L.E. mobile

Über 60% aller täglichen Fahrten sind kürzer als 50 km. Damit hat ein Elektrofahrzeug mit

• einer Reichweite von 150 km (bei 80 km/h)
• einer Höchstgewschindigkeit von 130 km/h
• 4 Sitzen
• und einer komfortablen Bedienung

die besten Chancen auf Alltagstauglichkeit. Dies sind die erklärten Ziele für das Pilotprojekt. Vergleichbare Größen werden auch von Mitsubishi und von E3 Mobil angestrebt.

Um möglichst umgehend ein Fahrzeug anbieten zu können, wurde auf eine bestehende Plattform zurückgegriffen. Die Umrüstung eines Audi A2 auf rein elektrischen Antrieb wurde so zum Pilotprojekt. Die Plattform eignet sich hervorragend für ein electric vehicle. Hier wurde ganze Arbeit von Audi geleistet. Die Fakten sprechen für sich:

• Leergewicht: 920 kg
• cw-Wert: 0,28
• Sandwichboden

Das Projekt ist in 5 Phasen strukturiert, beginnend mit der Diät, also dem Abrüsten des Spenderfahrzeugs. In den Folgephasen wird das Fahrzeug mit einer Partnerwerkstatt aufgebaut, getestet und schrittweise optimiert (Phoenix und Turtle Phase). In der Range Phase erfolgt schließlich der Einbau der Li-Ion Batterien. Alles, was anschließend noch an Komfort und Zusatzfeatures umgesetzt werden soll, landet in der abschließenden Phase "Comfort".

Die ersten Kalkulationen ergaben, dass diese Ziele mit einem Motor von 22 kW und einer Batterie von 20 - 25 kWh erreicht werden können. Beste Voraussetzungen also, um bei überschaubaren Leistungen und Kosten auch noch Fahrspass zu haben.

Performance Estimate (12.07.2009)

Excel Abschätzung zu Leistung und Reichweite

Für den Pilot wurde ein gebrauchter Audi A2 verwendet, der eigens für das Projekt angeschafft wurde. Leider ist die Produktion des Audi A2 eingestellt. Immerhin sind jedoch ca. 170.000 Fahrzeuge hergestellt worden, so dass an Fahrzeugen kein Mangel herrscht.

Wie die Performance Abschätzungen gezeigt haben, ist die Audi A2 Plattform sehr gut geeignet als Basis für ein Elektrofahrzeug zu dienen. Bevor jedoch die neuen elektrischen Komponenten eingebaut werden können, unterziehen wir das Fahrzeug einer gründlichen Diät. Es wird alles fachmännisch ausgebaut, was nicht mehr benötigt wird. Und dies ist eine ganze Menge:

• Motor, samt aller Nebenaggregate
• Abgasananlage, Katalysator, Auspuff
• Tank inkl. Einfüllstutzen und Kraftstoffleitung
• Klimakompressor und Kühler

Bremsanlage und Antriebsstrang bleiben zunächst unverändert!

Insgesamt kann so das Leergewicht des Fahrzeugs auf 680 kg gesenkt werden (ohne Rücksitze). Damit stehen über 250 kg für die neuen Komponenten (im Wesentlichen Motor und Akku) zu Verfügung.

Nach dem Ausbau können auch die Platzverhältnisse deutlich besser eingeschätzt werden. So ist unter der Rücksitzbank und Kofferraum ein etwa 30 cm hoher Zwischenboden freigeworden, der für die Batterieintegration genutzt werden kann. Auch der Strang, in dem sich die Abgasleitungen befunden haben, kann für Einbauten verwendet werden. Im Motorraum ist ebenfalls viel Platz geworden.

Zu sehen sind in den nebenstehenden Bildern der Boden mit Blickrichtung nach vorn. Der freie Platz an Stelle des Tanks und der freie Mittelstrang sind zu erkennen. Die Abbildung des Motorraums zeigt das Fahrzeug ohne Schürze, mit Getriebe (rechts) und ebenfalls rechts die Bremskraftanlage. Die Kühlmittelschläuche sind abgebaut. Auf den Längsträgern sollen später die neuen Halterungen für Motor und elektrische Komponenten montiert werden.

