Pentavelo - Fünf Energiequellen auf drei Rädern

Pentavelo - Fünf Energiequellen auf drei Rädern
Energiemix-Steuerung (CNC-Arbeit) PDF Drucken E-Mail
  
Samstag, den 13. März 2010 um 16:23 Uhr


Diagramm zum Energiesystem

Wie in der Langfassung bereits beschrieben, haben wir uns ein System überlegt, welches den Anwender dazu motivieren soll, die erneuerbaren Energien möglichst effizient und viel zu nutzen. Dieses Belohnsystem soll dabei über einen variablen Multiplikator für die einzelnen Energiequellen verfügen, sowie einen "Zwischenspeicher", der die über die Akkus verfügbare Leistung mit beeinflusst. Durch die Programmierung festgelegte Werte für diese Multiplikatoren, die Größe des Energiespeichers bringen insbesondere dann Probleme mit sich, wenn sich die Bedürfnisse des Anwenders ändern. Möchte z.B. eine weniger sportliche Person die Möglichkeit nutzen, im Wesentlichen mit den Pedalen die von den Akkus abgegebene Leistung zu steuern (in diesem Beispiel soll das Verhalten des Pentavelos dem eines Elektrofahrrades nachempfunden sein), so gestaltet sich das Fahren als deutlich schwerfälliger, als bei einer sportlichen Person. Mit Hilfe von Schiebereglern (wir verwenden hier Linearpotentiometer aus dem Audiobereich) soll der Fahrer nun die Möglichkeit haben, das Verhältnis der eigens erbrachten Leistung zu der durch andere Energiequellen erbrachten zu variieren bzw. auf einen Betrieb ohne den Pedalgenerator umzuschalten. Um dieses Steuerungspanel besser anbringen zu können und zur Anpassung der Optik an die restliche Fahrzeuggestaltung haben wir gestern zum Ersten mal mit Hilfe der schuleigenen CNC-Fräse ein Teil für unser Fahrzeug gefräst:

Multiplier-Panel fräsen Multiplier-Panel fräsen

Multiplier-Panel fräsen (Fertig gefrästes Wergstück mit Kunststoff-Spänen)

Mit unserer Fräsmaschine ist das Fräsen von Kunststoffen (in diesem Fall Plexiglas) insbesondere dadurch mit einigen Schwierigkeiten verbunden, dass die Drehzal und die Vorschubegschwindigkeit eine große Rolle bezüglich der Materialqualität und der Fräserhaltbarkeit haben. Zu hoher Vorschub bei langsamer Drehzal kann das Werkstück verschieben - zu hohe Drehzalen sorgen für ein schmelzen des Kunststoffes, setzen den Fräser zu und zerstören dadurch bei einem Fortsetzen des Fräsens zuerst das Werkstück und dann den Fräser (auch das entfernen des Kunststoffes vom Fräser ist nicht unproblematisch, da der dünne Fräser dabei leicht abbrechen kann). Da vorangeganene Arbeiten sämtliche Fräser bereits zerstört hatten, die für diese Aufgabe in Frage kamen, haben wir das ~7mm dicke Pelxiglas in 0,3mm Schritten bei geringstmöglicher Drehzahl und schnellstmöglichem Vorschub ausgefräst, was zu einer beachtlichen Bearbeitungszeit geführt hat.

Nachfolgende Bilder zeigen das weitere Ergebnis dieser Arbeit:

Multiplier-Panel fräsen Multiplier-Panel fräsen (entfernen der schützenden Kunststoff-Folie)

Multiplier-Panel fräsen Multiplier-Panel fräsen

Multiplier-Panel fräsen (Kunststoff-Panel zusammen mit den Linearpotentiometern)

Bis Jugend-forscht wird die Anbringung dieses Panels leider nicht mehr erfolgen, da zur Montage weitere Schweißarbeiten erforderlich wären, dies betrifft letztlich auch die restliche Konsole, die Fahrzeuglichter und den Tretkurbelmotor.

Aktualisiert ( Samstag, den 13. März 2010 um 22:58 Uhr )
 
Platine #1 ist fertig PDF Drucken E-Mail
  
Donnerstag, den 11. März 2010 um 13:42 Uhr

Nun ist es endlich soweit! Unsere Platine #1 ist fertig und kann in Produktion gehen. Wir werden nochmal jedes Layer einzelnd auf Fehler überprüfen, haben aber schon viele Verbesserungen nach der Fertigstellung durchgeführt. Natürlich versuchen wir auch, so schnell wie möglich unsere Platine #2 fertig zu stellen.

