Van koper naar bewegingVooronderzoek Elektroaandrijving & Elektronica

Vooronderzoek Elektroaandrijving & Elektronica

Klas: atr1dSub-groep elektrische aandrijving:Rishently Zink 0859666Thomas Neibauer 0885391Rewien MalahaMitchell Quak 0878334

Projectbegeleider: B.BoukariAutotechniekHogeschool RotterdamRotterdam, october 2013

Voorwoord

De subgroep waarin in dit rapport naar wordt gerefereerd is de subgroep die verantwoording neemt voor de elektrische aandrijving en overige elektra van het eindresultaat, de “Funcar” die geproduceerd door de gehele projectgroep.

Deze subgroep bestaat uit een aantal projectleden, geheten Mitchell Quak, Rewien Malaha en Thomas Neibauer onder leiding van de subgroepleider , Rishently Zink. Deze projectleden verrichten deze werkzaamheden in opdracht van de Hogeschool Rotterdam. Het zijn eerstejaars studenten die de opleiding Autotechniek volgen.

De betreffende subgroep is verantwoordelijk gesteld voor onder andere het opstellen van het rapport voor het vooronderzoek. De relevantie hiervan is het informeren van de gehele projectgroep en projectbegeleiders over de te verrichten werkzaamheden van de subgroep. De inhoud van het rapport betreft een groslijst met mogelijkheden en een keuzematrix met een toelichting van de gekozen opties. Tevens bevat het rapport nog enkele bijlagen en notulen, agenda’s en een logboek.

Rotterdam, 14 oktober 2013.

Rewien MalahaThomas NeibauerMitchell QuakRishently Zink

Samenvatting

In het verslag hebben wij als subgroep samengesteld wat wij tijdens het vooronderzoek gedaan hebben. Zo hebben wij een logboek verwerkt in het verslag. Hierin is duidelijk te zien wat iedereen gedaan heeft en hoeveel tijd er aan besteed is. Ook hebben wij een keuzematrix gemaakt van de verschillende motoren waaruit is gekomen dat wij een 4 kilowatt aandrijfsysteem gaan bouwen. Samengevat zijn we tot een aandrijvingsysteem gekomen die bestaat uit de volgende onderdelen: batterijen, zekering, schakelaar, spanningsmeetpunt, motorcontroller, elektromotor en een killswitch(dodemansschakelaar).Tevens is er een agenda aanwezig in het verslag waaruit duidelijk op te maken is wat er gaat gebeuren de komende weken. Het rapport is geschreven om duidelijkheden te creëren van wat wij tot nu toe hebben gedaan en de komende weken gaan doen.

INHOUDSOPGAVEInleiding Blz 1

1. Beschrijving van de opdracht Blz 2

2. Keuzematrices Blz 3

Keuzematrix 1

Keuzematrix 2

3. Specificaties van de motorkeuze Blz 4

4. Risicoanalyse Blz 5

5. Logboek Blz 6

6. Agenda Blz 7

7. Conclusies Blz 8

8. Bronvermeldingen Blz 9

9. Bijlagen

Bijlage aandrijving Blz 10

Bijlage dashboard Blz 11

-1-

InleidingVoor de opleiding Autotechniek aan de Hogeschool Rotterdam worden alle klassen van het eerste leerjaar de opdracht gegeven om gedurende het gehele jaar te werken aan het Funcar Project. Voor dit project zijn alle studenten opgedeeld in zogeheten subgroepen. Om de gehele productie van de auto te dekken zijn de verschillende aspecten van de funcar verdeeld over subgroepen. Binnen deze subgroepen is informatie verzameld over het topic van de subgroepen, welke ook frequent binnen de gehele projectgroep gepresenteerd worden. Gedurende het hele jaar werken de subgroepen aan de verschillende aspecten, zodat aan het eind van het jaar alle onderdelen gecombineerd kunnen worden, met een volledig uitgewerkte funcar als resultaat. Als afsluiting van het project wordt aan het eind van het collegejaar de funcar getest en wordt er gestreden met de andere klassen. Tevens is er een jury aanwezig welke de funcar zal beoordelen op verschillende punten.

