9-3 EV conversie: single board browser web control ..

[Theun49]

Tijdens de verkenning is duidelijk geworden aan de hand van bestaande conversies: een 900NG en een BMW uit de 3 serie, dat emulatie van te vervangen onderdelen noodzakelijk is.
Dit topic is een “on the go” verslag van de small scale emulatie test.

Small scale emulatie:
1. een 1.2 kW 230V enkelfase motor ipv. 3 fase 640V 30 tot 75kW motor
2. direct energie uit het 230V 50 Hz net ipv. 900V lithium ion accu
3. aandrijving op de poelie van de krukas met behulp van een korte multiriem ipv. directe aandrijving op het vliegwiel/versnellingsbak
4. een enkelfase PWM slip controller ipv een 3 fase inverter
5. een microcontroller met emulatie elektronica
6. test wordt uitgevoerd onder 'nullast': automaat in stand P, compressieloze cilinders (bougies verwijderd) en alleen aandrijving van de krukas poelie.

De enkelfase motor en slip controller zijn inmiddels getest en werken op het 230V net. Foto niet beschikbaar: imageshack doet moeilijk.

Next:
1. Poelie monteren op motor.
2. Frame lassen voor de ophanging van de motor.
3. Test run van de aandrijving van het multiriem systeem.
4. Emulatie elektronica testen.
5. Software voor microcontroller (regenachtige komkommerdagen).
6. Volledige emulatie test.

Vanaf maart 2014: Topic titel wordt gewijzigd naar de stand van de ontwikkelingen
Conversie start met bouw van een aantal kits: nr.1 controller Huebner constant slip control
Emulatie niet meer nodig i.v.m. betere beschikbaarheid DIY EV parts en kits.

[ivanzon]

Waar blijven de foto's? grapje...

Waar ga je dde accu's verstoppen? Op dezelfde manier als die echte elektro saab (dus alles voorin)?

[Theun49]

Foto doet het altijd goed op een forum. Zelfs als ie weinig toevoegt. De drie forse koelers van de 2kW test controller (totaal volume ca. 1 liter) geven wel een indruk van de omvang van de koeling van de 30 - 75 kW inverter.

Ik denk aan twee accupacks, elk 450V: in de vrijgekomen ruimte van o.a. de benzinetank en voorin onder de motorkap. Zo laag mogelijk. Voor een goede wegligging.
De elektronica (ook fors bemeten) bovenin.
Maar zover is het nog lang niet.

Hoe zit het eigenlijk met die elektro saab?
Ik weet alleen van een aantal prototype exemplaren in Zweden met label epower saab o.i.d..

[millerman]

Bij mijn weten zaten de accu's in die estates vooral in het midden. Er liep daarbij een hele balk tussen de twee zetels op de achterbank.

Je ziet ze hier in het midden van de auto zitten:

[Theun49]

Midden is ook de beste locatie vanuit het oogpunt van het weggedrag. Onder de motorkap ga ik ze zo dicht mogelijk bij de cabine plaatsen.

Op green.autoblog. com zag ik dit bericht over de prijsontwikkeling in de markt van li-ion: http://green.autoblog.com/2012/05/07/li ... 5-would-p/" onclick="window.open(this.href);return false;

Zo te zien lig ik aardig op schema .

Toevoegingen:
En hier is alsnog de foto:

Test opstelling voor eenmalig gebruik. Boven aan de rand zijn de ringkern trafo's (lichtblauw/koper) voor de isolatie hulpspanningen nog net zichtbaar.
De motor staat op de vloer en oogt daardoor kleiner.

Volgende stap (1): Montage van een poelie.
Een gebruikte krukas poelie blijkt nogal prijzig te zijn. Voor minder dan 100 euro krijg ik er geen.
Dus dat wordt zelf aan de slag met flex en lastrafo.

Inmiddels een poelie gelast. Voor het vlakke deel van de riem. Consequenties:
1. Er zijn twee rollen nodig om het vlakke deel van de riem over de poelie te leiden.
2. De looprichting van riem is tegengesteld aan de krukas, waardoor de testmotor aan dezelfde kant als het blok geplaatst kan worden.

Voor de montage van de poelie ga ik een half hard aluminium koppelstuk gebruiken.
De as van de motor heeft een draadeinde. Van hard staal. Het aseinde gaat tijdens montage draad tappen in het aluminium. Vooraf beproefd. Ging uitstekend. Iets groter voorboren dan gebruikelijk.

Ok, de poelie zit er op. Ik denk dat tappen in constructiestaal ook gaat lukken. Eerst zien hoe het aluminium zich houdt onder belasting.

Aluminium is te zacht. De poelie is op de as gelast. Met poelie is de aanloopstroom dusdanig hoog, dat de zekering eruit vliegt. Wordt dus inderdaad aan slingeren met de startmotor.

Consequentie hoge aanloopstroom: stroombegrenzing; de motorstroom moet elektronisch begrensd worden op 10 -16 A. Circuit inmiddels ontworpen dankzij goede verkrijgbaarheid van moderne elektronica zoals Avago (voorheen HP) Σ-Δ isolatieversterkers en optocouplers. Niet te vergeten Hall effect sensors.

Punt 2: Frame voor de ophanging van de testmotor.
Plaatsing testmotor: Onder het blok (olie pan), recht onder de krukas poelie. Bovenin geen ruimte: het kleppendeksel zit in de weg.
De loop van de riem is dan: riemspanner – krukas poelie – keerrol – geleiderol – testmotor – tweede geleiderol en terug naar de riemspanner.

Het 4x4 cm hoekprofiel constructiestaal ligt klaar. Nu nog de Saab rechtsvoor pootje omhoog om te zien of er voldoende ruimte is.
De veerpoot is gelicht en de krukas poelie vrij gelegd. Conclusie: er is voldoende ruimte.
De keerrol moet iets hoger worden geplaatst, waar in het verleden op oudere modellen een geleiderol werd gemonteerd. Op het blok zit nog een bevestigingspunt. Echt een meevaller!
De mechanische onderdelen zijn compleet: motor, korte riem, keerrol, staal e.d.

Een noodzakelijke stap terug naar de slip controller en de isolatie power supply voor de test motor.
De onderdelen voor de aanpassing van de slip controller zijn besteld. Hall stroom sensor ipv shunt en isolatievesterker.
Slip controller: extra voorzieningen (HEXFETs) zijn nodig tegen spanningspieken (avalanche clamping).
IGBT heeft wel avalanche rating, maar deze conflicteert met RBSOA spec. RBSOA moet aangehouden worden.
De Hall sensor vraagt meer vermogen van de isolatie power supply. Na eerste testen bleken een aantal aanpassingen nodig te zijn. Onder andere i.v.m. verzadiging van de ringkernen bij de gewenste belasting.
Ook de matige koppeling van de ringkernen geeft problemen. Te sterke koppeling is ook weer niet wenselijk. De serie strooi inducties limiteren schakelstromen.
Ringkernen worden vervangen door kleine E-kernen met een twee kamer spoelhouder.
De stroombegrenzer is getest met een 2000W kachel en een 1500W verfstripper. Ingeregeld op een piekstroom van 22A (~16A RMS).
Kleine aanpassingen: frequentiecompensatie meetcircuit, DC offset correctie Hall sensor, timing PWM.
Hexfet avalanche clamp: rond de 100 Volt binnen de RBSOA van de IGBTs en ruim boven de piek netspanning.
Isolatie power supply getuned voor meer vermogen: ringkernen vervangen door E-kernen, magnetisatie energie terugwinnen door middel van condensatoren. Primair snubber circuit.
Test motor controller: dead time uitgangstrap: ok, 150ns. Eerste run: PWM moeilijk in te stellen: EMI probleem. Oplossing: 0.6 mm plaatstalen ground PCB backplate als afscherming.
Instelling van minimaal 12-88% duty cycle werkt uitstekend. Toerental afhankelijk van duty cycle en belasting (gevraagd koppel).
De aanpassing van de slip motor controller is afgerond.

[Theun49]

Het kan verkeren. De Saab(Nevs) 9 3 elektrisch komt er toch. Ergens eind 2013 als ik het goed heb begrepen.
Als de specs hetzelfde zijn als die van de epower proto serie, is het zeker iets om naar uit te kijken.
35.5kWh accu, 150kW piekvermogen, 160km/u max. snelheid en uiteraard erg veel koppel onderin.
Maar zo lang ie nog niet in de showroom staat met prijskaart, vooralsnog verder met de conversie test.

Stand van zaken: ophanging testmotor, zie vorige bericht.

[millerman]

Had je deze al gezien?
viewtopic.php?f=9&t=117959" onclick="window.open(this.href);return false;

Leuk ter inspiratie!

[Theun49]

Millerman:

Had je deze al gezien?
viewtopic.php?f=9&t=117959

Leuk ter inspiratie!

Zeker als het om de RDW goedkeuring gaat. Het oranje en geel van hoogspanning kabels, waarschuwingsstickers en de noodschakelaar springen direct uit de foto's naar voren.
Complimenten voor de trots ogende eigenaar (als te zien geweest op SBS6) en de bedrijven die hem technisch ondersteund hebben.

Dat gezegd hebbend, gaat het om een type Volvo 240 uit 1993. Auto's van recentere datum met microcontrollers, canbus communicatie e.d. zijn aanzienlijk lastiger te converteren. Tenzij volledige details van protocollen e.d. bekend zijn, is emulatie de enige optie.

