Jack-Lee / Polo E40 (now Smart Brabus)

  • Servus,


    aktuell bin ich den div. Verbrennern etwas überdrüssig. Die Liste der aufgebauten Motoren wird ja mittlerweile recht umfangreich für ca. 3Jahre Hobbyausübung (1.0l 67PS AAU, 1.3l 92PS Frankenstein, 1.6l 100PS Spaßmotor, 1.3l 135PS Turbo, 1.4l 16V Frankenstein der aber nie verbaut wurde, 1.3l 87PS 3F mod., 1.6l 90PS Alltagsmotor, und div. Kleinigkeiten an anderen Motoren...).


    Was nun? Eigentlich würde ich gern mal richtig Leistung, aber ohne dann 10l/100km bei sparsamster Fahrweise zu verballern. Zudem sind gerade die Turbomotoren verdammt aufwendig in Planung und Ausführung, zudem nicht gerade unempfindlich wenn man sie gern mal tritt. Also was tun?
    Naja... ein Ansatz den ich schon vor Jahren mal gehen wollte, aber der finanziell bisher nicht drin war: Elektro


    Für Langstrecken (wie z.B. Urlaub bei einer guten Freundin in Österreich) behalte ich meinen Genesis mit 1.6er Motor, für alles innerhalb 150km Radius reicht aber (neben dem Rad) ne Elektrokarre.


    Vorteile:
    -tanken im Vergleich zu aktuellen Motoren nahezu "gratis" (aktuell 4-7l/100km Ultimate : 6-11€ Sprit pro 100km; danach ca. 7kWh/100km, 2€/100km)
    -Kurzstrecke tut dem Motor nicht "weh"
    -extreme Leistungsabgabe ohne große Probleme beim TÜV!!!


    Nachteile:
    -teuer...
    -Reichweite begrenzt, "tanken" dauert ca. 30min (länger = schonender für Akkus) an ner Schnellladestation
    -vielen fehlt das Geräusch wenn der G40 Lader Druck aufbaut und der Motor die Abgase durch den Fächerkrümmer und die Auspuffanlage nach draußen haut (mir nicht)


    Nun, was habe ich hier genau vor?
    Es soll ein Kompromiss aus Spaß, Alltagstauglichkeit und Bezahlbarkeit werden.


    Kurzer Abriss zum Thema "E-Motor". Die meisten Nachrüstmotoren sind Asynchronmaschinen. Diese besitzen keine Magneten, das Magnetfeld wird im Stator aufgebaut, ein Gegenfeld entsteht im Rotor (je nach Aufbau z.B. durch Kurzschluss). Klingt simpel, ist es auch. Daher sind die Motoren nahezu "unzerstörbar" (eigentlich nur thermisch) und ziemlich günstig. Auch die Tesla verwenden Asynchronmotoren. Nachteil ist die niedrigere Leistungsdichte im Vergleich zu Synchronmaschinen.
    Letztere werden in den meisten Serien-E-Autos verbaut und man kennt sie auch unter "Brushless DC Motor" bzw.BLDC. Diese erzeugen, im Regelfall, ihr Gegenfeld über Magnete aus seltenen Erden und können erheblich höhere Leistungsdichten erreichen. Beispiel Emrax-348: 39kg 300kW/1000Nm!!! Nachteil ist, das es kaum leistungsfähige Kontroller für hohe Spannungen auf dem freien Markt gibt (für Traktion) und die Motoren nennenswert teuerer sind. Gleichstrommotoren mit Bürsten sind mittlerweile "out", darauf werde ich nicht weiter eingehen.


    Was aber Elektromotoren, besonders Synchronmotoren, gemein haben? Sie sind teils extrem überlastbar. Je nach Auslegung um den Faktor 5 und mehr. Grenze ist eigentlich nur die thermische Belastbarkeit, sowie teilweise die mechanische bezüglich Drehzahl und Drehmoment.
    Das führt dazu das ein Tesla S mit 69kW im Fahrzeugbrief steht. Beschleunigungsleistung liegt aber bis über 450kW.
    Hier sieht man schon was das schöne ist: Im Fahrzeugbrief steht die DAUERleistung und dafür müssen Bremsen, Karosse, Fahrwerk usw. ausgelegt sein. Somit kann man die Begrenzung von 113PS+20% schön umschiffen.
    Weiter haben E-Motoren keine Probleme mit Drehzahl (wenn passend ausgelegt). Keine Unwuchten, irgendwelche Explosionen und hin und her schwingende Massen. 18000U/min sind keine Seltenheit. Was das bringt? Man braucht keine Gänge! Ein Gang reicht von 0 bis VMax. Damit fällt auch das zweite große Problem bezüglich "Viel mehr Leistung" : Das 085er Getriebe. Leider schränkt das auch die Auswahl der Motoren ein, gibt nicht viele mit passendem Vorschaltgetriebe (das es dennoch braucht, 1:9 o.ä.). Günstige Alternative wäre ein anflanschen eines Motors direkt ans Getriebe. Da das Drehmoment sehr gleichmäßig ist (keine schlagartigen Impulse wie beim Verbrenner) kann man das Getriebe deutlich mehr belasten, 200Nm sollten kein Problem sein.


