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Tag 1 - Der Umbau beginnt!

Der erste Tag wurde natürlich mit einer Probefahrt des Quads eingeleitet! (Um den restlichen Tankinhalt sinnvoll zu verwenden :-) )

Danach haben wir begonnen das Quad auseinanderzubauen. Nach der Demontage der gesamten Verkleidung wurden alle Komponenten, die für den Betrieb mit einem Verbrennungsmotor notwendig waren ausgebaut. Motor, Getriebe, Lichtmaschine, Batterie, Tank, Öltank und Auspuff wurden abmontiert. Der gesamte Kabelbaum bleibt zunächst erhalten, da vorhandene Leitungen für spätere Zwecke verwendet werden können.

Tag 2 - Konstruktion

Nachdem wir das Quad „ausgeschlachtet“ haben, können wir die Halterungen für die neuen Komponenten planen. Um den Elektromotor in den Rahmen des Quads einbauen zu können, wurde eine Bodenplatte entworfen, die neben den Befestigungsmöglichkeiten des Motors auch einen Unterbodenschutz darstellt.

Zunächst wurde ein Plexiglas-Dummy der Bodenplatte verwendet, um verschiedene Befestigungsmöglichkeiten zu testen. Die fertige Platte soll letztendlich aus 5mm starkem Stahl-Blech bestehen und zusammen mit den Fußrasten in die vorhandenen Gewinde geschraubt werden.

Der Elektromotor wird über insgesamt drei Punkte gehalten, wovon zwei auf der Bodenplatte durch Winkel gestützt werden. Für den dritten Punkt musste ein Teil der alten Motorhalterung abgeflext werden, um den Motor platzsparend positionieren zu können.

Da nicht alle vier Batterien vorne beim Motor untergebracht werden können, wird eine Batterie im ursprünglichen Batteriefach untergebracht. Da die neuen Batterien größer sind als die alte Quad-Batterie, musste das Batteriefach vergrößert werden, was mit Hilfe eines Oszillators bewerkstelligt wurde.

Tag 3 - Bodenplatte / Inbetriebnahme Batteriemanagement

Am dritten Tag haben Marco & Jonas sich das Batteriemanagement System (BMS) näher angesehen. Für die Versorgung des 10 kW Elektromotors werden 48 V Versorgungsspannung benötigt. Diese Spannung wird über insgesamt 16 Batteriezellen zur Verfügung gestellt. Jede Zelle liefert ca. 3,3 V. Die Reihenschaltung aller Zellen ergibt dies eine Spannung von etwa 54 V.  Bei den Batterien handelt es sich um Lithium-Eisenphosphat Zellen. Um den Ladezustand zu überwachen und eine Laderegelung zu realisieren, wird ein BMS verwendet. Die Hauptaufgabe des BMS besteht darin, die einzelnen Zellen vor Über- bzw. Unterspannungen zu schützen und somit die Lebensdauer des Gesamtsystems zu maximieren. Das BMS enthält eine Display Anzeige, auf der Daten wie die Anzahl der erkannten Zellen (oben rechts), die Zelle mit der höchsten Spannung (linke Zelle; im Bild Zelle 16), die Zelle mit der niedrigsten Spannung (rechte Zelle; im Bild Zelle 16), die Temperatur (erfasst über T-Sensor im Batteriebereich) und den Lade- bzw. Entladestrom. Das BMS hat drei Anschlüsse, die mit SUB D Steckern realisiert sind. Ein 9 poliger SUB D Stecker stellt die Verbindung zum Display her, das über das CAN Protokoll kommuniziert. Ein 25 poliger SUB D Stecker liefert die Kommunikation mit jeder Zelle der gesamten Batterie Kaskade. Ein 37 poliger Stecker dient für die Versorgung des BMS (max. 16 V), liefert den Anschluss für den Temperatur Sensor und den Steuereingang für das Ladegerät (PWM).

Gleichzeitig hat Justin eine Halterung für die restlichen 3 Batterien entworfen, die vorne beim Motor ihren Platz finden werden. Das Ergebnis ist ein Plexiglaskasten, der mit der Bodenplatte verschraubt wird. Außerdem hat er die Winkel für die Befestigung des Motors entworfen und Plexiglas Dummies erstellt.

Tag 4 - Bodenplatte Teil 2

Am vierten Tag wurde zunächst die Bodenplatte mit einer Flex nach dem Vorbild des Plexiglas- Prototypen in die richtigen Maße gebracht. Auf dem Bild könnt ihr Justin bei den Flexarbeiten sehen. Mithilfe des Plexiglas-Prototypen der Bodenplatte wurden die Bohrungen markiert und der Prototyp am Quad fixiert.

Um einen Vergleich zwischen dem Gewicht vor und nach dem Umbau ziehen zu können wurden zusätzlich die alten Komponenten des Quads, die nicht mehr benötigt werden, gewogen. Es werden nach ersten Überschlagsrechnungen ca. 10 kg mehr eingebaut, als ausgebaut wurde. Der exakte Wert kann allerdings erst, wenn alle Komponenten vor Ort sind berechnet werden.

