Elektrofahrzeug - City El

CityEl schmutzigDie ZukunftsWerkstatt Verkehr hatte zu Beginn des Jahres 2009 das Glück von einem Bekannten zu erfahren, dass in der Nähe ein Elektrofahrzeug namens CityEl in einer Scheune stand, das nicht mehr fahrbereit war.

Wir bekommen ein City El


Natürlich interessierte uns dieses Elektroauto. Wir erfuhren, dass dieses CityEl seit über 10 Jahren nicht mehr gefahren ist. Der Besitzer hatte keine Verwendung mehr dafür und so konnten wir den roten CityEl Ende März 2009 zu uns nach Hause holen.

Das CityEL ist ein dreirädriges Leichtfahrzeug mit Elektroantrieb für eine erwachsene Person und einem Notsitz für ein Kind mit max. 32 kg. Eigentlich sind diese Fahrzeuge schon Klassiker, seit 1987 gebaut und mit über 5000 verkauften Exemplaren das meistverkaufte Elektrofahrzeug in Europa. Für alle, die mehr über das CityEl erfahren wollen, hier der Link zur Wikipedia-Seite vom CityEL.

Der Zustand unseres City EL


Abtransport CityElCityEl auf dem AnhängerDas Fahrzeug gehört zu den eher seltenen Ausführungen, weil es sich um ein Cabrio handelt. Nachdem wir das Auto geholt hatten, haben wir uns einen Überblick über den Zustand verschafft. Auf den ersten Blick war das CityEl in gar keinem so schlechten  optischen Zustand, abgesehen von Staub, Schmutz und Spinnweben. Es war alles vorhanden und auch das Cabrioverdeck war absolut in Ordnung. Die drei Reifen waren natürlich kaputt und in der oberen Schale war ein kleiner Riss. Instrumente original CityElWie auf den Fotos zu sehen, besteht das CityEl aus 2 Teilen, der unteren Wanne, die Räder, Antrieb und Fahrer aufnimmt und einer oberen, mit dem eigentlichen Verdeck, den Scheiben und dem Lenkrad.

Doch ein Blick in den innersten CityEl ließ uns geschockt zurückweichen. Die Elektronik unter dem Sitz, es müssen Teile der Antriebs und Ladeelektronik gewesen sein, waren total von Mäusen zerfressen. Als Beweis befand sich noch eine tote Maus zwischen den vielen bunten teilweise blank genagten Kabeln.


zerfressene Kabeloriginal Motor des CityElDie restliche Elektronik im Cockpit und seitlich in der oberen Schale war scheinbar in Ordnung. Leider ist die Elektronik im CityEl nicht modular aufgebaut, sondern sie ist ein komplexes Ganzes, das den Tausch von Teilen fast unmöglich macht. An Batteriekasten und Fahrwerksteilen, ebenso am Elektromotor hatte der Rost schon arg gefressen.

schlechter Zustand CityEl

Gedankenn zum City EL


rostiger Motor des CityElEin erster Test mit einer 12 Volt Batterie, die wir an den Elektromotor direkt angeschlossen haben, hat gezeigt, dass der Motor noch funktionierte. Sogar eine kleine Testfahrt war möglich. Doch die großen Schäden an der Elektronik ließen uns von einer reinen Reparatur des Fahrzeuges Abstand nehmen. Selbstverständlich wäre es möglich gewesen eine vollständige Restaurierung vorzunehmen und den CityEL wieder in den Urzustand zu versetzen. Ersatzteile für diesen Typ gibt es angeblich noch, auch wenn es mit erheblichen Kosten verbunden gewesen wäre. Da wir aber als Verein ZukunftsWerkstatt Verkehr auch die Verbesserung von Fahrzeugen im Auge haben, wollten wir ihn wirklich verbessern und als Basis für Antriebstests heranziehen. Und das geht nur mit einem neuen Antrieb, denn der alte war nicht unbedingt das, was man als zeitgemäßen Antrieb mit gutem Wirkungsgrad bezeichen würde.

Batteriekasten

Daher werden als nächstes Überlegungen und Planungen für einen neuen Antrieb stattfinden.


Planung des Umbaus


alte MotorübersetzungWir hatten also den Entschluss gefasst, dem CityEL einen neuen eMotor samt Regelelektronik zu spendieren. Der original Motor ist ein Doppelschlussmotor (auch Verbund- oder Compound-Motor genannt) der dänischen Firma Thrige Titan Electric. Er hat eine Nennleistung von 2,5 kW (max. 3,6 kW) mit Gebläsekühlung und war in der Lage den CityEL auf bis über 60 km/h zu beschleunigen. Unser Fahrzeug hatte eine Typisierung für 45 km/h. Wenn wir den original Motor durch einen besseren ersetzen wollen, müssen wir darauf auchten, dass wir die erlaubte Höchstgeschwindigkeit ungefähr einhalten.
Bei dem neuen Motor mussten wir nicht lange überlegen, weil ein Scheibenläufermotor von einem anderen Versuch gerade übrig war. Das ist auch genau der Motor, der den alten Compound-Motor im neuen CityEL ersetzt.
Das CityEL wird noch produziert und von der Firma Smiles AG vertrieben. Er wird mit dem Scheibenläufermotor an der Hinterachse mit Kraftübertragung über Duplex-Kettentransmission und einer Nennleistung 2,5 bis 4,5 kW angeboten. Die Betriebsspannung bertägt dabei 48V. Das CityEL hat ein Leergewicht von 160 kg und ein zulässiges Gesamtgewicht von 400 kg.

