Electric FieroDavid Malloy

Fiero Project Goals• Battery Electric Car for commuting and in‐town errands

– Range: Daily commute is 12 miles (round trip) and flat– Speed: Need to keep up with traffic; top speed of 65 mph– Payload: 2 passengers with need for minimal trunk and storage space

• Safety, Construction Quality, and Appearance Important– Designed and constructed with reliability and safety in mind– Should not require maintenance but should be easy to maintain

• Did not want to push the technology envelope.  Wanted:– a high probability of success– to copy examples of successful conversions– a ready source of parts and support

• Willing to build a prototype and to compromise (on certain things) if necessary

• Wanted to have fun, not to achieve perfection

Fiero Project Timeline

Fiero Decisions• Donor: 1988 Fiero

– Many successful conversions (e.g., evalbum.com)– Readily available and cheap parts– “Back to the future” styling

• 144V Kit and Design from EV America (www.ev‐america.com)– Excellent email support, DVD, Reference schematic– One stop shopping for: motor, controller, controller radiator plate, 

adapter plate, charger, DC/DC converter, fuse, vacuum pump, contactors, Anderson connectors, Inertia Switch, welding cable,etc.

– Machine shop service for adapter plate (Clutchless design) • Major  Features

– Advanced DC 9” motor / Curtis Controller– 12 * 30XHS Trojan Lead Acid Batteries (with “UT” terminals)– Zivan NG3 220V charger; Zivan NG1 DC/DC Convertor– Suspension upgrades would be required for added weight

Fiero Battery Boxes• “Erector Set” construction: cheap; easy to build and change.  

Not optimized for space or weight

Motor Adapter• Direct Drive

– Single gear (e.g., Tesla)

• Clutched– When starting, put into gear and release clutch FIRST, then accelerate– When moving, shifts like a normal manual transmission– Provides additional failsafe under controller “stuck on” failure

• Clutchless– When starting, put into gear, then accelerate (like an automatic)– When moving, requires finesse to change gears without a clutch– Removes flywheel and pressure plate– Fiero uses the clutchless design

• See Pictures below– from Svein Medhus’ Ford Express conversion.

(http://www.geocities.com/CapeCanaveral/Lab/4429)

Clutchless Adapter

Clutchless Adapter (2)

Clutchless Adapter (3)

Clutchless Adapter (4)

Fiero Layout

Fiero Layout Notes• High Voltage / High Current

– 2/0 Welding cable, crimped lugs, Noalox, Anderson connectors

– Layout designed to keep “+” and “‐” physically separate– Conduit and “boxes” in tunnel (fuse, contactor, KSI, shunt)

• High Voltage / Low Current– Conduit in tunnel

• Contactor Control– in cabin against rear firewall

• Instrumentation– Jacketed cable used in cabin to bring high voltage to dash

• Weight Distribution– Most batteries are on the “outside” of the axles – not ideal

Fiero Front

Fiero Secondary Contactor Box

Fiero Rear

Fiero Rear (2)

Alternate Layouts

• from evalbum.com• “The good, the bad, and the ugly”• Concerns

– battery hold‐down construction– maintainability and access for battery watering– exposed high voltage– physical proximity of pack “‐” and pack “+”– distance of controller to motor– wiring neatness

Alternate Layout (1)

Alternate Layout (2)

Alternate Layout (3)

Alternate Layout (4)

Alternate Layout (5)

Fiero Wiring Diagram

Fiero Wiring Notes• Traction Pack Wiring (High Voltage / High Current)

– Dual contactor design, Fuse, SB350 Anderson connectors• High Voltage / Low Current

– Zivan NG3 – 220V/20A Onboard Charger– DC/DC convertor, KSI Relay, electric heater

• Contactor Control– Simple relay logic– Primary: ignition key in “run”, charger lockout, inertia switch– Secondary: adds high pedal lockout, potbox microswitch

• Instrumentation– Curtis “state of charge”– (relative) Ammeter– Charger and DC/DC converter status brought to in‐dash LEDs– Motor overtemp– PakTrakr (monitors pack voltage and individual batteries)

