Kontakter till bakre batterilådan

Två elektroniklådor och lite orange sprayfärg gjorde kapslingen till kontakterna som skall sitta i den bakre batterilådan.
Dessa kommer att monteras i den undre delen av lådan, men sticka upp i utrymmet för fläktarna. Dvs den lutande delen av lådan som ligger närmast plåten in till ryggstöden.
-omöjligt att förklara inser jag, men förhoppningsvis kan några bilder i kommande inlägg bättre visa vad jag menar. Men tanken är att ha alla kontakter infällda i batterilådan så inget sticker ut eftersom hela batteripaketet monteras underifrån genom fästramen som sitter i karossen.

Till vänster kommer HV800-kontakten att sitta. Den ansluts sen till främre batteripacket och elmotorinvertern.

utsida box för HV800-kontakt

baksida box för HV800-kontakt, här syns även den lilla kontakten för Interlock

Till höger i bagageutrymmet kommer boxen med HVMSD (servicebrytaren) samt en 16-polig cirkulär kontakt till främre batteripaketet.

Servicebrytaren är tillverkad av två SB120-kontakter från ANDERSSON POWER PRODUCTS , där den ena försetts med ett rött plasthandtag och en kabel mellan de två terminalerna.

Jag var tvungen att tillverka en liten distans i uretan-plast för att fixera kontakten inne i lådan. Uretan är ett himla trevligt material att arbeta i.

Slutlig svetsningen av batteriram

Ramen som håller det bakre batteriet har svetsats klart och försetts med lite svart färg nu.

Ramen är gjord av 2mm fyrkantsprofil 40x20mm ställd på högkant för största hållfasthet.
Den är svetsad i hundkojans original-bakram.
Det bakre batteripaketet kommer att monteras underifrån och sedan bultas i denna ram.

Test av elektroniskt växellägesinterface

Nu är interfacet klart.

Mjukvaran har anpassats lite till för att göra den mer robust.
1) Analogsignalen från vinkelgivaren som skall sitta på växelarmen samplas 10 ggr, lägsta och högsta värdet kastas och medelvärdet av de resterande 8 samplena används som värde.
2) Ett skydd mot att signalen felaktigt skulle kunna hoppa två vaxellägen är också implementerat.

Här är en liten film som visar kalibreringen av växellägena:

Och här en lite test av lägena och i slutet en "out-of-range"-detektering.

De fyre gula lysdioderna till höger visar status på interfacets utgångar. Dessa signaler läses av elmotorinvertern och omvandlas till växelläge....

Elektroniskt växellägesinterface

Vad kan vara bättre en regnig semesterkväll än att få konstruera en elektronisk del till Elkojan. Nördigt, hmmm, ja!
Denna gång är det ett interface för att omvandla en analog signal från en vinkellägesgivare fäst på växellådans växelväljararm till fyra digitala ingångar på elmotorinvertern.

Jag har lite förkärlek till Microchips 8-bitars mikroprocessorer, så ett gammalt demokort med en PIC18F2585 fick duga till detta interface. Det visade sig att det nu finns en gratis utvecklingsmiljö MPLAB-X att ladda ner till Win, MacOS och Linux. Fint!

Underbara MPLABX

Installationen var smärtfri och snart var jag igång med ett "Hello World" exempel kopplat till programmerings- och debug-interfacet PICkit3. Fast det var "BLINK" ett hysteriskt blinkande av en lysdiod på kortet, haha!

Förutom det 28-pinnars demokortet så är det faktiskt inte så många fler komponenter.

En vettig 5V spänningsregulator behövdes, här fick det bli en L387 som lämpar sig väl när det gäller 12V-omvandling i bil-miljö. För att driva utgångarna tänkte jag att en klassisk array driver, ULN2003, funkar nog. 5st 12V lysdioder för att visa växellägena: P, R, N, D och E samt en för att indikera fel (om givaren hoppat loss eller om någon av dess tre anslutningar lossat). Förutom detta sitter det en tryckkontakt för att kunna hoppa in i kalibrerings-mode och lära upp växellägena. Mikroprocessorn har inbygd RC-oscillator, så någon kristall behövs inte. Denna applikation ställer inga högre krav på tidsnoggrannhet.

