Elektronik

Gemanagt, protectet und wie gesagt gebalanced wird unser Akku über ein BMS von Ebay. Es funktioniert auf jeden Fall. Eine Erwärmung hab ich noch nicht feststellen können.

Nach dem Anschließen des BMS an die Zellen hat es erstmal gesperrt. Wir haben es auch nicht nach Anleitung gemacht, wäre bei uns gar nicht möglich gewesen. (: Gott sei Dank haben wir schnell einen Eintrag in einem Forum gefunden, der erklärte, dass zur Initialisierung einmal ein Ladeimpuls kommen muss. Also Ladegerät angeschlossen und - alles funktionierte!

Bezogen haben wir die Zellen bei Battery Hookup aus den USA. Dieser Shop ist absolut empfehlenswert! Wir haben sehr guten Support von den Amerikanern bekommen und der Versand erfolgte ohne Probleme per Luftfracht. Keine Ahnung wie, ich weiß etwas von einer Versand Grenze für Li-Ion Akkus von 100 Wh. Eine LG Chem N2.1 hat 432 Wh und besonders verpackt waren die auch nicht… However, mit Battery Hookup haben wir eine sehr gute Erfahrung gemacht.

Aber da passierte gar nichts. Erstmal keine große Aufregung, wir probierten, was falsch sein könnte und schrieben mit dem Verkäufer. Der konnte uns nur sagen, dass beim letzten Test alles funktioniert habe. Dann haben wir einen FTDI Adapter bestellt und den angeschlossen, denn der originale Adapter von Controller zu USB war letztendlich nichts anderes. Aber auch das hat nicht funktioniert. Wir haben den Controller aufgeschraubt, mit Elektrotechnikern drübergeschaut, aber nichts gefunden. Irgendwann mussten wir uns dann genervt und demotiviert dazu entscheiden einen neuen Controller zu kaufen.

Der VEC300 von der originalen Golden Motor Seite kam zu uns und funktionierte! Demotivation flipped to full motivation! Der Motor drehte sich (omg! :D) und wir konnten konfigurieren. Der nächste Schritt war dann live Daten auszulesen und an den RaspBerry Pi weiterzugeben. Wir gingen davon aus, dass das funktioniert, weil Golden Motor mit diesem Feature für den VEC300 wirbt(!). Der Pi bekam zwar Daten, aber leider konnten wir mit denen nichts anfangen. Und eine Dokumentation? Gab und gibt es nicht. Wie wir jetzt genau weitergemacht haben, findest du im Software-Teil. Letztendlich haben wir den Controller durch einen Software Befehl zerstört! Wie auch immer das funktionieren kann, aber nichts ging mehr. Nicht mal der Motor drehte sich noch. Full motivation flipped to extreme demotivation! Gott sei Dank durften wir den VEC300 wie er war wieder an Golden Motor zurücksenden und bekamen den Kaufpreis zurückerstattet. Wenn wir auch über 100€ rein in Versand verpulvert hatten und der Wechselkurs sich in der Zwischenzeit gegen uns geändert hatte, waren wir darüber doch sehr dankbar! Danke an Ava, unsere fleißige Supporterin, mit der wir über WhatsApp Kontakt hatten, was in China gar nicht so einfach, sondern nur per VPN Tunnel möglich ist! Wir hatten das Gefühl, dass sie alle Hebel für uns in Gang gesetzt hat, aber der Geschäftsleitung oder der technischen Abteilung alles total wurscht war. Die Moral aus der Geschichte ist auf jeden Fall: Kauf auf keinen Fall irgendwas bei Golden Motor, wenn du dir nicht absolut sicher bist, wie es nachher funktioniert! Es gibt fast keine Dokumentation und null technischen Kundensupport. Finger weg!

In die Finger solltest du lieber einen Kelly Controller bekommen. Auf den Namen “Kelly” waren wir beim Recherchieren über Golden Motor Probleme gestoßen. Wir haben dieses mal ganz genau geschaut, welche Version wir kaufen wollen, ob wirklich alle Features dabei sind, die wir brauchen und ob es eine ordentliche Dokumentation gibt. Und dann haben wir noch den Support angeschrieben, unsere Pläne geschildert und gefragt, was sie uns empfehlen können. Die Antwort kam wenige Stunden später und überzeugte uns. Letztendlich gekauft haben wir den KLS7245HC nicht direkt beim Hersteller sondern bei Electric-Ride. Die waren zwar nicht ganz so gut zu erreichen, aber konnten uns noch den angesprochenen Hauptschalter mitliefern und haben Sitz und Lager in Deutschland, also keine Probleme mit Zoll oder etwas ähnlichem. Als der Kelly ankam war es einfach ein Unterschied wie Tag und Nacht zum VEC300. Wirklich alles, was man zum Anschließen braucht, liegt dabei. Und alles funktionierte! Extreme demotivation flipped to unbelievable motivation! Es war einfach genial, mit dem Kelly Controller zu arbeiten, so blöd sich das anhört, aber es hat wirklich unglaublich Spaß gemacht! Die Features und Specs zum KLS7245HC findet ihr ohne Probleme im Internet.