De betreffende subgroep heeft het topic ‘elektrische aandrijving en overige elektra’ voor haar verantwoording genomen. Dit topic is een veelomvattend onderwerp waarbij veel deelonderwerpen komen kijken. Eén van de voornaamste taken van de subgroep is het bouwen of verzorgen van een elektronisch aangedreven motor, die ervoor zal zorgen dat de funcar uiteindelijk ook zelfstandig rijdt. Een andere belangrijke verantwoordelijkheid is het verzorgen van de gehele elektra in de funcar, dit betreft de verlichting, het dashbord en bekabeling. Naast de hoofdtaken zijn er nog overige verantwoordelijkheden die de subgroep vanzelfsprekend op zich moet nemen. Een voorbeeld hiervan is de veiligheid van het voertuig, welke bij het productieproces voorop zal staan. Om de gehele productie mogelijk te maken is een mogelijkheid om gebruik te maken van sponsoring.

In dit rapport zal verder op het onderwerp in worden gegaan, door middel van een groslijst met mogelijkheden en een keuzematrix met gekozen opties zullen we het onderwerp duidelijk in kaart brengen. Tevens wordt er voor tijdsspecifieke gegevens, de evaluatie en afspraken verwezen naar de bijgevoegde bijlagen.

-2-

1. Beschrijving van de opdrachtIn dit hoofdstuk volgen het deelonderwerp beschrijving van opdracht en de onderzoekswijze, zodat u een idee krijgt van wat het deelproject inhoud en hoe wij de taak hebben aangepakt

Beschrijving

De opdracht is dat wij als subgroep moeten zorgen dat wij, binnen een voorafbepaalde tijd en middelen, zorgen dat we een werkend elektrisch aangedreven systeem hebben. Naast de elektromotor moeten wij ook een verlichtingsysteem en een dashboard voor elkaar krijgen. Wij zijn vrij om eigen middelen te zoeken en ons eigen onderzoek te verrichten. Het elektrisch aandrijvingsysteem moet voldoen aan de eisen die gezamenlijk in de klas zijn vastgesteld. Het systeem moet de funcar zelfoplaadbaar zijn, het moet minimaal 20 km/u kunnen behalen en een actieradius van ongeveer 40 km haalt.

Onderzoekswijze Eerst heeft iedereen voor zichzelf een beetje onderzoek gedaan en informatie vergaard. Wij hebben gezocht op forums, youtube, google, wikipedia. Uit al deze onderzoeken hebben we één conclusie getrokken. Daar hebben we ons in verdiept en hierop is ons concept gebasseerd. Er is een taakverdeling tot stand gekomen die wordt uitgevoerd. Voor de beurs hebben we een tekening en tekst document voorbereid, om onze gegevens te kunnen laten zien en om advies te vragen aan professionals. De volgende stap was het samenstellen van ons vooronderzoek document. Met deze informatie werken wij verder aan ons systeem.

-3-

2. Keuzematrices

Deze keuzematrices geven een beknopt beeld van de belangrijkste eisen die wij hebben gesteld aan onze keuzevraagstukken. Ook kan u zien welke waardes wij hebben toegekend aan deze eisen en het alternatief dat het hoogst gescoord heeft. Met dit concept werken wij ook verder aan ons project. Volgens de keuzematrices hebben wij beslist dat we het systeem zelf gaan bouwen en dat het een systeem wordt met en 4 kW elektromotor.

Keuzematrix 1: Gaan we het concept kopen of bouwen ?

Voordelig

Kwaliteit

Realiseerbaar

Aandrijving Totaal

Zelf maken 4 3 4 4 75,00%Kopen 2 5 2 5 70,00%

* beoordeling van 1 t/m 5 in vergelijking met elkaar.

Keuzematrix 2: Wat voor motor wordt het ?

verkrijgbaarheid

Snelheid Prijs

Accu's (50 km)

Gewicht Totaal

4 KW Motor 5 3 5 4 4 84%5 KW Motor 5 4 3 3 3 72%6 KW Motor 4 5 1 2 2 56%

* beoordeling van 1 t/m 5 in vergelijking met elkaar.