Toch maar geen elektrovolvo(.com) en verder met de uitdagende en interessante probleemstelling: hoe kan ik een small scale emulatie test uitvoeren met een zeer beperkt budget?

Echt leuk wordt het als de 1 fase inductiemotor de krukas van mijn 9 3 aandrijft met goed werkende boordcomputers. Hopelijk nog voor het einde van de zomer.

Later toegevoegd:

Vervolg verslag
De motor controller moet in een behuizing ingebouwd worden (netspanning). Hoewel de controller maar een enkele keer gebruikt zal worden voor test runs, staat veiligheid voorop.
Hergebruik van een oude PC kast, formaat mini ATX, past uitstekend binnen het budget en bij de doelstelling van duurzaamheid.
De verschillende componenten en printplaten zijn ingebouwd. Foto volgt. De constructie is ook een test van verschillende inbouw mogelijkheden van koelers en power IGBTs/mosfets voor de 3 fase inverter.
Goede ervaringen met IXYS IGBTs. In de 3 fase inverter wordt het zeer waarschijnlijk een recente PT: 1200V, 130A en een redelijke prijsstelling. Op basis van eerste berekeningen (Semisel resultaten omrekenen) is 40kW bij 18 kHz (boven gehoorgrens) en 90 kW bij ca. 7 kHz haalbaar. Eerste prijsindicatie: € 1500 – 2000. Het gaat hier om maximale vermogens bij een luchttemperatuur onder de motorkap van 25 °C en een volle 900V accu. Binnenkort de eerste test: Lukt aandrijven van de multiriem/krukas met testmotor en controller. Bij bestendig mooi weer.
De laatste loodjes van de motor controller: zekeringen, beveiligingsdiode polariteit, kabels doorvoeren, stekker en contra stekker voor motor, ventilatoren van de koelprofielen.

[Theun49]

Test opstelling motor controller met stroom- en spanningbegrenzers, motor met poelie:


Ter illustratie om al vast wat te wennen aan de NEVS saabs; in plaats van hydraulische klepstoters, drukregelaars en bougies:



Rood: IGBT's
Blauw: Power mosfets spanningsbeveiliging
Lichtblauw: 230V netspanning in / PWM motor uit
Groen: condensatorbank
Oranje: E-kern isolatie trafo's
Paars: PWM signaal (nu nog met toetsen op frontpaneel)
Geel: Hall effect stroom meetsensor
Wit: 12V accu aansluiting

[Theun49]

De NEVS 9-3 komt eraan. Tesla is koploper bij het in de markt zetten van state of the art EV technologie.
Tesla model S: actieradius 500 km @ 90 km/u, ca 360pk. Maximum snelheid: 200 km/u+.

[Theun49]

De NEVS deal is definitief rond. NEVS gaat voortvarend aan de slag, o.a.: het verwijderen van de griffioen in emblemen en het aannemen van personeel. Zie Saab/NEVS topic, nieuws subforum.

Over anderhalf jaar wordt de 9 3 geïntroduceerd. Niet lang daarna te bewonderen in de showroom.

Toch gaat de emulatie test voorlopig gewoon door. Reden: door volume vergroting gaan de prijzen van EV subsystemen sterk dalen, terwijl de prestaties toenemen. Het begin wordt verwacht in: 2015.

Vraag: voor de test ga ik een elektromotor onder de carterpan hangen. Via een te lassen staalconstructie en bouten. Carterpan bouten ligt voor de hand. Weet iemand geschiktere bevestigingspunten op het motorblok (B204I)?

Het gewicht van de elektromotor is ca. 8 kg.

[evo]

...gewicht lijkt me niet zo een probleem, eerder het koppel, of zit ik er dan naast?

Ik zou denk ik ergens een BS blok regelen en het zaakje leeghalen, frezen, boren, zagen, slijpen, etc.... En vervolgens ophangpunten mbv bussen en misschien strips dmv bouten door of draad in het blok fabriceren...

Eigenlijk gebruik je het blok zo als montage deel/steun om gebruik te maken van de originele motorophanging...

Verstuurd van mijn GT-N7000 met Tapatalk

[Theun49]

Leuk voorstel als het inderdaad om een full power test zou gaan. Dan gebruik ik graag een BS T7 blok. Wecycle.

PS.
De ontwikkelingen gaan snel. Op korte termijn is 240 pk de normaalste zaak voor EV. Kom maar op met T7 blokken als motorsteun.