Aktualisiert ( Donnerstag, den 11. März 2010 um 19:22 Uhr )
 
Schwingungsdämpfer und Bowdenzüge PDF Drucken E-Mail
  
Mittwoch, den 10. März 2010 um 22:57 Uhr

Vergangenen Dienstag haben wir uns Gedanken zu der Anbringung der einzelnen Elemente gemacht, zu denen wir bisher noch keine genauen Vorstellungen zur Befestigung hatten. Besondere Vorsicht mussten wir in der Hinsicht walten lassen, dass keines der Bauteile den Lenker in irgendeiner Weise blokieren darf (welcher sich im Moment leider noch nicht anbringen ließ) - wir konnten deshalb nur versuchen, höhere Bauteile ehr im Heckbereich des Fahrzeuges anzubringen. Das Folgende Bild zeigt, wie die Positionen der Baugruppen vermutlich in Kürze aussehen werden (Pumpe, Verbandskasten und Manometer ausgenommen):

 Anbringungskonzept

Heute konnte die Arbeit des Vergangenen Tages (die optisch leider ehr unauffällig war) in einer Form weitergeführt werden, die sowohl mit Hilfe von Schwingungsdämpfern eine Entkopplung der Pumpe, als auch der Elektronik  erlaubt. Im Vergleich zum Brennstoffzellenroller ist die Pumpenbefestigung zwar ehr sperrig, durch die erfolgreich verminderte Betriebslautstärke unseres geräuschvollsten Bauteils wird dies jedoch bei Weitem wettgemacht. Um die Schwingelemente zunächst einmal von einer Kürzung des Gewindes zu verschonen, kommt es zu einer zusätzlichen Dicke der Befestigung durch Hohlräume.

Kompressor_entkoppelt_1 Kompressor_entkoppelt_2

Auch die Elektronikbox hat ihre (hoffentlich) finale Position eingenommen, sie ist ein wenig tiefer angebracht, als zuvor geplant und genau wie die Pumpe mithilfe von 3 Schwingelementen vor Vibrationen geschützt. Aufgrund von Ungenauigkeiten des Stahlrahmens ist der Abstand der Box nach links jedoch so gering, dass bei stärkeren Stößen ein Aufprall gegen den Stahlrahmen zu erwarten ist. Wir gedenken dies zu Lösen, indem wir entweder auf die Kunststoff-Seitenwände der Box verzichten - oder einen Schaumstoff anbringen.

Elektronikbox_entkoppelt_1 Elektronikbox_entkoppelt_2

Zuletzt haben wir uns auch mit der Lenkung außeinandergesetzt (die 4 Deltaschwingen lassen wir derzeit noch für die Kugellagerhalterungen auffräsen), dazu haben wir uns zwei Bowdenzüge mit einem 4mm! dickem Draht besorgt und die Spurstange (welche annähernd eine Länge von 1,2m benötigt) aus zwei (die im Baumarkt erhältlichen sind leider nicht länger, als ein Meter) M8-Gewindestangen zusammengesetzt, indem wir ein Verbindungsstück aus Aluminium gedreht und mit einem tiefen Gewinde versehen haben.

Baudenzüge_1 Baudenzug und Spurstange
Auch ist heute mit dem Tretkurbelmotor die vierte der fünf Energiequellen angekommen (eventuell werden wir allerdings einen anderen benötigen), sowie die Pedale und die Halterungen:

Tretkurbelmotor

Abschließend lässt sich der heutige Fahrzeugzustand mit diesem Bild ganz treffend beschreiben:

http://www.pentavelo.de/bilder.html?func=detail&id=365

Aktualisiert ( Freitag, den 12. März 2010 um 20:32 Uhr )
 
Elektronikentwicklung - 08.03.2010 PDF Drucken E-Mail
  
Montag, den 08. März 2010 um 20:04 Uhr

Auch bei der Entwicklung der Elektronik gibt es große Fortschritte. Obwohl eine Klausur die Andere jagt, geht es auch mit der Elektronik mit großen Schritten vorwärts.

Nachdem es schon Teilausschnitte zur Entwicklung der Platine #1 in unserer Video-Ecke gibt, gilt nun der Zustand des Schaltplans #1 als Final. Implementiert und von großer Bedeutung ist die Stromversorgung mit 12V, 5V und 2,8V. Standby-Spannungen, Strom-Messungen und Leistungs-LED-Ansteuerung sind auch implementiert. Kleinere Änderungen können trotzdem noch vorgenommen werden. Auch das Board #1 hat sich weiterentwickelt. Allerdings steht hier noch viel Arbeit an, bis dieses entgültig zum Ätzen geht.