L387A och ULN2003

Applikationen läser kontinuerligt den analoga spänningen från givaren. Denna är mellan 0,5 och 4,5V för 90grader rotation. Om spänningen är utanför dessa gränser tänds en felindikering på interfacet och N (Neutral) väljs som aktiv växel. Mellan P och E är det 70grader, vilket borde fungera att fånga upp med givaren.
Kalibreringsläget kommer man in i om en knapp på interfacet hålls inne samtidigt som tändningen slås på. Lysdioderna blinkar för att visa kalibrerings-mode och sen samlas värden in för P-läget följt av de andra lägena med ett par sekunders mellanrum. Tanken är att "jucka"lite lätt med växelväljaren i varje läge för att hitta min/max positionen. Fyra värden(positioner) mellan de verkliga växellägena sparas sen undan i EEPROM som nivåer för lägesdetekteringen.

Skärmdump från kodandet av interfacemjukvaran

 Mer om elektroniken och test av interfacet kommer...

Kylkanal i batteri

Varför kan inte jag åka elbil, jo för jag är inte klar än. Men det blev byggt lite på bakre batteripaketet i alla fall .

Svetsskarvar är tätade med PUR-lim och självhäftande skumplastprofiler har monterats för att täta kring luftkanelen mellan botten och batterimodulerna.Luften kommer att pressas ner till vänster via en plastkanal och sen vidare till alla moduler.

Här är det vita plaströret 50x110mm (någon luftkanal som jag hittade på Hornbach) som leder luft från den övre delen av batteripaketet ner till den undre.

Röret har en 20mm öppning i botten som leder luften till modulplanet.

Slitsarna är placerade symmetriskt för att passa alla fem moduler.

Modulgolv, luftkanal och de fem modulerna på plats.

U-profilerna monterade med insex-hylsor till dragstänerna verkar hålla ner modulerna fint. Profilern har två hål för varje modul som även säkrar dessa i sidled.

En 2mm polykarbonatskiva är monterad på varje långsida för att skydda de två yttersta modulerna från att dragstängerna skaver in i cell/cellgruppsterminalerna.

Här kommer kylkanalen upp i den övre delen av batteripaketet.

Fastsättning av batterimoduler

Hur får man fast batterimodulerna i batterilådorna?

Det skall ju helst vara lätt att montera och demontera samtidigt som modulerna måste sitta säkert.
Säkert med tanke på vibrationer och G-krafter vid en eventuell krock. Tillräckligt isolerade ytor runt cell- och modulterminaler samt internt HV-kablage.

De undre modulerna i den bakre batterilådan hålls fast av dragstänger som är förankrade med fästöron i plåtlådans botten. I överkant sitter gängade hylsor genom en U-profil som håller modulerna.

Övriga moduler får samma typ av U-profil men ett plåtband istället för gängad stång pga. det snåla utrymmet.

Tyco HV800

Min första ide om att ha kontaktering i den undre bakre batterilådan har strukits med tanke på svårigheten att få lådan tät mot vatten och smuts. En placering inne i bagagerummet känns säkrare.

HV-kontakt för anslutning vidare bort till det bakre batteriet och elmotorinvertern är på plats i det främre batteriet. Alltid något.

Främre- och bakre batteri har också försetts med aluminiumvinklar för att säkra modulernas placering/rörelse i sidled.

Resterande garagetid ägnades åt att fundera ut lämpligaste kraftkabeldragning i batterierna.

Bestyckning av främre batteripack

Äntligen lite garagetid igen. Nu var fokus att svetsa klart bakre undre lådan samt att fundera ut en bra fastsättning av batterimodulerna i lådorna. Metoden blir nog att fixera dessa med någon ram och stålband som pressar dessa mot lådan.

I ett försök att få samtliga batterilådor så täta som möjligt kommer dessa att ha en täningslist i alla skruvförband och PUR-lim (polyuretanlim) till alla svetsskarvar och nitförband.

En snabb provmontering av de tre modulerna i främre batterilådan fick avsluta kvällen.

Nästa gång blir det förhoppningsvis provmontering av drivaxlarna.