Tag 5 - Batteriekasten / BMS Display & Taufe

Der Plexiglaskasten für die Batterien wurde am 5. Tag, nachdem die Einzelteile mit dem Laser auf die konstruierten Größen zugeschnitten wurden, verklebt. Das Quad wurde auserdem auf den Namen Quadzilla getauft, was in den Kasten graviert wurde.

Um bei der Fahrt das Display des Batteriemanagement Systems sehen zu können, haben wir uns überlegt, eine Aussparung in der alten Kunststoff Karosserie auszuschneiden. Diese Aussparung wird an die Stelle platziert an der vorher der Tankdeckel sich befunden hat. Dabei wird die alte Form genutzt und mit zwei Plexiglasplatten, schützen wir das Display vor Wasser. Die Platten werden mit später mit schwarzem Silikon verklebt. Das Display wird mit den Plexiglasplatten verschraubt, wofür im Folgenden noch Bohrungen durchgeführt werden müssen.

Tag 6 - Ladegerät

Um das Quad aufladen zu können, benutzen wir ein 8 A Ladegerät. Da wir das Ladegerät nicht fest im Quad montieren dürfen (TÜV), haben wir das Gerät im Kofferraum der Maschine befestigt. Die Verbindung zwischen Ladegerät und Batterien erfolgt über eine wasserdichte Steckverbindung.

Außerdem haben wir noch diverse Teile grundiert und anschließend schwarz lackiert.

Tag 7 - Halterung BMS

Am 7 Tag wurde zunächst eine Halterung für das BMS und die Motorsteuerung konstruiert und später inklusive Bohrungen ausgeschnitten. Da das Motorsteuerung ein gewisses Gewicht aufweist wurde die Plexiglas dicke mit einem Zentimeter gewählt. Ein Bild der eingebauten Platte findet ihr unten. Für die vierte Batterie in der Karosserie ausgeschnittene Loch wurde eine Halterung aus Styropor gefertigt. Diese wird jedoch, aufgrund der geringen Wärmeabfuhr, die Styropor bietet, nicht verwendet. Die meisten Komponenten, die zusätzlich zu den alten Komponenten in das Quad kommen wurden am siebten Tag gewogen. Nach groben Abschätzungen des Gewichtes der noch nicht gelieferten Teile sollte das Gesamtgewichtes des Quads sich im gleichen Rahmen befinden wie zuvor. Für den Batteriekasten wurde eine Stütze gebaut, um diesen zu fixieren.

Tag 8 - Batteriekasten Teil 2

Am 8. Tag wurden die drei Winkel, die zur Halterung des Motors vorgesehen sind auf der Motorplatte verschweißt. Wir mussten diese verschweißen lassen, da die Position des Winkels ein Verschrauben unmöglich macht, da der Rahmen des Quads sich im Weg befindet und durch diesen nicht gebohrt werden darf. Für den hinteren Batteriekasten der zunächst aus Styropor gefertigt wurde ist ein Plexiglaskasten gefertigt worden. Einige Komponenten wurden am 8. Tag noch grundiert und lackiert. Die Bohrungen für den Batteriekasten, um diesen auf der Stütze und der Bodenplatte zu fixieren wurden ebenfalls gemacht. Die Karosserie wurde an der Stelle des früheren Schaltknaufes, der nicht mehr benötigt wird, angepasst. Eine Halterung, die die Ausrichtung des Motors erschwerte wurde abgeflext.

Tag 9 - Not Aus

Am 9. Tag des Umbaus konnten wir, weil einige Teile noch fehlen, wie Motorsteuergerät und die Riemenscheibe, nur kleine Schritte in Richtung unseres Zieles gehen. Wir haben uns vor allem mit der Fixierung eines Not-Aus am Quad beschäftigt. Der Not-Aus soll an der Stelle sitzen an der früher der Schalthebel war. Der Plan war es die alte Halterung des Schalthebels zum Befestigen eines Winkels, der den Schalter trägt, zu nutzen. Wir haben dafür 5mm dickes Plexiglas verwendet, um eine ausreichend hohe Stabilität zu generieren. Unten seht ihr ein Bild vom Not-Aus mit dem montierten Winkel. Die zweite größere Thematik war es die Webseite soweit fertig zu stellen. Zu guter Letzt haben wir die erste Kunststoffscheibe, an der das Display befestigt wird, an die vorgesehene Stelle mit Silikon zu kleben.

Tag 10 - Mit kleinen Schritten zum großen Ziel

Heute wurde die letzten Arbeiten, welche noch ohne die fehlenden Bauteile abgeschlossen werden konnten, beendet. Die bereits vorhandenen Bohrungen im Batteriekasten sind mittels eines Kegelsenkers nachbearbeitet wurden, sodass dieser nun an Bodenplatte und Stütze verschraubt werden kann.

