HTL Weiz Elektro-Gokart

Bevor es das ganze Software und AI-Zeug gab, gab es ein Gokart. Das war mein Abschlussprojekt an der HTL Weiz, Fachschule Mechatronik, Klasse 4AFME, way back in 2021. Gemeinsam mit Philipp Freisinger der die komplette Mechanik gemacht hat (thx dafür nochmal :) ), während ich die Elektronik / Software übernommen habe. Betreut von Herrn Quinz und Herrn Zorn.

Die Idee

Man nehme ein gebrauchtes Verbrenner-Gokart-Chassis — freundlicherweise gespendet von Styria Karting — reiße alles raus was Sprit verbrennt und baue es als Elektro-Kart wieder auf… so effizient wie möglich. E-Mobilität ist damals gerade explodiert und es hat einfach gepasst dass zwei Mechatronik-Schüler da aufspringen.

Hier ist der Ausgangspunkt: Ein echtes Benzin-Kart, gelber Rennsitz, Auspuff, das volle Programm — und vieles davon musste weg:

Die Arbeit teilte sich in drei Bereiche:

• Mechanik — Rahmen leerräumen (Tank, alter Sitz, Halterungen, alles raus), dann die neuen Teile konstruieren und fertigen
• Elektronik — Antriebsstrang + Steuerungselektronik, von 48 Volt runter bis zum 5-V-Microcontroller
• Software — ein Arduino, der das ganze Ding beaufsichtigt + Steuerung von Golden Motors

Die Power-Seite

• BLDC-Motor, ~5 kW bei 48 V, luftgekühlt, angesteuert von einem 3-Phasen-Motorcontroller
• 4× Blei-AGM-Akkus in Serie → 48 V, 50 Ah
• 25 mm² Kupferkabel für die Leistungsleitungen (das ist ordentlich fast handgelenk-dickes Kabel)
• Ein 150–200-A-Not-Aus-Schalter
• Der Geschwindigkeitswunsch des Fahrers ist schlicht ein analoges Spannungssignal vom Pedal, das der Controller liest und in Motorleistung umsetzt

Hier der Antriebsstrang, am Boden aufgelegt — BLDC-Motor, Hinterachse, Ritzel und Kette, plus der selbstgebaute Motorhalter von Philipp:

(Man merke bitte dass die Halterung so konstruiert ist dass man einen zweiten Motor auf der gegenüberliegenden Seite montieren könnte. Außerdem kann die Kette per den zwei Gewindestangen einfach gespannt werden.)

Kurzer Exkurs zu den Akkus, wir sind absichtlich auf AGM-Blei statt Lithium gegangen (wir wollten selber Zellen zusammenlöten aber das hat unserem KV nicht gefallen :( ). Kein BMS nötig, auslaufsicher, stoßfest, wartungsfrei, niedriger Innenwiderstand — und vor allem relativ billig bei praktisch null Aufwand. Nicht die aufregende Wahl, aber die richtige.

Der Motorcontroller selbst wird über einen speziellen BUS-zu-USB-Adapter programmiert — dort stellt man Einschaltstrombegrenzung und Unterspannungsabschaltung ein, damit die Akkus nicht tiefentladen im frühen Grab landen. Der Motor hat außerdem einen Temperatursensor als Überhitzungsschutz.

Das Gehirn: ein Arduino Mega 2560

Ein DC/DC-Wandler drückt die 48 V auf 12 V runter und versorgt einen Arduino Mega und der Mega fährt die komplette Steuerungsebene. So redet alles mit allem:

Es macht deutlich mehr als “Pedal lesen, schnell fahren”:

• RFID-Wegfahrsperre. Ein RC522-Scanner und zwei registrierte Chips, hart im Sketch hinterlegt. Kein gültiger Chip, keine Fahrt — der Code hält E-Lock-, Brems-, Vorwärts/Rückwärts- und Tempomat-Relais stromlos bis man sich einscannt was das Pedalsignal komplett blockiert. Im Grunde eine DIY-Wegfahrsperre.
• Vorwärts / Rückwärts und ein Tempomat-Schalter, wobei der Bremssensor den Tempomat sofort killt sobald man das Pedal berührt.
• Ein Nextion-Touchdisplay (NX4024T032) als Haupt-HMI, plus ein kleines 128×64-OLED mit Live-Drehzahl und km/h
• Akkuspannung über einen Spannungsteiler gelesen — analogRead(A13) * 0.053116 und ja, diese magische Zahl wurde auf die ehrliche Art gefunden: irgendwie halt gerechnet damals… :,)
• Geschwindigkeit/Drehzahl über einen Sensor, der die Zeit zwischen Pulsen misst — RPM = 60000 / cycleTimeDif — (Grüße an den Punkt an Herrn Zorn und Herrn Merkus die an nem Wochentag um 21:00 oder so mir versuchten zu helfen weil ich es nicht kapiert hab dass Kommazahl mit . und Kommazahl mit , zusammenrechnen im Compiler zu nen Error führt…)

Die Teile wirklich bauen

Die gesamte Custom-Hardware — Motorhalter /Kettenspanner, Akkuhalter, Sitzhalter, Seitenteile und Grundplatten — war Philipps Abteilung: fräsen, drehen, wasserstrahlschneiden, dann verschraubt, verschweißt und eingepasst. Kleinzeug (Schrauben, Profilrohr) haben wir gekauft; die interessanten Teile selbst gefertigt. Hier eine der wasserstrahlgeschnittenen Aluminium-Motorhalterplatten, frisch von der Maschine:

Und hier das Kart mitten im Aufbau — nackter Rahmen, der Aluminium-Akkuträger verschraubt, noch keine Verkleidung:

Das ganze Ding hat am Ende rund 2000 - 3000 € gekostet, selbst finanziert.

Und dann hat es auch noch gewonnen

Das Kart — HTL Weiz I — ist zur allerersten offiziellen HTL Zero Emission Challenge gefahren, im November 2023 im ARBÖ-Fahrsicherheitszentrum Ludersdorf. Brandneuer Bewerb, Wanderpokal und alles, mit HTL-Teams aus ganz Österreich (plus ein paar Formula-Student-Teams von TU Graz und FH Joanneum als Gäste). Siehe hier

Unser Fahrer war Marcel Wolf — einer aus dem Wirtschaftszweig (denke ich?) (nicht verwandt) er hatte einfach denselben Nachnamen. Props an ihn, er hat uns vielleicht ein bisschen gecarried.

Drei dynamische Disziplinen — Skidpad, Beschleunigung und Slalom — plus eine Projektpräsentation. Und nach der Punktewertung:

1. HTL Weiz I — 34 Punkte (das sind wir)
2. HTL Weiz II — 33 Punkte
3. HTL Litec — 31 Punkte

Gesamtsieg, vor dem kompletten Feld und den Wanderpokal hat der Bildungsminister persönlich überreicht. not gonna lie — die allererste Ausgabe eines Bewerbs zu gewinnen mit einem Kart das man zu zweit gebaut hat is schon nice :)

Rückblick

Würde ich es heute genauso bauen? Sicher nicht — die Verkabelung sauberer, Lithium würde ich mir nochmal anschauen - jetzt wo mir es keiner verbieten kann, usw… . Aber für einen ersten echten Elektronik-Build hat es alles getan was es sollte: Benzin in Elektronen verwandelt, sich für Fremde keinen Millimeter bewegt, angezeigt wie schnell man fährt — und dann ist es losgefahren und hat gewonnen.

Du willst etwas Physisches, das selbst mitdenkt: