Realisierung des voll elektrisch angetriebenen TrialMog

Schon seit vielen Jahren, ja eigentlich seit Ende der 80ziger, rumort es in meinem Kopf, einmal eine elektrisch angetriebenes Fahrzeug zu realisieren. Die jetzt so langsam in Fahrt kommende Entwicklung in der Automobilindustrie war damals noch kein Thema. Immer wieder kamen diese Gedanken auf, blieben aber eben nur Träume. Kosten, technisch zu erwartende Probleme, fehlende Fertigkeiten etc. es gab genügend Gründe dies bei Träumen zu belassen.

Eine Diskussion in der Unimog-Community im Herbst 2018 brachte mir dieses Thema wieder in den Kopf. Konkret wurden dort verschiedene Ansätze diskutiert und kalkuliert. Auch ich begann mir etwas konkreter Gedanken zu Leistungsbedarf, Batteriekapazität zu machen. In der Diskussion ging es zwar um Unimog 411 aber mein TrialMog ist dazu ja nicht so Grundverschieden. Inzwischen war ja auch die allgemeine Entwicklung erheblich fortgeschritten, neue Batterietypen sind auf dem Markt, kleine Unternehmen bieten Umrüstungen von Old- und Youngtimern an, an denen man sich orientieren kann.

Mittlerweile hatte ich auch günstig ein komplettes Ersatzfahrgestell für meinen TrialMog erworben, auch eine entsprechendes Getriebe UG 1/11 schlummert seit Jahren in der Abstellkammer. Also hatte ich technisch eigentlich alles um darauf ein Elektrofahrzeug aufzubauen ohne das Risiko einzugehen ein funktionierendes Fahrzeug zu kannibalisieren. Natürlich im Hinterkopf, bei Erfolg dies dann komplett in den TrialMog umzubauen. Der Ansatz musste also sein, den Umbau so zu gestalten, dass keine wesentlichen und vor allem keine nicht mehr reversiblen Änderungen am Fahrgestell notwendig werden.

Meine Grundüberlegungen hatten dazu geführt, dass ein 25KW E-Motor in Verbindung mit relativ leichten LiFePo Akkuzellen die nötige Antriebsleistung für den TrialMog zur Verfügung zu stellen und dabei insgesamt nicht schwerer wird als der bisherige Benzinantrieb. E-Motor 85 Kg, Akkus (14 kWh) 110 Kg, Controller und Motorhalterung ca 30 Kg gegenüber Benzinmotor 210 Kg; Tank (gefüllt) 60 Kg, Kühler mit Lüfter und Kühlwasser 20 Kg. Neben dem Antriebsmotor musste aber auch die Lenkung geändert werden. Prinzipiell wäre wieder ein rein mechanische Lenkung, wie beim Unimog 404 serienmäßig verbaut, möglich aber für den Trialsport nicht wirklich praktikabel. Also sollte auch noch eine Umrüstung von der hydraulischen Lenkhilfe auf eine rein elektrische Lenkhilfe realisiert werden. Auch dies im Unimog 404 Neuland. Weil der TrialMog nicht für eine Straßenzulassung vorgesehen ist, musste ich mir über TÜV keine Gedanken machen, wobei ich überzeugt bin, dass bei entsprechender Ausführung auch eine TÜV Abnahme möglich wäre.

In der Saison 2019 machte die hydraulische Lenkung des TrialMog immer mehr Schwierigkeiten, so dass aus dieser Richtung in mir der Wunsch aufkam diese zu erneuern, also warum nicht gleich die Umrüstung auf elektrische Lenkung ausprobieren. So wurde zunächst ein holländischer Umrüstkit von "EZ Electric Power Steering" für die Lenkung bestellt. In der weiteren Diskussion daheim wurde dann das generelle "Go" für das Gesamtprojekt EMog gegeben obwohl mit Kosten von 15.000 bis 20.000 Euro zu rechnen ist. Das Projekt ging dann im Spätsommer 2019 mit der Bestellung von Motor, Motoradapter an das vorhandene Kupplungsgehäuse, und Batterien bei einem lokalen Umrüster von Old- und Youngtimern Firma "Lorey Maschinenbau" in seine Realisierungsphase.