    Um zum Punkt zu kommen:
    Aktuell sieht der Plan folgende Komponenten vor:
    -Tesla "small Engine", externe DriveUnit (frei programmierbar),max. 294PS/330Nm 18000U/min, Getriebe 1:9.31 inkl., Gewicht ca. 95kg
    -Batterie entweder auch Tesla-Packs (schön weil BMS und Kühlung integriert, außerdem sehr leicht), Gewicht pro 5kWh = 26kg


    Der Motor erreicht seine 18000U/min und 294PS nur bei ca. 400V Eingangsspannung. Das wiederrum machts schwer die Teslamodule zu nutzen da diese nur 22V haben, aber schon 5,5kWh und 26kg. Eigene Batterien zusammenstellen ist aber aufwendig,teuer und beschränkt sich meist auf LiFePO4 Industriezellen mit 100-200Ah. Das wiederrum verdoppelt das Akkugewicht bei gleicher Kapazität.
    Kompromiss: Spannung reduzieren, mit weniger Endgeschwindigkeit leben (für mich kein Problem).
    18000U/min bei 1:9,3 Untersetzung wären auf normalen 13" Rädern eh über 190km/h, viel zu schnell für das was ich vor habe. 130km/h Spitze reichen.




    Das Projekt soll bis Jahresende umgesetzt werden :)


    Gruß,
    Patrick

  • hallo


    ich weiss nicht wie groß dein der motor ist , wenn aber die baulänge geringer ist wie von dem verbrenner dann kann man auch die getriebehalter anpassen und so nen 02a getriebe da vorn reinschrauben ohne äbderungen an der karosserie


    so groß bauen die mixxermotoren doch nicht ?


    Mfg Kai

  • Servus,


    bei sehr potenten Motoren wäre n 02A echt ne Alternative.
    Da ich die Spannung aber erstmal niedrig halten will, um Kosten und Gewicht für die Batterie zu sparen, sollte das 085 aber halten. Besonders weil halt das Drehmoment sehr gleichmäßig anliegt.


    Bin, eher durch Zufall, über einen wirklich netten synchron reluktanz-Motor gestolpert. Das Problem der Controller dafür hat sich auch gleich erledigt: Den Motor gibts direkt im Set mit dem Controller (bis 180V). Mit 55kg Gewicht, 35cm Länge bei 23cm Durchmesser ist das Teil sogar erstaunlich klein. Da der Rotor eisenlos ist, liegen die Verluste dort sehr niedrig, der Wirkungsgrad ist immens hoch (98%), was sogar die Wasserkühlung überflüssig macht (im Vergleich zum z.B. Tesla Asynchronmotor). Der Controller ist frei programmierbar und die Software liegt bei. Ansich echt geil.
    Da ist der Nachteil, das man weiterhin ein Schaltgetriebe braucht, garnicht so wichtig.
    Zudem braucht man sich dann keinen Kopp um Halter, Antriebswellen usw. machen.


    Der Motor würde 220Nm erreichen und ca. 120-130PS (je nach Eingangsspannung). Viel mehr Leistung wird beim Polo eh nicht gerade sinnvoll sein.


    Beim Akkusystem gibts auch mehr Alternativen als zuerst gedacht. Chevrolet Volt, BMW I3, Nissan Leaf sind nur einige.
    Mal schauen was es schlussendlich wird. Tesla steht ja weiterhin im Raum... (Doppelte Leistung, aber fast 5000€ mehr)


    Gruß,
    Patrick

  • hallo


    batterie second hand kaufen ist wohl wirklich das sinnigste


    das selbst bauen ist nix für ungeduldige leute , mal eben 1000 zellen zusammen klimpern :rolleyes:


    bekommt man als 0815 kunde ja auch nicht für die guten konditionen wie nen grossabnehmer , ich denk mal das pakt man nicht dass man ne zelle für 1 € bekommt


    Mfg Kai

  • Bei den Teslazellen wären es fast 4600 Zellen :rolleyes:


    PS.


    bezüglich Leistungsberechnung, weil gerade die Frage offen steht ob Tesla-Motor oder Hyper9.
    Was bekomm ich denn überhaupt auf die Straße?