[Theun49]

Update met betrekking tot conversie: gen III accu's en SRM motor 96 kW

Gen III accu vs. NEVS.
Opnieuw een indicatie om door te gaan met de tests voor conversie. De accu die NEVS in China gaat produceren heeft een veel te ongunstige verhouding prijs / energie-inhoud.
NEVS gaat een accu produceren, die op moment van introductie al achterhaald is. Jammer.
In 2014 gaan twee US silicon valley bedrijven gen III accu's in de markt zetten met een prijsniveau van $125 tot $175 per kWh.

SR motor in plaats van AC inductie.
Het was al bekend, dat permanente magneet motoren de komende 15 jaar bij de vergelijking van de verhouding prijs – prestaties uit de gunst zijn. China domineert de markt van grondstoffen voor EV magneten en drijft de prijs op. Hoewel winning in andere werelddelen toeneemt, zal China de komende 15 jaar de markt blijven domineren (volgens berichten van analisten).
Ook de prijs van koper is extreem hoog. Dit is ongunstig voor toepassing van de standaard AC inductiemotor, die veel koper bevat.

Gelukkig is er een alternatief: de switched reluctance motor (SRM), die sterk aan populariteit heeft gewonnen. Hoofdbestanddeel van een SRM is motor staal (transformatorblik). Het aandeel koper is bescheiden te noemen. Alleen koper in geconcentreerde stator wikkelingen. Een SRM heeft bovendien geen magneten en ook de rotor wikkeling ontbreekt (in AC inductiemotoren soms uitgevoerd in aluminium). De materiaalkosten van een SRM zijn daardoor laag en blijven laag.
De opmars van de SRM is mede te danken aan de beschikbaarheid van FEA software op krachtige standaard PC's. Met FE Analyse is het doorrekenen van verschillende ontwerpen van een SRM goedkoop en in korte tijd te realiseren. Het doel hierbij is optimalisatie van de eigenschappen van SRM. Het gaat met name om de koppel – toeren karakteristiek en het rendement. Ook op het terrein van de aansturing van SRM's is steeds meer mogelijk tegen lagere kosten.

Een belangrijke overeenkomst is dat zowel een SRM als een verbrandingsmotor een stotend koppel leveren. Bij conversie is er al een vliegwiel aanwezig om de stoten te nivelleren. Dit vereenvoudigt de optimalisatie van het ontwerp van de SRM.

Uitgangspunt met betrekking tot motor prestaties is een 96 kW 2.0i 9 3 model 2000. De 96 kW is een piekwaarde in de vermogen – toeren karakteristiek bij circa 5000 rpm. Hetzelfde gaat gelden voor de SRM met 96 kW als continu boost vermogen (45 kW nominaal bij ca. 1800 rpm).
Op basis van eerste berekeningen een korte beschrijving van de prestaties van de SRM aandrijving:
Vlakke koppelkarakteristiek tot ca. 1800 rpm: 200+ Nm. Daarboven een afnemend koppel volgens de vermogenskarakteristiek. 23 kW stationair, oplopend naar 96 kW bij circa 5000 rpm. Daarboven afnemend tot 90 kW bij 6000 rpm maximaal.

SRM specs: 8/6 pool geometrie stator/rotor, 4 fase, 450V DC bus, 45kW nominaal. 96 kW continu boost (5000 rpm), 200+ Nm.

De SRM zal door specialisten worden gemaakt. De engineering gebeurt in eigen beheer.
Blikpakket: metaalbewerkingsbedrijf, lasersnijden naar CAD (2D) ontwerp.
Wikkelingen: voorgevormd, hoogtemperatuur koperdraad (200 °C). Te wikkelen door (motor) wikkelbedrijf.
As en behuizing: hergebruik van een afgedankte AC inductiemotor.
Afwerking en montage, balanceren, nieuwe lagers: motor revisie bedrijf.

[Theun49]

Het is zover. De gestelde criteria voor EV conversie met betrekking tot range, prestaties en kosten zijn in zicht.
Vooral dankzij Gen III Li-ion nano accu technologie, betere ontwerpmogelijkheden van een hoogrendement SR motor / controller combinatie
en een hoger vermogensbereik in controllers met minder vermogenselektronica (IGBT's met het isolatiemiddel aluminiumnitride).
De SRM / controller combinatie heeft een aanzienlijk hoger overall rendement dan inverter / AC inductiemotor.
Mogelijk paradoxaal klinkend, maar met name bij hoge toerentallen zijn de schakelverliezen van de IGBT's veel lager.

Meer hierover is te vinden in (met fraaie plaatjes):

http://eetweb.com/motors-drives/The-cas ... ce-motors/

Om het vermogensbereik van de aluminiumnitride IGBT's maximaal te benutten zal toch waterkoeling toegepast moeten worden.
Vooraf is een test nodig met standaard componenten (custom FEA design niet haalbaar).