufwies und nicht mehr fahrtüchtig war. Bei ihrer Abschlusspräsentation war es sowohl deren Anliegen, als auch das der Schule, das Projekt weiterleben zu lassen. Unser Team nahm sich der Aufgabe an, das Projekt weiterzuführen und zum fahrbereiten Abschluss zu bringen.
Zu Beginn des Projekts:
Die neue Kart-Gruppe machte sich zu Beginn ihres Projekts Gedanken, wie mit dem bestehenden Kart fortgefahren wird und setzte sich gemeinsam an die Planung. Aufgrund eines weitreichenden technischen Mangels des Elektromotors und die Schwierigkeit, den Fehler zu beheben, entschied sich die Gruppe, ein neues Elektro-Kart aufzubauen. Wir beschafften uns vom Klassenkameraden Noah Fellhauer eine Karosserie eines Rennkarts, welche er zuhause vorrätig hatte. Gleichermaßen bestellte sich die Gruppe über Herrn Ederer zwei Bausätze (mit Elektromotor, Gasgriff und Controller). Herr Schwanzer war Ansprechpartner für Materialbestellungen bei Fa. Hefele, um Schweißarbeiten durchführen zu können. Als HV-Akku wurden die an der Schule lagernden Hausspeicher von der Firma Fenecon verwendet, welche pro Modul eine Spannung von 48 V aufweisen.
Nach dem anfänglichen Brainstorming und ersten Versuchen stand die Kick-off-Präsentation an. Dazu visualisierte die Gruppe in Zusammenarbeit die gesammelten Ideen, die Zeitplanung und eine Kalkulation der Kosten auf einer PowerPoint-Präsentation. Am 20. Oktober 2022 wurde die Kick-off-Präsentation der Klasse und den anwesenden Projektbetreuern Schwanzer und Steger vorgetragen. Es fand letztendlich ein Ideenaustausch statt, wie der Plan realisiert werden kann.
Somit stand der Plan ein neues Elektro-Kart aufzubauen, mit einem E-Motor-Bausatz und einem Hausspeichermodul von der Fa. Fenecon aus Deggendorf. Dieses Modul wird auf 2x 24 V-Akkupacks geteilt, um eine bessere Gewichtsverteilung am Fahrzeug herzustellen. Um einen festen Sitz der Akkupacks gewährleisten zu können, druckten wir, auf den zweiten Versuch, passgenaue 3D-Druckteile, welche mit den Akku-Boxen verschraubt werden. Weiterführend sollen die Akkus mit einem 24 V-Nutzfahrzeug-Ladegerät aufgeladen werden. Ein selbst entworfener Wechselstecker wird die HV-Batterie entweder in Reihe schalten, um während der Fahrt den Elektromotor mit 48 V versorgen zu können oder parallelschalten, um den Akku mit 24 V zu laden. Das Entfernen des Wechselsteckers dient auch zum spannungsfrei Schalten des Karts. Auf ein Batteriemanagementsystem wurde vorerst aus Zeitgründen verzichtet.
Praktische Umsetzung:
Bau der Akku-Kästen:
Für den Bau der seitlich angebrachten Akku-Kästen konstruierten wir über Inventor die benötigten Alu-Teile, welche uns Herr Löschel in passendem Maß aus einer 3 mm dicken Aluminiumplatte laserte. Daraufhin kanteten wir das gelaserte Teil zu der gewünschten Form. Letztendlich wurden die Boxen an den Kanten verschweißt und Schnappverschlüsse versehen, um den Deckel zu befestigen. Um ein Klappern zu verhindern, ist jeweils an der Innenseite des Deckels eine Matte verklebt worden. Die Boxen wurden an den beiden Seiten auf L-Profilen aus 3 mm Stahl befestigt, welche an die Karosserie geschweißt wurden.
Der Bau des Motorhalters verlief ähnlich zu dem der Akku-Boxen. Zunächst falteten wir eine Form aus Karton, wie unser Motorhalter am Ende aussehen soll. Dieser Plan wurde verworfen. Als nächstes erstellten wir eine CAD-Zeichnung in Autodesk Inventor, um eine Vorlage des Bauteils in digitaler Form gespeichert zu haben. Als weiteren Schritt beauftragte die Gruppe Herrn Löschel, den Motorhalter aus einer 3 mm Stahlplatte zu lasern.
Das geschah im gleichen Arbeitsablauf wie das Lasern der Akku-Boxen. Der Motorhalter erhielt Bohrungen und Langlöcher, um an einer eigens gestalteten Befestigung montiert werden zu können. Die Langlöcher und Schellen am Rahmen des Karts dienen zur axialen Positionsänderung des Motors und zur Veränderung der Kettenspannung. Die dazugehörige Kette wurde vom vorherigen Elektro-Kart aus dem Jahr 2021/22 übernommen.
Verkabelung:
Für die Umsetzung der Verkabelung wurde zu Beginn ein Schaltplan entworfen, um einen Plan zu visualisieren und sicherzustellen, dass nichts außer Acht gelassen wird. Wir verwendeten die Kabel, welche in der Schule vorrätig waren und bedienten uns an Elektrokleinteilen aus Obermüller’s Schlüterwerkstatt. Als Montageplatte für elektronische Komponenten wurde uns freundlicherweise eine kleine Edelstahlplatte von der Konrad Straßl GmbH aus Malgersdorf zur Verfügung gestellt. Darauf befestigten wir das Zündschloss und den Wechselstecker. Der Controller wurde auf der Bodenplatte des Karts verschraubt und angeschlossen. Mithilfe von Abzweigdosen wurden Steckverbindungen verstaut und eine Zugentlastung mittels Kabelbinder hergestellt. Da sich der Verbau des Gasgriffs am Kart als schwierig erwies, fanden wir als Alternativlösung das Gaspedal der Elektrokutsche, welches einfach anzusteuern ist und Anschraubpunkte zum Kart identisch waren. Am Ende wurde der Kabelbaum wegen der Optik und Sicherheit mit Wickelband umwickelt und am Rahmen des Karts verlegt und mit Kabelbindern befestigt. Ansonsten wurden die Steckverbindungen so ausgelegt, dass sie vor Spritzwasser geschützt sind. Zur Absicherung des gesamten Systems verwendeten wir Midi-Sicherungen mit zugehörigen Haltern, welche wir von der Firma Haberl Electronic über Lukas Angermeier erhalten haben.
