Prof. J. Walter - Informationstechnik, Mikrocomputertechnik, Digitale Medien Ausgewählte Lösung
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eRikscha eMotor
Wintersemester 2020
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Ausgewählte Lösung

Für die Realisierung des E-Antriebs für die eRikscha wurde auf ein Nachrüstsatz bestehend aus einem 250 W Frontnabenmotor, einer 36V 15 Ah Batterie, einem Controller (Motorregler), einem Tempomat (Bedieneinheit), einem Doppelhall Sensor und einem Gasgriff vom Hersteller Radkutsche GmbH zurückgegeriffen.

Folgende Komponenten wurden von der Radkutsche GmbH geliefert:


eZee Frontnabenmotor



Akku & Halterung



Controller



Doppelhall Sensor mit Magnetscheibe



Gasgriff & Tempomat

Einbau
Für den Einbau konnten alle Einzelteile unabhängig voneinander montiert werden. Die einzigen Restriktionen waren die Kabellängen der Teile.

Der Gasgriff, der für die Anfahrhilfe der Rikscha bis 6 km/h dient, sowie der Tempomat, der den Unterstützungsgrad des Motors und Batteriestand anzeigt, wurden an das Lenkrad befestigt.


Einbau Gasgriff


Einbau Tempomat


Die Halterung des Akkus wurde hinter der Sattelstütze auf das MiniTec Profil verschraubt. Wichtig war hierbei, dass ca. 10 cm nach vorne frei gelassen wurden, damit der Akku auf die Halterung geschoben und wieder zum Laden entfernt werden kann.


Batterie

Zum aktuellen Stand (17.11.2020) konnten die restlichen Komponenten (Motor, dh-Sensor und Controller) noch nicht angebaut und das System noch nicht in Betrieb genommen werden, da in der Lieferung Verkabelungen und Befestigungsmaterialien fehlten. Diese werden in der Folge noch eingebaut und das System in Betrieb genommen.


Stand 24.11.2020:
Das Kabelstück zur Stromversorgung zwischen Batterie und Motor-Controller wurde von der Radkutsche GmbH nachgeliefert. Die passenden Befestigungsschrauben für den Einbau des Motors waren indes leider nicht beigefügt (es wurden nochmals Befestigungsschraube und Befestigungsmaterialien für die rechte Seite, statt für die linke Seite geliefert). Für den provisorischen Aufbau und ersten Test aller Komponenten konnte uns die Werkstatt bei RAD&TAT Fahrradhandlung GmbH mit einer passenden Mutter zur Befestigung der linken Seite der Vorderradachse an der Gabel aushelfen. Die original Befestigungsschraube wurde jedoch auch nochmals bei der Radkutschen GmbH zur Nachlieferung angefragt.

Für den Einbau des Doppelhall Sensor und der zugehörigen Magnetscheibe am Tretlager hinter dem Umwerfer-Zahnrad der Tretkurbel musste eine Fachwerkstatt aufgesucht mit dem geeigneten Spezial-Werkzeug für die Demontage der Pedale und des Tretlagers aufgesucht werden. Bei der RAD&TAT Fahrradhandlung GmbH und Herrn Stürmer konnte uns hierbei geholfen werden. Bei der Demontage und dem Einbau der Komponenten stellte sich hier heraus, dass das Tretlager falsch herum (seitenverkehrt entgegen der Vorgesehenen Einbaulage) eingebaut wurde. In den nachfolgenden Bildern sind der IST- und SOLL-Verbauzustand des Tretlagers zu sehen:


IST Einbaulage des Tretlagers
(Draufsicht von rechts vorne, Antriebsseite des Kettentriebs an der demontierten Tretkurbel)


SOLL Einbaulage des Tretlagers
(Draufsicht von rechts vorne, Antriebsseite des Kettentriebs an der demontierten Tretkurbel)

Der Sitz des Tretlagers (Aluminium-Eigenkonstruktion) muss hierfür nochmals neu konstruiert werden damit eine Ordnungsgemäße Einbaulage des Tretlagers sichergestellt ist. Würde dies nicht getan könnte sich das Tretlager während der Fahrt durch die Pedalkräfte und Tretbewegung des Fahrenden aufdrehen. Dieses Problem wurden Prof. Walter und Bilge Kagan Gökce aufgezeigt und kommuniziert, sodass im weiteren Schritt hier nochmals Neukonstruktionen zu tätigen sind. Seitens der RAD&TAT Fahrradhandlung GmbH hatte man uns auch angeboten für weitere Aufbauten und Montagen wieder vor Ort zu kommen und vor der finalen Inbetriebnahme einen kurzen Fahrzeugcheck durch das dortige Fachpersonal durchführen zu lassen.


Einbau der restlichen Komponenten

Bei dem Einbau des Doppelhall Sensors ist zu beachten, dass der Sensor an der rechten Seite des Tretlagers angebracht werden muss. Zudem muss der Sensor(schwarze Seite) zu der Kette zeigen. Zum Einbau muss das komplette Tretlager ausgebaut werden, sodass der dh-Sensor darauf geschoben werden kann und zwischen Rahmen und dem Überstand des Tretlagers eingeklemmt wird. Danach wird die Metallscheibe auf die Achse des Tretlagers geschoben (Der Sensor darf die Metallscheibe nicht berühren!).


Doppelhall Sensor mit Magnetscheibe


Der Controller (Motorregler) wurde zwischen Gabel und Tretlager auf das MiniTec Profils geschraubt. Zur Befestigung wurde ein 3D-Halter gedruckt (siehe Mechanik).


Controller


Zur Montage des Vorderradmotors wurde die das alte Rad entfernt, Reifen, Schlauch und Bremsscheibe ausgetauscht (die Bremsscheibe wurde nach Herstellervorgabe mit entsprechendem Drehmoment am Radnabenmotor angeschraubt) und mithilfe der mitgelieferten Befestigungskomponenten (Abstandhalter, Unterlegscheiben, Sicherheitsscheiben, Drehmomentstütze und Muttern) wieder angebracht. Mehr Informationen dazu in der Bedienungsanleitung.


Frontnabenmotor


Verkabelung und Inbetriebnahme des Systems

Nach Montage sämtlicher Komponenten wurden alle Steckverbindungen gesteckt (Siehe Schaltplan).
Die Verkabelung wurde in die vorhandenen Kabelführungen und Kabelkanäle verlegt und durch Klebesockel zusätzlich am Rahmen geführt. Anschließend wurde das System erstmalig in Betrieb genommen und alle Systemfunktionalitäten im Stand bzw. durch einen kurzen Testfahrbetrieb geprüft (Achtung: Zur vollständigen Herstellung der Fahrbereitschaft der eRikscha sind nachfolgende allgemeine Arbeiten gemäß Kapitel Weiterentwicklungen und die Prüfungen hinsichtlich der Zulassung (TÜV-Team) vorzunehmen).


Gesamtsystem Antriebsstrang



Detailansicht Tempomat (Einstellung Unterstützungsstufe)



Detailansicht Batterie mit Systemschalter



Für die Bedienung und Wartung des E-Antriebssystems sind die detaillierten Angaben gemäß der Bedienungsanleitung der Radkutsche GmbH zu entnehmen.




  Mit Unterstützung von Prof. J. Walter Wintersemester 2020