    Nun, rechnen wir mal:


    Achslastanteil = (1,3m - 0,4m*0,6) / Radstand = 0,46
    Traktionskoeffizient = Achslastanteil * 0,6 = 0,27
    Maximal mögliche Beschleunigung = 9,81*0,31 = 2,7m/s²
    Maximal mögliche Zugkraft = 700kg * 3m/s² = 1900N
    Drehmoment am Rad = 2100N * 1,65m/2Pi = 500Nm


    Das is nix... Da die Schwerpunktlage nur grob geschätzt ist, kanns real mehr oder noch weniger werden.
    Bei meinem Aufbau wandert der Schwerpunkt weiter zur Hinterachse, da ja 120-150kg Batterien ca. auf Höhe Rücksitzbank reinkommen.
    Der Teslamotor bringt 3500Nm an der Achse (und lässt selbst an der Drehzahlgrenze und bei 190km/h des Fahrzeuges die Reifen durchleiern), der Hyper9 mit seinen 220Nm lässt die Reifen noch im 4. Gang vom langen ATV Getriebe durchdrehen.


    Müsste beide Motoren im Drehmoment begrenzen.


    Gruß,
    Patrick

  • Servus,


    durch etwas Glück bin ich recht günstig an Teile vom I3 gekommen.
    Batterie+Motoreinheit und Antriebswellen sind kostentechnisch noch im vierstelligen Bereich. Aktuell entwickelt jemand einen OpenSource-Board für den Motor um dessen Kontroller nutzen zu können. Ich hoffe das wird dieses Jahr noch was, ansonsten brauchts nen externen Controller (der schnell mal 3500-5000€ kosten kann :'( ).


    Nun brauchts noch:
    DC-DC Wandler (ca. 300€)
    optional Onboardlader (ca. 700-1400€)
    BMS System (ca. 1500€)
    Kleinkram (Kabel, Sicherungen, Shunts, Stecker, usw.) ca. 1000€


    Billig wirds nicht, da kann man sich schon fast nen gebrauchten I3 kaufen. Aber ich will halt die olle Polo-Blechschüssel weiter fahren *lol*
    Der Motor erreicht knapp über 12000U/min und hat ne Getriebeuntersetzung von 1:9,7. Leider für die kleinen Räder etwas sehr kurz, was 120km/h max. heist und "untenrum" dezent zu viel Drehmoment.


    Gruß,
    Patrick

  • Servus,


    habe den BMW I3 Motor gegen nen kleinen Tesla getauscht. Passt besser und ist einfacher umzusetzen, da es keinen externen Controller braucht.

    Rest bleibt erstmal gleich. Jetzt steht noch die Frage im Raum: 50kg und 1500€ mehr um 8 anstatt 6 Batteriepacks zu installieren?
    Vorteil: Mehr Leistung ausm Motor (170kW anstatt 130kW), größere Reichweite (220km anstatt 170km). Nachteil: 1500€ mehr und 50kg extra, sowie weniger Laderaum (Ein "Duopack" braucht 45x80x15cm).


    Gruß,
    Patrick

  • Das ist ein Thema, auf das ich auch schon den oder anderen Gedanken verwendet habe.

    Mein hypothetischer Weg im Moment: Unfall-Smart oder Zoe kaufen, alles raus bis auf Batterien. Die mechanische Anbindung sollte sich dann auf spezielle Motorhalter und Antriebswellen beschränken; für die Batterien braucht es sowieso eine Lösung, die vom Packaging her auf den Polo abgestimmt ist.

  • Smart hat n bisl wenig Leistung. Ein zeo oder leaf ists ne gute Basis. Mein Weg ist n bisl aufwendiger und teurer, aber hat auch mehr bumms. Zudem kann ich zb Tacho und Co original lassen, zumindest von der Optik. Wenn man ein Gesamtsystem übernehmen will, muss man alle Komponenten übernehmen, da alles per can kommuniziert.

    laut Spedition soll Ende nächster Woche Motor und Batterie ankommen. Bin schon gespannt. Der TÜVer der den Umbau abnimmt ist echt in Ordnung, würde gleich noch einen kompletten gfk Umbau und makrolonscheiben eintragen. Werde zudem mal was konstruieren bezüglich heckantrieb... Da komm ich aber erst weiter wenn der Motor da ist und ich weiß wie groß der wirklich ist. Polo mit 190kw Mittelmotor wäre schon ziemlich geil. Besonders weil der Energieverbrauch auf 100km bei ca 1,5l sprit liegt.