Durch die versenkten Schraubenköpfe verhindern wir das kippeln der Batterien beim fahren. Anschließend wurde der Notausschalter an dem Rahmen verschraubt. Um diesen vor Feuchtigkeit zu schützen und nicht zu letzt aus ästhetischen Gründen haben wir eine Blende aus Plexiglas gefertigt. Natürlich muss diese auch farblich an unser Quadzilla angepasst werden, deshalb wurde diese im gleichen Atemzug noch fix Grundiert und kann nach dem trocknen lackiert und an die Verkleidung verklebt werden. Damit die Grundierung auf der glatten Oberfläche des Plexiglases besser haftet, wurde diese zuvor Glasperlengestrahlt.

Tag 11 - Stück für Stück

Heute wurde der Riemen und die Riemenscheibe geliefert. Das Motorsteuergerät lässt leider noch auf sich warten. Die neue Riemenscheibe besteht aus einem phosphatierten Gusseisen mit Lamellengraphit. Das Graphit liegt dabei in dünnen, unregelmäßig geformten Stäbchen (Lamellen) vor.

Vorteilhaft wirken sich die Lamellen bei den Dämpfungseigenschaften (Graphitlamellen wirken wie kleine Stoßdämpfer), der Wärmeleitfähigkeit und der Formsteifigkeit aus.

Beim Phosphatieren wird eine schwerlösliche Metallphosphatschicht auf der Oberfläche ausgebildet. Durch diese Schicht besitzt das Bauteil eine hohe Beständigkeit gegen Umwelteinwirkungen wie beispielsweise Korrosion.

Auch diese Riemenrad muss an den Flansch der Abtriebswelle angepasst werden. Dafür wurde heute mit den ersten Bearbeitungsmaßnahmen begonnen.  Auf jeder Seite des Riemenrades befand sich ein Steg (Höhe: 13 mm), diese wurde mit einem Wendelplattenfräser entfernt. Dadurch fluchtet Riemenrad und Ritzel jetzt optimal.

Um für den Einbau der Riemenscheibe alles vorzubereiten haben auch zeitgleich die hintere Schwinge ausgebaut und den Riemen an seine zweckmäßige Stelle positioniert.

Außerdem haben wir das Display für das BMS fertig verklebt und verschraubt. Den rechten Lenkergriff haben wir abmontiert und durch den neuen digitalen Gaszug ersetzt. Um das Ladekabel ohne Reibung durch den „Kofferraum“ zu führen haben wir eine PG Verschraubung eingebaut, welche das Loch zusätzlich wasserdicht verschließt.

Tag 12 - Motorsteuergerät / Riemenrad

Neben der Lieferung des Steuergerätes und der Vorbereitung für die Verkabelung des Antriebsstranges, haben wir heute nochmals am Riemenrad gearbeitet. Nach dem Einspannen des Zahnriemens haben wir festgestellt, dass Antriebs- und Abtriebswelle nicht exakt fluchten. Dies kann besonders bei Riemenantrieben zu Problemen führen, da auf die einzelnen Zahnflanken unterschiedlich starke Kräfte wirken. Die dadurch steigende Gefahr des „Durchrutschens“ und einem erhöhten Verschleiß des Zahnriemens wollten wir nicht riskieren. Die Lösung des Problems war eine 5 mm tiefe Tasche, wodurch die Lauffläche des Riemenrades ebenfalls um 5 mm verrückt wurde.

Hierbei haben wir direkt den Permanentmagneten, der für die Geschwindigkeitsermittlung benötigt wird, wieder an der Riemenscheibe angebracht.

Mit dem Motorsteuergerät wurden ebenfalls die neuen Leitungen geliefert, die für die Verkabelung der Batterien und den anderen Komponenten gebraucht werden. Die Leitungen haben wir auf die entsprechenden Längen gekürzt und mit Kabelschuhen versehen. Unten seht ihr den aktuelle Stand unseres Quads :) Der Motor sitzt an seinem vorgesehen Platz und die Halterungen für die Batterien, das Motorsteuergerät, das BMS, den Not Aus und den Motorschütz sind konstruiert und finden alle Platz unter der originalen Quad-Verkleidung.

In den nächsten Schritten werden wir vor allem die Elektrik komplett verkabeln und das Motorsteuergerät konfigurieren. Dann wird der erste Testlauf des Motors stattfinden!

Tag 13 - Einbau Teil 1

Heute fangen wir Stück für Stück an das Quad mit seinen neuen Komponenten wieder zusammenzusetzen. Zunächst haben wir den Batteriekasten mit Moosgummi ausgefüttert, um die Batterien vor Vibrationen zu schützen. Anschließend haben wir die Batterien verkabelt und im Plexiglaskasten an die vorgesehene Stelle montiert.