 Platine #1

 Schaltplan #1.1  Schaltplan #1.2

 Schaltplan #1.3  Schaltplan #1.4

Der Schaltplan #2 wurde innerhalb der letzten drei Tagen entwickelt und mit Schaltplan #1 angeglichen. Sie ist zu einem großen Teil im finalen Zustand. Einzig die Lade-Elektronik für die Energiequellen und die Traktionskontrolle bedarf noch Arbeit. Controlleranbindung, diverse I/O, Displayansteuerung und Pedalansteuerung sind bereits Implementiert.

 Platine #2  Schaltplan #2.1

 Schaltplan #2.2  Schaltplan #2.3

Für die aktuellsten Entwicklungen könnt ihr Euch meine Live-Bilder ansehen. Allerdings benötigt Ihr dafür ein Passwort, damit nicht jeder mich "überwachen" kann. Gerne könnt Ihr mich anschreiben und ich gebe euch die Anmeldedaten.

Link zum Live-Bild

Aktualisiert ( Donnerstag, den 11. März 2010 um 10:07 Uhr )
 
Ein neues Zuhause für die Brennstoffzelle PDF Drucken E-Mail
  
Montag, den 08. März 2010 um 18:55 Uhr

Seit der letzten Inbetriebnahme der von 3M gesponsorten Brennstoffzelle ist mittlerweile beinahe wieder ein Jahr vergangen. Seit einigen Wochen ist das Gerüst des Pentavelos jedoch so weit fortgeschritten, dass wir uns die ersten Gedanken zur Befestigung von Pumpe, Brennstoffzelle und Wasserstofflasche machen konnten. Wie wir leider feststellen mussten, wäre es mit Sicherheit besser gewesen, die zur Befestigung benötigten Löcher vor dem Schweißen mittels eines Bohrständers zu bohren. Da unsere Solid-Works-Planungen die Montage der einzelnen Komponenten jedoch nicht mehr beeinhalteten, werden die Löcher gebohrt, sobald sie zur Befestigung erforderlich werden, was des öfteren in krampfhaften Versuchen endet, aus der Luft ein Loch so wenig schief wie möglich zu bohren (bei Edelstahl ist das selbst bei 2mm dicken Profilen keine Arbeit, die mal eben kurz erledigt werden kann.)

Da wir bereits beim Hybrid-Brennstoffzellen-Roller gute Erfahrungen mit der Verwendung von Schwingelementen machen konnten, haben wir versucht, ein ähnliches Konzept bei dem Pentavelo zu verwenden. Dazu haben wir vor allem versucht, der Brennstoffzelle auch mehr Raum zum Schwingen zu geben, als das beim Brennstoffzellenroller der Fall war:

Der Hybrid-Brennstoffzellen-Roller Stackaufhängung  (Schwingungsgedämpfte Brennstoffzelle)

An diesem Konzept war es insbesondere ungünstig, dass die Brennstoffzelle direkt im Fußbereich lag und den Tritten des Fahrers durch die Verringerte Fußablagefläche weitestgehend schutzlos ausgeliefert war. Auch der Schutz vor Wasser oder leitenden Metallteilen konnte hier im Nachhinein kaum gewährleistet werden.

Die Befestigung beim Pentavelo hingegen ist deutlich Vorteilhafter in Bezug auf den Schutz vor Wasser oder anderen Verunreinigungen (Sofern das Hinterrad demnächst über eine Art Schutzblech verfügt) und läuft nicht Gefahr, durch den Fahrer Schaden zu nehmen:

Umzug der Brennstoffzelle_01 Brennstoffzellenkäfig_01 Brennstoffzellenkäfig_02

Hier ist nochmal eine Aufnahme des Brennstoffzellen-Käfigs unseres Hybrid-Rollers mit entfernter Brennstoffzelle:

Umzug der Brennstoffzelle_02

Die Lüfter und dem Versorgungssystem zugehörige Teile des Stacks müssen ebenfalls noch in das Pentavelo umziehen (dies sind allerdings auch die einzigen Komponenten, die wir von dem Hybrid-Brennstoffzellen-Roller noch im Pentavelo weiterverwenden.)

 

 
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