Zahlreiche und gut aufbereitete Hintergrundinformationen zum Audi A2 finden sich im Audi A2 Museum.

Diätimpressionen (01.03.2009)

Front und Unterboden nach Diät

Nach dem Zerlegen, oder der Diät des Fahrzeugs, beginnt der aufregendste Teil des Projekts, die Montage der neuen Komponenten. Bevor wir starteten, wurde eine Spezifikation erarbeitet, die die bevorstehenden Arbeiten detailliert beschreibt. Sie enthält:

• Montage der Zusatzheizung
• Einbau der Vakuum Pumpe mit Druck Reservoir
• Montage des Elektromotors
• Hochvolt und 12 V Schaltplan

Aus Vereinfachungsgründen werden zunächst 28 Stück 12V 50Ah Bleibatterien als Fahrbatterie eingesetzt. Später, in der Range Phase, werden diese durch Li-Ion Akkus mit Batteriemanagementsystem ausgetauscht.

Phoeniximpressionen (12.07.2009)

Motoreinbau und Unterboden nach Phoenix

Leistung und Zuverlässigkeit: Nachdem in der Phoenix Phase das Fahrzeug mit dem kompletten Antreibsstrang aufgebaut worden ist sowie mit einer preiswerten Bleibatterie (ca. 13 kWh, 425 kg), wurden die Leistung und Zuverlässigkeit ausgiebig getestet.

Turtle Testfahrten (05.06.2009)

Auswahl Testfahrten

Für die Protokollierung der elektrischen Paramater wurden die Loggingdaten des Controllers verwendet, für die Geschwindigkeitserfassung ein GPS Empfänger. Wir konnten nachweisen, dass 125 km/h und Beschleunigungen von ca. 35s für 0-100 km/h mit dem Fahrzeug erreichbar sind.

Das entspricht noch nicht ganz den Zielwerten, aber unter Berücksichtigung von ca. 200 kg Gewichtsreduktion nach Einbau der Li-Ion Batterie sowie der besseren Stromfestigkeit sollten die Werte erreicht werden können. Als Daumenregel können beim Verbrauch 6% Reduktion für 100 kg Gewicht angesetzt werden. D.h. hier sind noch mal ca. -10% drin.

Bedienung: Die Fahrzeugbedienung wurde ebenfalls während der Turtle Phase optimiert. Die Parameter des Controllers sind so angepasst worden, dass wir das Original Audi A2 Pedal und Bremse verwenden konnten. Wir haben uns entschieden, die elektrische Bremse in das Bremspedal zu integrieren, im Gegensatz zu vielen Elektrofahrzeugen, wo das Gaspedal etwa mittig eine Nullstellung hat, so dass beim Loslassen des Pedals automatisch elektrisch gebremst wird. Wir werden weiter alle Varianten ausprobieren und am Ende die Kunden entscheiden lassen.

Zusätzlich hat sich bestätigt, dass die Kupplung überflüssig ist und Schalten praktisch nicht mehr nötig ist. Im ersten Gang kann man von 0-70 km/h alles abdecken, Anfahren im 2. Gang ebenfalls kein Problem, dann bis 100 km/h. Wir werden vmtl. in einer Kombination von 1./3. Gang oder 2./4. Gang fahren.

Steigung: Kein Problem! Das war die größte Sorge des DEKRA Prüfers. Das Drehmoment des Elektromotors ist bei niedrigen Drehzahlen deutlich höher als beim Originalfahrzeug, so dass Steigungen von 20-30% kein Problem sind. Eines fehlt uns jedoch noch: Eine Testfahrt durch die Alpen mit langer Serpentine ... Aber dafür gibt es ja noch die Range Phase.

In dieser, vor der Straßenzulassung letzten Phase, wurde die bisher verwendete Bleibatterie ausgebaut durch ein Li-Ion Pack ersetzt. So kann mit großer Gewichtseinsparung eine fast doppelt so große Reichweite erreicht werden. Dabei verschwindet das Pack vollständig im Zwichenboden und im Motorraum.

Da die Arbeiten kurz vor Abschluss stehen, vorerst nur ein paar Bildeindrücke.

Batteriepack 1+2 (03.12.2009)

Einbau Batteriepack hinten