Fiero Contactor Control; etc

Fiero Instrumentation

PakTrakr

State of Charge

DC/DC Converter Status

Pack Charge Status

Ammeter

OverTemp

Other Notes• Charging

– Charges in ~4 hours (2 to 90%, 2 hours float)– 12V Supply to drive Status LEDs and Exhaust fans– Charging is done outside to vent hydrogen

• Vacuum Pump– Enabled when key is in “run”– Conventional installation with Vacuum reservior– Noisy (needs muffler)– Could use more reserve

• Electric Heater– Ceramic heater in place of original heater core– Wiring in conduit to relay on real firewall– Operated by original controls and fan– Only wired up ½ of the element: doesn’t work well

• Extras– “Reddy Kilowatt” badging– Beep on Backup– LED lighting– IPOD mini sound system

Results• Success !

– Daily driver; almost 2000 miles logged since January – 0‐30mph; performance just fine; keeps up with traffic.– Reliable; only maintenance is once a month watering– Quiet and no hydrocarbon smells– Cool Looking– Project cost ~12K

• Areas for Improvement– Range only about 18‐20 miles– Handling is “heavy”– 30‐60mph performance not so great– Want a lighter donor, lithium batteries, more attention to weight and 

weight distribution– “Funny noises”: contactor and vacuum pump

Component ScorecardComponent Now Major Dislikes

Batteries Trojan 30XHS – SLA Capacity, weight, weight distribution, safety

Battery Boxes Bolted Weight, durability

Drive System ADC 9” / Curtis 1231C  Whistle when starting; No regenerationNo Integrated contactor control

Adapter Design Clutchless

Pack Charger Zivan NG3 ‐ Onboard 220V No 110V, not sealed, no BMS integration

DC/DC Converter Zivan NG1 Not sealed

Heater Ceramic Not functional

Vacuum Pump Gast/vacuum switch/reservior Noisy, not integrated

Contactors Albright Noisy, not sealed

Instrumentation PakTrakr, LEDs, ammeter High voltage in cabin, no data logging

Safety 2 contactors + fuse No Emergency Disconnect

Wish List for Next Time• Want

– More Range– Better Performance and Handling– Better aesthetics (silent operation, nicer donor car)– Opportunity charging– Better instrumentation (data logging, CAN bus, better BMS)– Working heater

• More attention to Weight and Weight Distribution– Lighter Donor– Aluminum Battery Boxes– Lithium Pack

• AC motor and regeneration• More attention to durability and maintainability

– Sealed components

Make/Model Year Weight CdA sq m Notes

Lotus Elan 62‐73 1500 .57 Nice examples >20K$

Fiat 850 Spider 65 1620

Triumph Spitfire 62‐80 1800

MGB  62‐70 2030 .66

Porsche 914 69‐76 2085 .60

Triumph TR4 61‐65 2130

Datsun 2000  67‐70 2135

Fiat 124 Spider 69‐85 2100‐2355 Many, <10K$

Porsche 911 S 69‐74 2249‐2381

Alfa Romeo Spider Veloce 69 2293

Mazda RX‐7  78‐85 2400 .55

Triumph TR6 69‐76 2491

Pontiac Fiero 84‐88 2700 .63

Classic 2 Seaters

Modern 2 Seaters

Make/Model Year Weight CdA sq m Notes

Lotus Elise S 02‐ 1896

Mazda MX‐5/Miata 90‐98 2100 Kits available for adapter plates and battery boxes

Honda del Sol 93‐97 2296

Toyota MR2 (Mk1) 00‐07 2300

Mazda MX‐5/Miata 99‐05 2350 More safety features

Tesla 08‐ 2723

Acura NSX 90‐05 2950

Make/Model Year Weight CdASq m

Notes

Fiat 500L 72 1190

Austin Mini Cooper 65 1411

Renault Dauphine 56‐67 1433

Volkswagen Beetle 64 1629

Honda Insight 00‐06 1850 .49

Yaris 2293

Toyota Corolla 66 2530

Ford Mustang 64‐73 2570 .44

Ford Focus 00 2621

Honda Civic 72 2628

Mitsubishi Lancer 73 2745

Saturn Ion 03 2752

Mazda 3 04 2780

VW Golf

Sedans