Unser CityEL soll zwar mit dem gleichen Scheibenläufermotor ausgestattet werden, aber wir wollten die maximale Leistung des PermMotor PMG 132 Motors ausschöpfen. Und die beträgt bei 72V Betriebsspannung 7,2 kW (das sind ca. 10 PS). Nenndrehmoment und Maximalmoment bleiben gleich. Bei 72V dreht unser Motor 3450 U/min. Würde man nun den eMotor 1:1 auf die Hinterachse übersetzen, dann wäre die theoretische Höchstgeschwindigkeit 330 km/h.
Das wäre zwar schön gewesen, aber wir hatten Bedenken, dass bei dieser Geschwindigkeit das Cabrioverdeck unter Umständen zu laut ist oder sich während der Fahrt ganz verabschiedet.

neuer eMotor bei der Anprobe

Daher mussten wir eine entsprechende Untersetzung finden. Der Einfachheit halber wollten wir diese Untersetzung mittels Zahnriemen erreichen. Eine Zahnscheibe musste auf der Antriebsachse sitzen, die andere, kleinere, auf dem Motor. Die große Zahnscheibe hatte 90 Zähne bei entsprechender Teilung. Größer ging es nicht, weil sonst die Scheibe einen zu geringen Abstand zur Fahrbahn gehabt hätte. Die kleine Scheibe hatte 22 Zähne, was eine Untersetzung von ca. 1:4 ergab und eine Endgeschwindigkeit von 80 km/h.

Da wir aber im Vorfeld keine Ahnung hatten wie der Motor mit den 400 kg des CityEL umgehen bzw. zurecht kommen würde, wollten wir diese Anordnung ausprobieren. Elektronisch konnte man den Motor immer noch drosseln. Vom Gewicht her waren 6 Blei-Vlies-Akkus von je 18 kg vorgesehen.

Umbau des City El


für den CityEl geht die Sonne auf

Der eigentliche Umbau des CityEL gestaltet sich recht aufwändig. Sämtliche Kabel inklusive der Platinen, Steuerung, Schütze, auch das Armaturenbrett, das Teil der komplexen Elektronik ist, wurden entfernt bzw. erneuert und neu verlegt.
Kabelsalat im CityElAuf der mechanischen Seite mussten wir die Hinterachse total zerlegen und alles vom Rost befreien. Der Batteriekasten, die Felgen und Teile der Federung wurden sandgestrahlt und neu lackiert. Ebenso wurden die Bremsen generalüberholt und auch neue Bremsleitungen verlegt.

Der CityEL besitzt hinten als Antrieb eine Starrachse, die auf der einen Seite fest mit einem Antriebsrad verbunden ist und auf der anderen Seite das Rad über eine Rutschkupplung mit der Achse verbindet. Bei dieser Konstruktion spart man sich ein Differentialgetriebe für das Kurvenfahren, da eben die Radaufnahme eines Rades in der Kurve leicht durchrutscht und so unterschiedliche Raddrehzahlen erreicht werden.

Wir mussten konstruktionsbedingt, weil wir den Motor mittig anordnen wollten, die Antriebsachse umdrehen. Jetzt befand sich des feste Antriebsrad auf der rechten Fahrzeugseite. Mehr dazu später...
Der Elektromotor sitzt auf der Achse selbst und wird durch einen Hebel am Fahrzeugrahmen abgestützt. Eine Motorhalteplatte mit exaktem Abstand für den Zahnriemen wurde eingebaut.

neuer Batteriekasten wird eingebautPassend für die neue Steuerung musste auch ein Gaspedal und weitere zusätzliche Schalter (Rückwärtsgang, Not-Aus,...) eingebaut werden.

Für den CityEL gibt es ganz spezielle Reifen (80/70-16 von Continental sogar mit der Aufschrift CityEL), wovon wir natürlich 3 Stück benötigten. Nach einigen kosmetischen Arbeiten konnten wir eine erste Testfahrt unternehmen. Jetzt konnte das CityEL angemeldet werden und weiteren Testfahrten stand nichts im Wege.



CityEl - neuer Antrieb und Test


Endlich war es möglich ausgiebige Tests mit dem neu motorisierten CityEL zu unternehmen. Eines hat sich sofort gezeigt, die von der Zahnriemenübersetzung eingestellte theoretische Geschwindigkeit von 80 km/h wird problemlos erreicht. Durch die lange Übersetzung ist die Beschleunigung ausreichend und auch das Fahrverhalten am Berg ist zufriedenstellend, aber der CityEL ist für diese Geschwindigkeit nicht gebaut, jedenfalls das Cabrio nicht. Der Geradeauslauf ist eher problematisch und die Windgeräusche durch das Stoffverdeck unerträglich laut. Daher entschließen wir uns die Untersetzung zu ändern.