Unser Motor war ja immer noch von Golden Motor, aber das war kein Problem. Der Kelly und der Motor vertrugen sich ausgezeichnet miteinander. Der Kelly hat ein Programm integriert, dass die Hallsensoren im Motor anhand von kleinen “Schubsern” der Welle analysiert. Nach ein paar Sekunden ist alles betriebsbereit. Okay, nicht ganz - ich musste ein paar Stunden investieren, alle konfigurierbaren Parameter zu durchschauen. Das war nicht ganz einfach bei Bezeichnungen wie “RLS_TPS Brk %” oder “High Temp Striæ”. Aber mit der Zeit hatte ich eine Liste mit Erklärungen zu jeder Einstellung und im Testlauf auf dem Schreibtisch funktionierte alles.

Was uns ein bisschen Sorgen bereitete war der Motor, denn der machte je nach Drehzahl komische, relativ laute Geräusche. Ich weiß nicht, ob es bei einem neuen anders ist. Informationen zum HPM5000 findet man ebenfalls im Internet. Bis jetzt funktioniert er prima und wir sind mit der Leistung sehr zufrieden. Selbst im richtig anspruchsvollem Betrieb wird er gerade mal 50°C warm. Ein Pluspunkt für Golden Motor. Das einzige, was negativ auffällt, ist das geringe Anfahrmoment. Könnte an Parametern des Controllers liegen, könnte aber auch an den wenigen Polen des Motors liegen. Dazu kenne ich mich noch zu wenig aus. :)

Das Herz der Sonderausstattungen ist ein Raspberry Pi 4b in der 4GB RAM Version. Eine kurze Zeit war auch in Überlegung, einen Arduino zu nutzen, aber da wir ja eine komfortable Touch Oberfläche mit Karte usw. wollten, sind wir beim RasPi geblieben. Für die Kühlung haben wir kleine Kühlkörper auf den Prozessor und den RAM geklebt. Damit haben wir die CPU Temperatur von 60°C auf 50°C gesenkt bekommen. Am RasPi direkt angeschlossen ist eigentlich nur die Versorgung (USB C), das Display (USB und HdmI) und die Soundanlage (3,5mm Klinke). Alle weiteren Verbindungen laufen über die eigens geplante Verteilerplatine. Sie ist über ein 40-poliges Flachbandkabel mit den GPIOs des RasPi verbunden.

An ihr hängen einige Dinge:

• Ein CAN-Bus Adapter (Joy-IT) für die Kommunikation mit dem Motor Controller.

• Der I²C Bus für die Temperatursensoren.

• Weitergabe und Annahme von 3,3V Steuersignalen an drei Relais, den Bremstaster, Frontlicht, Rücklicht und Unterbodenbeleuchtung.

• Verteilung von 52,2V oder 40V auf die Sicherungen für jeweils eine Platine.

• Anschluss für den Schaltschrank Lüfter mit 5V Versorgung und 3,3V PWM Signal.

• Eine vorbereitete UART Schnittstelle, um evtl. mal den Motor Controller “on the Fly” umzukonfigurieren. Z.B. Beschleunigungsverhalten, je nach Nutzerprofil!

Leider hing das Design der Verteilerplatine von so vielen Faktoren ab, dass es kam, wie es kommen musste: Wir mussten im Nachhinein Verbindungen auf der Platine provisorisch ändern, oder Bauteile anders nutzen, als vorher gedacht. Mittlerweile hätte ich auch die ganzen GPIOs vom RasPi vollständig über Optokoppler gesichert und nicht die 3,3V direkt an die weiteren Platinen geschickt. Einen RasPi haben wir nämlich beim Testen, vermutlich durch Rückspannung zerstört! :(

Die Frontlichter sind Nichia NFCWL060B-V2 Chips. Wir haben sie auf Sternkühlkörper geklebt. Die so passive Kühlung reicht aus, die Kühlkörper werden nach ca. einer Minute so warm, dass man sie gerade noch anfassen kann und dann aber nicht mehr wärmer. Die LED Chips werden durch jeweils einen MeanWell LDD-600HW angesteuert, das funktioniert ebenfalls 1A. Die Wandler werden wenn dann nur lauwarm.

