RX-PHANTOM-ET

Energie- & Elektrotechnik
Projektteam
Mattia Senoner

Projektidee

Das intelligente Go-Kart mit Doppel-Antrieb
Wir haben ein klassisches Benzin-Go-Kart in ein modernes Hybrid-Fahrzeug verwandelt! Das Kart hat nun zwei Herzen: den normalen Benzinmotor und einen starken Elektromotor. Damit beide perfekt zusammenarbeiten, haben wir ein elektronisches „Gehirn“ aus zwei Mini-Computern gebaut und programmiert. Dazu kommt eine selbst entwickelte, kräftige Batterie. Unser smartes System misst blitzschnell jede Bewegung am Gaspedal und entscheidet: Wann hilft der Elektromotor beim Beschleunigen lautlos mit, und wie arbeiten beide Motoren zusammen, ohne sich gegenseitig auszubremsen?

Funktionsweise

  • RP2040-Mikrocontroller (Slave) erfasst Pedale und Drehzahlen im 1-ms-Echtzeitzyklus
  • Elektronische Drosselklappensteuerung (Drive-by-Wire) des Standard-Verbrenners mittels Servo
  • Raspberry Pi 5 (Master) verarbeitet Telemetrie-Logging und das digitale Dashboard
  • 48V-Akkupack versorgt das Inverter-System mit bis zu 177A Phasenstrom
  • Hybrid-Busbar aus Nickel und Kupferlitze minimiert ohmsche Verluste im Energiespeicher
  • Isoliertes 5V-Netz und Sternpunkt-Erdung sichern die Signalintegrität vor Load-Dumps
  • Intelligentes JK-BMS überwacht Einzelzellspannungen und thermisches Verhalten

Daten und Fakten

  • E-Motor: 48V BLDC, 5,0 kW Nennleistung, 8,5 kW Spitzenleistung (Boost < 10s)
  • Verbrenner: Honda GX160 (Serienzustand), elektronisch angesteuert über Hochleistungs-Servo
  • ESS (Akku): 13S14P-Konfiguration, 182x INR18650-35E, 46,8V, 2,3 kWh
  • Leistungselektronik: Max. 177A Stromfluss, 200A ANL-Sicherung
  • Steuerung: 1 kHz Regelkreis (RP2040) für Inverter-Signale und Servo-PWM
  • Sicherheit: Redundante Temperaturüberwachung, feuerfestes 3D-Druck-ABS-Innengehäuse mit robuster Aluminium-Kapselung.

Detaillierte Projektbeschreibung

Im Zentrum dieses Projekts steht die komplexe elektrotechnische und steuerungstechnische Integration eines 8,5-kW-E-Antriebs und eines unmodifizierten Verbrennungsmotors in eine P2-Hybrid-Architektur. Die größte Herausforderung liegt in der Beherrschung hoher Ströme (bis zu 177A) und der Sicherstellung der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV). Dafür wurde ein dediziertes Energiespeichersystem aus 182 einzeln punktgeschweißten Lithium-Ionen-Zellen mit einem innovativen Kupfer-Nickel-Busbar-Design konstruiert, um $I^2R$-Wärmeverluste zu minimieren.Die E/E-Architektur ist strikt in sicherheitskritische Echtzeit-Prozesse (Raspberry Pi Pico) und HMI/Datenverarbeitung (Raspberry Pi 5) getrennt. Sensoren wie der AS5600 (magnetische Pedalerfassung) und LPD3806 (High-Speed-Encoder) werden hochfrequent ausgelesen. Dies ermöglicht ein elektronisches Gaspedal (Drive-by-Wire), bei dem der Pico simultan den Inverter des E-Motors und den Servoaktor für die Drosselklappe des Verbrenners steuert. Daraus resultieren anspruchsvolle Softwarefunktionen wie eine Ruckbegrenzung (Torque Blending) und die "Active Friction Compensation", bei der der Mikrocontroller dem Inverter präzise Ströme vorgibt, um magnetische Verluste (Cogging) zu überspielen. Ein galvanisch getrenntes Stromnetz und eine strikte Sternpunkt-Erdung garantieren die Störfestigkeit der Sensor-, Servo- und Logiksignale.

Fotos

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