City El mit neuem Antrieb

Ende September 2009 wird der Antrieb des CityEL nochmals umgebaut. Aus dem einstufigen Zahnriemenantrieb entsteht durch eine dritte Achse ein zweistufiges Getriebe.
1.Stufe: 22 auf 40 Zähne
2.Stufe: 28 auf 90 Zähne
Gesamtuntersetzung: 1:5,8 damit erreichen wir eine Höchstgeschwindigkeit von 56 km/h. Das ist auf jeden Fall vertretbar, wenn man bedenkt, dass manche fabrikneuen Mopeds mit 60 km/h ausgeliefert werden.

City El im Verkehr



neuer Elektromotor PMG 132Die ersten Tests wurden im Mai 2010 absolviert:

Die theoretische Höchstgeschwindigkeit wurde exakt erreicht und auch der Stromverbrauch bei Bergfahrten hat sich reduziert. Was allerdings aufgefallen ist, das gewaltige Beschleunigungsvermögen. Das CityEL erreicht mit der Untersetzung 1:5,8 und dem 72V Scheibenläufer-Motor innerhalb kürzester Zeit sein Vmax. Hier macht sich aber, wie bereits erwähnt, die eigenartige Hinterachskonstruktion bemerkbar. Das feste Antriebsrad befindet sich rechts, das heißt beim Beschleunigen zieht das CityEL nach links Richtung Straßenmitte und beim Bremsen mit dem Motor (der Bremsstrom ist einstellbar) zieht das Fahrzeug nach rechts zum Fahrbahnrand. Bei beiden Beschleunigungsvorgängen ist starkes Gegenlenken erforderlich. Wohl gemerkt, diese Effekte treten nur auf, wenn man voll beschleunigt, sonst fährt sich das CityEL ganz neutral.


Wir haben hier eine Gegenüberstellung von 2 Elektrorollern (beide 48V) mit dem CityEL (72V) in Bezug auf Stromverbrauch gemacht:


Vergleichstabelle-Strom zu Geschwindigkeit

Ein niedriger Stromverbrauch ist für die Kapazität und für die Reichweite eines Elektrofahrzeuges wichtig. Wir haben unsere Tests mit alten, schlechten 38 Ah eRoller-Blei-Akkus durchgeführt und dabei Reichweiten von 30 km erreicht. Vorgesehen wären für diesen CityEL 6 Stück 55 Ah Blei-Akkus. Bei einer Belastung von 40A in der Ebene sind damit Reichweiten von 50-60 km realistisch.


CityEl - Der Abschied


CityEl mit offenem Einstieg

Der Scheibenläufermotor, wie wir ihn in unserem CityEL verbaut haben und auch wie ihn die Smiles AG im käuflichen Serien-CityEL einsetzt, ist der ideale Motor für ein Niedrigenergiefahrzeug dieser Art. Auch in der Smiles-Version mit 48V hat der Scheibenläufer-Motor das gleich hohe Drehmoment wie unser 72V-Motor. Lediglich seine Leistung ist mit 4,5 kW etwas bescheidener, aber dennoch mehr als ausreichend.

CityEl offenUm unsere 7,2 kW-Version "serienreif" zu machen, müsste man aber dem CityEL eine neue Hinterachse mit einem echten Differential verpassen, damit sich das Verhalten im praktischen Fahrbetrieb verbessert.



Was uns am CityEL gefallen hat


Der geringe Stromverbrauch des CityEL ist ein großes Plus. Nicht umsonst führt er die Liste der Niedrigenergiefahrzeuge auf Wikipedia an (2010).
Für ihn spricht auch sein außergewöhnliches Design, er fällt auf, wo er hinkommt. Er hat eine gute Straßenlage und benötigt kaum Parkplatz.



Was ist problematisch am CityEl?


CityEl wird abtransportiertAuf jeden Fall die schlechte Sicht im Fahrzeug (Cabrioseitenfenster!) gepaart mit den winzigen Außenspiegeln und der niedrigen Höhe des Fahrzeuges insgesamt. Alle anderen Dinge, wie Komfort, usw. sind vernachlässigbar. Feld- und Schotterwege mag er bzw. seine Federung nicht.

Für uns stellte sich nun die Frage, was wir mit dem CityEL anfangen sollten. Um ihn auf 48V umzurüsten und mit entsprechenden Batterien auszustatten wären genauso große Investitionen notwendig gewesen, wie der ordentliche Ausbau zum 72V-Fahrzeug.

Daher haben wir uns entschlossen den CityEL zu verkaufen, weil unsere Kapazitäten (Geld und Arbeitskraft) auch an andere Projekte unserer Tätigkeit in der ZukunftsWerkstatt gebunden waren.

Wir trauern dem CityEl ein wenig nach, weil er auf seine Weise ein faszinierendes Elektroauto ist. Ein eigenwilliges, aber die Menschen begeisterndes Auto !  Und sehr umweltfreundlich...
Ende

Bericht: Gerald Harbusch (2010)
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