SFRO

SFRO (Sveriges Fordonsbyggares Riksorganisation) har nyligen gett ut ett komplement till deras bok för ombyggda fordon för att nu även täcka in el-och hybridfordon.

Jag har försökt att lista viktiga punkter att tänka på och vad som gäller för denna Elhundkoja:

Besiktningspunkter

Energilagret (batteriet)

• Celltyp: LiFePO4. 2700 st cylindriska 26650 celler från A123.
• Elektronisk övervakning: BMS:et övervakar samtliga cellgrupper m.a.p. över- och underspänning, batteriets laddning- och urladdningsstöm och modulernas temperatur. Om någon av dessa monitorer detekterar ett fel öppnas batteripaketens kontaktorer.
• Skydd mot oavsiktlig beröring: alla batteripaket är kapslade och alla HV-kontakter är framtagna för syftet.
• Övervakning av isolationsnivå och kortslutningsskydd: Isolationsresistansen mellan HV+ mot chassi och HV- mot chassi övervaks kontinuerligt av BMS:et. Om resistansen blir för låg öppnas batteripaketens kontaktorer. Gällande kortslutningsskygg så har batteripaketet batteriet designats med 3 nivåer av säkringar: cellgruppsnivå, modulnivå och två huvudsäkringar.
• Tekniska data för kontinuerlig drift: spänning: 360VDC, ström: 150A, energi: 16kWh och C-rate: 3C

Kraftelektroniken

• Passiv urladdning: ner till lågspänning (<60 vdc) snabbare än 5 min. 
• Temperaturövervakning: elmotorn har två temperatursensorer och motorinvertern likaså.
• Kabeldimension: 25 mm2
• Färg på kablage som tillhör elektriskt traktionssystem: oragne
• Förankrat och skyddat kablage: dragavlastare på kablage och kablage skyddat i kardantunneln.

Säkerhetssystem

Servicefrånskiljare

• En HVMSD i varje batteripaket. En i främre och en i det barkre.

Nödstopp

• Ett ”nödstopp”som bryter kretsen till energilagringen sitter på instrumentpanelen.
• I serie med denna nödstopp sitter även en krock-switch som öppnar vid en eventuell kollision.

Provmontering av främre batteripack

Det främre batteripaketet vilar på subframens stötdämpar-torn, eller skall man säga gummikonstorn? Packets baksida förankras med två M8:or eller M10:or mot torpedväggen.

I framkant har jag tillverkat ett fäste som sitter i växellådsfästet.

Bestyckning av bakre övre batterilåda

Bak- och undersida är tillverkade i ett stycke 2mm plåt (Aluzink). 4st datorfläktar kommer att cirkulera luft genom de 4 liggande batterimodulerna i övre lådan, ner till andra 5 modulerna i den under lådan. Lexan-kåpan fästs med ett antal M5-skruvar i blindmuttrar.

Här är två av de fyra 140mm fläktarna monterade i lådan. Även dessa hål stansades ut under tillverkningen. PTP gjorde ett utomordenligt jobb med sin stansmaskin, det blev verkligen millimeterprecision. 

Batterimodulerna kommer att placeras lite till höger för att ge plats åt en luftkanal på vänstersidan samt eventuellt de två "TYCO Kilovac"-kontaktorerna, om dessa inte hamnar i den undre lådan. Vi får se vad som blir lämpligast.

Batterilådor hämtade från PTP

Oj, vilket resultat. Jag visste inte att det gick att få en sådan grym precision på lådorna som beställdes av PTP.

Helt underbara bockningar med små radier både i plåten och i plasten.

Måste säga att jag är imponerad av arbetet som Patrik på Partille Tillverkning & Prototyp AB fick till.

Underdelarna är tillverkade med en stansmaskin (i bakgrunden på bilden) av 2mm AluZink och de transparenta plast-överdelarna i 3mm Makrolon.

Och Benny, stort tack för all hjälp med caddandet.

Svårt att hålla sig hemma nu när lådorna väntar på bestyckning och montering i bilen.

Och här det slutliga resultatet …

Notera, konstnären vet att elbilar har inget avgasrör!