Als Motor wurde ein Luft gekühlter 80V/25KW Asynchronmotor von Linde Emotion vorgesehen. Dieser sollte mit 60 Stück 75AH LiFePo Zellen von Calb betrieben werden. Die Zellen sollten zu einem 2P15S Batterieblock zusammengeschaltet werden um dadurch eine 96V 150AH = 14,4 kWh. Die ausgewählten Zellen bieten bei geringstem spezifischen Gewicht genügend Performance um dem Motor seinen maximal Strom von über 600A zur Verfügung zustellen. Allerdings ist auch zunächst die Batteriegröße zum einen aus Gewichtsgründen aber im wesentlichen aus Kostengründen auf die technische Mindestgröße für den Motor begrenzt. Für den späteren Einsatz im Trial gibt es keine Simulationen und Erfahrungswerte. Es wurde bewusst in Kauf genommen, dass die Kapazität vermutlich nicht für ein komplettes Wettkampfwochenende ausreicht aber genügend Kapazität eben da ist um erste Erfahrungen zu sammeln. LiFePo Zellen wurden ausgewählt, weil diese angeblich nicht das Problem der bei manchen Elektrofahrzeugen verbauten LiIon mit dem thermischen durchgehen und der Brandgefahr haben. Auch ist die Zahl der möglichen Ladezyklen größer. Dafür ist das Leistungsgewicht etwas schlechter.

Den kompletten Umbau wollte ich selbst vornehmen, nur den Motoradapter an das Kupplungsgehäuse und an die bisherige Schwungscheibe/Kupplung ließ ich von dem Maschinenbauunternehmen ausführen. Dies sind Dreh- bzw. Frästeile aus dickem Aluminium für das ich keine derart vernünftig geeigneten Bearbeitungsmöglichkeiten habe. Im Prinzip besteht der Umbau aus drei wesentlichen Abschnitten: Adaption Lenkmotor; Motoradaption an Kupplungsglocke und Fahrgestell; Batteriekasten. Alle Umbauarbeiten wurden zunächst nur an dem Ersatzfahrgestell durchgeführt. So bleibt der TrialMog zunächst unberührt, falls sich im Projektverlauf unbedachte Schwierigkeiten ergeben sollten.

Lenkung

Der Lenkungskit besteht aus dem eigentlichen Lenkungsmotor mit Schneckengetriebe, welcher mittels zweier Schweißadapter in die Lenkspindel zwischen Lenkrad und dem mechanischen Lenkgetriebe eingesetzt wird, und dem zugehörigen elektronischen Steuergerät.

Zunächst musste eine ungefähre Position für den Lenkantrieb auf der Lenkspindel festgelegt werden. Zum einen sollte der Lenkantrieb auf Grund seines Gewichtes so tief wie möglich angebracht werden zum anderen darf er aber den Fußraum im Bereich der Pedale nicht einschränken um die Bedienung der Pedale ungehindert zu zulassen. Klar ist, er muss im Fußraum unterhalb des Armaturenbrettes eingesetzt werden. Klar ist auch, dass die Lenkspindel und das Mantelrohr insgesamt gekürzt und in zwei Teilbereiche oberhalb und unterhalb des Lenkantriebes aufgeteilt werden müssen. Aus dem Mantelrohr muss im Prinzip die Höhe des Schneckengetriebes zwischen den Flanschen entfernt werden. Aus der Lenkspindel selbst ist zusätzlich auch noch der Platzbedarf der Schweißadapter heraus zu nehmen. Daher kommt es bei dem ersten Aufschneiden des Mantelrohres und später der Lenkspindel noch nicht so sehr auf das exakte Maß an.

Dadurch, dass die Schweißadapter, vor allem der untere, relativ lang sind, konnte probeweise die Einbausituation des Lenkantriebes im Führerhaus des TrialMog simuliert werden und ein erster Anhaltspunkt für das Festlegen der Trennstelle des Mantelrohres gewonnen werden.

Das Mantelrohr wurde zunächst etwas unterhalb der Mitte getrennt, dies entspricht einer Position knapp unterhalb des Armaturenbrettes. Somit blieb ein abgeschnittenes Restrohr übrig , welches ausreichend ist, selbst wenn die Antriebseinheit nicht ganz bis zum Armaturenbrett reicht. Diese Trennung erlaubt jetzt noch die Antriebseinheit über einen relativ großen Bereich einzusetzen, weil ja aus den beiden Teilstücken mindestens die Höhe des Lenkgetriebes noch entfallen muss. Tatsächlich sogar noch mehr als Lenkgetriebe, denn zumindest die Klemmschellen der Schweißadapter sind vom Außenradius größer als das Mantelrohr und hierfür muss noch eine spezielle Adaption gefunden werden.

Der Bericht wird noch fortgesetzt

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