-4-

3. Specificaties van de motorkeuze

De elektromotor die de subgroep heeft uitgekozen is een kleine, licht van gewicht en vermogende elektromotor (zie foto hieronder). Bij een gewicht van maar 23kg en de afmetingen op schaal 1:15 cm (zie foto) is het een mooie combinatie voor onze funcar. Tevens is hij geschikt voor kleine projecten zoals aangeduid op de foto, Go Kart, Scooters en dergelijke.

F=Frol + Flucht Cw=0,3Flucht=Cw x A x p x (ΔV)2/2 frol=0,145Frol=frol x m x g m= 500KgFlucht=0.3 x 1.5 x 1.27 x (5,56)2/2 A=1,5 Flucht= 8.82N p=1,27Frol=0.145 x 500 x 9.81 v=5,56 m/sFrol=711.2NFtot= 711.2 + 8.82Ftot= 720NP= F x VP= 720 x 5,56P=4000WP=4kWBron: http://www.idtechnology.nl/?nr=60

-5-

4. Risicoanalyse

Om ons product zo goed mogelijk te kunnen ontwikkelen en om fouten te voorkomen hebben we een risicoanalyse gemaakt om duidelijk weer te geven waar we rekening mee moeten houden om tijd en middelen te besparen. Risico’s aan het totale project zijn niet weergegeven vb: tijdsgebonden risico’s , mankracht, middelen etc.

Risicobeschrijving Naam Beschrijving maatregelTijdens het rijden mag er geen water op de elektrische componenten komen.

Waterschade De elektrische motor afsluiten van mogelijke water toetreding

Niemand mag gewond raken tijdens de werkzaamheden aan de funcar.

Kortsluiting Bekabeling goed verleggen en aansluiten met sterke zekeringen

Mensen kunnen door een stroomschok geraakt worden als de bekabeling niet goed is verlegd, kan gevaarlijke situaties opbrengen.

Stroomschok Goed isoleren van de componenten tegen schokken

De elektro motor mag niet onder belastende hitte opengesteld worden, dat brengt schade aan de componenten.

Oververhitting Juiste plaatsing van de motor in het chassis

Het is niet handig als de motor niet makkelijk toegankelijk geplaatst word in het chassis voor toekomstige werkzaamheden en vervangen van onderdelen.

Toegankelijkheid Juiste plaatsing van de motor in het chassis

De funcar moet niet stil blijven staan omdat de motor niet genoeg vermogen levert om het voertuig vooruit te krijgen.

Vermogen Het juiste vermogen uitrekenen voor de funcar

-6-

5. LogboekLogboek van onze individuele medewerking in dit project. Hier is te zien wat, wie, wanneer en hoeveel uur wij afzondelijk hebben besteed aan dit project tot nu toe.

Datum Aantal uur Wie Taak23-9-2013 2 Rishently onderzoek doen23-9-2013 2 Thomas onderzoek doen23-9-2013 2 Mitchell onderzoek doen30-9-2013 0,5 samen risicoanalyse maken30-9-2013 0,5 Mitchell onderzoek naar vermogen30-9-2013 > 0,5 Rewien schakelschema systeem maken7-10-2013 > 0,5 Rishently bestand beurs samenstellen7-10-2013 3 Rishently voortgangsverslag maken7-10-2013 0,5 Rishently logboek maken7-10-2013 0,5 Mitchell keuzematrix gemaakt

14-10-2013 4 samen aan vooronderzoek werken14-10-2013 1 Thomas inleiding14-10-2013 1 Thomas voorwoord14-10-2013 0,5 Mitchell samenvatting14-10-2013 0,5 Rishently conclusies14-10-2013 0,5 Rishently Agenda14-10-2013 0,5 Rewien inhoudsopgave17-10-2013 4 samen samenstellen van verslag

-7-

6. AGENDAProject Elektro 1e bijeenkomst We moeten de eisen vaststellen aan ons systeem en een beetje onderzoek doen op de aandrijving. Huiswerk week 1: informatie opzoeken over de elektrische aandrijving en gevonden bronnen meenemen.