  • Batterien sind drin, Motor bekomm ich allein nicht rein gehoben (knapp 90kg). Den hol ich dann mit nem Kollegen die nächsten Tage nach Gera. (Die Batterien liegen nur für den Transport im Auto! Für den festen Einbau kommt da natürlich noch ein geschlossenes Alugehäuse drumrum. Sicherheit geht vor)


    Die Akkupacks sind zum Glück so breit das genau 4 Stück nebeneinander passen. So kann ich noch zwei hinter die Vordersitze und zwei an die Stelle des alten Tanks setzen. Somit geht kein Innenraumvolumen (im vergleich zu umgelegter Rückbank) verloren. Wird halt nur ein Zweisitzer, aber damit komm ich klar.


    Für den Teslamotor brauchts nen Hilfsrahmen den ich gleich zur Verbesserung des Fahrwerks nutzen werde. Werde genaueres mit meinem TÜVer absprechen inwiefern ich mich da "austoben" kann.


    Gruß,

    Patrick

  • Weiter gehts.

    Ich plane jetzt erstmal auf Heckantrieb :) Der Motor ist von der Größe genau richtig und der "Polo Sprint" kann helfen den TÜVer zu überzeugen das ein Heckumbau machbar und bereits mal realisiert wurde.


    Batterien kommen (zu jeweils 4 Packs) in den ehemaligen Motorraum und unter die Rücksitzbank.
    Man sieht somit, solange die Motorhaube zu bleibt, nicht das es ein E-Auto ist, da auch kein Innenraum verbaut wird.

  • Servus,

    die dekra hat erstmal einen Strich durch den Umbau auf heckantrieb gemacht. Der Experte meinte das es, bei korrekter Ausführung, ansich kein Problem wäre, aber das umfangreiche testprozedere inkl 2000km Fahrt auf abgesperrter Strecke mit Messgeräten an Board würde die 10000euro deutlich überschreiten. Bei mehreren umbauten ok, bei einem Einzelstück nicht sinnvoll.

    Daher zurück auf Frontantrieb. Provlem da :der Motor würde im "im Rückwärtsgang" laufen. Motor und Kontrolle haben damit kein Problem, was das schräg verzahnt getriebe zu sagt, kann ich aktuell noch nicht sagen. Ich hoffe es klappt, ansonsten muss ich noch einen Schritt zurück gehen...


    Die Batterien sind aus einem i3. Pro Pack sind zwölf Samsung sdi 94ah Zellen drin. Die aktuelle Version hat sogar 120ah. Kosten ca 1100euro netto pro Pack. 4,3c maximal, also ca 20kw pro Pack maximale Leistungsabgabe. (kann man z.B. bei evshop.eu gekauft werden)

  • Dann steht das Ding "Kopf". Das funktioniert mit der Ölschmierung schlicht nicht.

    Es gibt die kleine Antriebseinheit als "Front" und "Rear". Der Unterschied ist, neben den Befestigungspunkten, auf welcher Seite der Motor ist. Man sieht auf dem Foto das die Zahnräder gleich sind, aber der Rear-Motor (links) dreht im Uhrzeigersinn, der Front-Motor (rechts) aus der Ansicht dreht aber gegen den Uhrzeigersinn (Differential betrachtet). Also in beide Richtungen sollte das Getriebe funktionieren. Motor und Controller haben mit der Richtung kein Problem. Einziger Unterschied: Die Ölpumpe.
    Diese werde ich mal genauer anschauen. Ich vermute es ist eine normale Zahnradpumpe, was heist das ich diese auch einfach reverse betreiben kann, müsste nur die Anschlüsse drehen.

    GRuß,
    Patrick

  • Hinten wäre er ja "richtig rum" montiert. Unzwar mit diff vor dem Motor, in Fahrtrichtung gesehen. Aus Platzgründen muss ich den beim Frontantrieb aber mit diff hinter dem Motor platzieren und dafür muss er rückwärts laufen.

  • Jack-Lee

    Hat den Titel des Themas von „Jack-Lee / Polo E40“ zu „Jack-Lee / Polo E40 (now Smart Brabus)“ geändert.
  • Da der E-Umbau eher als Spaßfahrzeug und Personentransporter dienen soll, switche ich die Basis. Vom Polo auf einen Smart Roadster Coupe.
    Der Genesis wird original restauriert, was ich mit der zweiten Polokarosse (die ja auch neu gemacht wurde) anstelle, weis ich noch nicht.


    Habe zur besseren Vorbereitung noch ein Modell vom Smart angefertigt, sowie von der Hinterachse. Der Teslamotor passt gerade so rein, hoffe das geht sich real auch aus. Auch eng wird die Achslast. Die Karre wiegt aktuell 880kg und darf max. 1020kg wiegen. Ein Polo ist da doch deeeeutlich zuladefreundlicher. Als Basis habe ich einen Brabus gewählt, da dieser wenigstens die 1020kg maximalgewicht hat und nicht nur 970kg wie die schwächer motorisierten Modelle. Desweiteren ist alles schon auf gut Leistung ausgelegt.