Die Rücklichter sind eine Eigenkonstruktion. Zwei Platinen mit jeweils 52 roten und 16 weißen SMD LEDs auf der Vorderseite und eine kleine Ansteuerungselektronik auf der Rückseite. Gesteuert werden die Rücklichter über 3,3V und versorgt über 40V. Als Gehäuse dient ein 3D-Druck, der mit einer Schicht weißem PLA beginnt und dann mit schwarzem PLA das Gehäuse bildet. Die Rücklichter scheinen durch die 0,2mm dünne weiße Fläche diffus durch - sieht cool aus. Wie druckt man mit einem A8 zweifarbig? Erste Schicht drucken lassen, Druck pausieren, Filament wechseln, Druck fortsetzen. :)

Die Unterbodenbeleuchtung ist eine einfache 12V RGB Lichterkette. Die Ansteuerung passiert über eine weitere eigene Platine, die über 3,3V vom RasPi (über die Verteilerplatine) die einzelnen Farben ansteuern kann. Neben den Mosfets, die die Farben schalten sitzt auf der Platine der LM2576HVSX-12, ein DC/DC Buck, der von bis zu 60V auf konstante 12V herunterwandelt. Leider war die Hitzeentwicklung des Bucks vermutlich zu hoch, mittlerweile funktioniert die Unterbodenbeleuchtung nämlich nicht mehr und der Kühlkörper lässt sich kaum anfassen.

Die Soundanlage ist ein kleines aber feines 2.1 System. Zwei alte Chassis aus Uromas altem Radio sind vorne in dem Gehäuse, an dem auch die Frontlichter montiert sind untergebracht. Sie bieten mehr Stereo als gedacht. Für die Tiefen ist in der vorderen Schaltschrankwand ein alter “Visaton WS 13/MRS 13 NG” eingebaut. Der macht seinen Job ausgezeichnet, nur das Gehäuse (der Schaltschrank) unterstützt den Bass natürlich kaum. Da man aber direkt vor dem Tief-/Mitteltöner sitzt, ist der Sound trotzdem überraschend gut. Durch das “falsche” Volumen des Schaltschranks ist in 3m Entfernung vom Kart nichts mehr vom Bass zu hören, man belästigt also niemanden! Wir sagen dazu auch: “It’s not a bug, it’s a feature.” ;)

Als Verstärker dient uns ein tpa3118 2.1. Der ist zwar ziemlich überdimensioniert für unsere Boxen, aber hat eine Einstellbare Trennfrequenz und separate Bass Lautstärke. So konnten wir die zusammengewürfelten Boxen ein bisschen aufeinander abstimmen.

Die Temperatursensoren dienen erstens der Lüftersteuerung im Schaltschrank und zweitens der Überwachung der Akkuzellen. Dazu sind vier Stück im Boden verteilt. Die MCP9808-E/MS geben die Temperatur direkt über einen I²C Bus an den RasPi weiter. Zur Versorgung der Sensoren dient ein TSR 1-2433.

Der 24V Buck, der mehrere Dinge versorgt ist evtl. ein Geheimtipp. Man findet ihn mit dem Suchbegriff “60V 24V 200W Buck” zum Beispiel auf ebay. Bis jetzt macht er seine Arbeit echt ausgezeichnet. Wichtig ist, einen Kühlkörper auf die Rückseite der Platine zu kleben, vor allem, wenn zwischen Eingang und Ausgang eine hohe Spannungsdifferenz erreicht werden soll.

Der 5V Buck versorgt erstmal nur den RaspBerry Pi. An diesem sind aber auch das Display, der Schaltschranklüfter, der CAN Adapter und das Relais Board angeschlossen. Der erste Eindruck der Platine war ganz gut und sie hat auch eine Weile funktioniert. Dann ist auf einmal die Sicherung für den Buck geschmolzen. Am Labornetzteil zeigte sich: Die Platine zieht unbegrenzt Strom, obwohl nichtmal ein Verbraucher angeschlossen ist. Wenn man der Stromstärke freien Lauf lässt, fängt nach kurzer Zeit ein kleiner Chip an zu rauchen, allerdings nicht der, der für das Herunterwandeln verantwortlich ist. Wir hatten einen Kühlkörper auf die Platine geklebt. Dieser wurde nie sonderlich warm. Ich habe die gleiche Platine noch einmal bestellt und hoffe, dass es dann funktioniert oder wir etwas genaueres herausfinden. Der RasPi hat von dem kaputten Buck keinen Schaden davon getragen.

Der Schaltschranklüfter ist ein Nocuta NF-A14 5V PWM. Ein bisschen zu schick eigentlich, aber echt angenehm leise. Er durchlüftet den Schaltschrank sehr gut. Man kann schon bei niedriger Drehzahl am Luftauslass etwas spüren und dazu muss die Luft erstmal um ein paar Ecken und an einigen Platinen vorbeigekommen sein.

Mehrere Relais auf einer Platine von Joy-IT sind dafür da, Signale für den Motor Controller zu schalten. Zum Beispiel für die Fahrt-Freigabe oder den Low-Speed Modus. Man kann natürlich auch Schalter nutzen, um die Signale zu steuern, aber so können wir alles per Touch Display machen ;)