2e bijeenkomst We moeten alle componenten van het systeem vaststellen en analyseren en we moeten nog beslissen wat nog meer in het gehele systeem moet komen om het compleet te maken.Huiswerk week 2:Meer onderzoek doen en bronnen meenemen, schakelshema maken van alle elektrische componenten, elektroaandrijving , dashboard en overige.

3de bijeenkomst:We gaan bepalen hoe we de ecobeurs aan gaan pakken en de schakelschem’s bestuderen zodat we advies kunnen vragen aan mr.Theinert

4de Bijeenkomst We gaan beginnen met werken aan ons vooronderzoekverslag.

-8-

7. Conclusies

Week 1:Conclusie: Een elektrische aandrijving is best simpel. Het simpelste model heeft een beperk aantal basiscomponenten.De hoofdonderdelen: motor, batterij, elektrische schakeling Systeemeisen: het moet,-een killswitch bezitten voor veiligheid, zekering in de schakeling ter bescherming van het systeem, vermogen kunnen regelen bij het pedaal, zelfoplaadbaar zijn, licht en compact zijn, bepaalde afstand kunnen afleggen, bepaalde snelheid kunnen halen.

Week 2:Conclusie: Wij zijn achter de motoronderdelen gekomen voor het systeem

Batterij: als spanningsbron.Zekeringen: bescherming van de elektrische schakeling Killswitch: ter veiligheid voor noodgeval.Contact: werkt als relais om hel complete schakeling te sluiten Current shunt: contactpunt waar spanning makkelijk gemeten kan worden.Motorcontroller: dit is een schuifweerstand of spanningsregelaar die signalen van het gaspedaal omzet in eeb bepaalde spanning.

Dashboard zal bevatten: aan/uitknop, startknopje, kilometerteller, lichtschakelaar, accumeter, olietemperatuur, toerentalmeter, toeter, killswitch.

Overige elektronica: Voor/achter verlichting

Week 3:We hebben de risico analyse van de elektro aandrijving opgezet. En we hebben een schakelschema( basis ) gemaakt voor ons concept zodat we advies kunnen vragen hierover.We zijn naar de beurs gegaan om mogelijk een sponsor te vinden en om informatie te vergarenSamen hebben we besproken hoe wij de Eco-beurs gan aanpakken om zo veel mogelijk profijt uit de beurs te halen.We hebben en document opgesteld om ons idee te presenteren.

Week 4:Conclusie: voor een massa van 500kg hebben we een motor nodig van ongeveer 4 a 5 Kw. Onze schakeling is compleet en correct. We hebben voor vragen een e-mail adres van iemand van tu-delft. Verschillende folders ter informatie hebben wij gekregen

-9-

8. Bronvermelding & literatuurlijstElektromotorBron: http://www.idtechnology.nl

http://www.youtube.com/watch?v=dFWEc7Ytq44http://en.wikipedia.org/wiki/Electric_car

afbeelding voorbladbron: http://sci-toys.com/scitoys/scitoys/electro/electro2.html

-10-

9. Bijlages

In deze bijlages wordt weergegeven wat wij met onze brainstormsessie en de individuele onderzoek bereikt hebben. We hebben de belangrijkste onderdelen van een elektroaandrijvingsysteem geanalyseerd en weergegeven gebaseerd op onze eisen. Verder hebben ter verduidelijking het dashboard weergeven met alle bronnen waarvan de signalen komen(niet wat er op het dashboard komt te staan).

BIJLAGE 1, concept aandrijvingsysteem

SCHAKELSCHEMA ELEKTROMOTOR

Batterijen Zekering

Schakelaar Spanning shunt

Motor controller

Elektro motor4 Kw

sleutelschakelaar

-11-BIJLAGE 2, concept dashboard

DASHBOARD

DASHBOARD

Spanning shunt

Krukas

Elektomotor/Brandstofmotor

Toeter

Elektrisch systeem

Starter

Batterijen

Verlichting

Olietank