Электровелосипед: сборка

Электротранспорт
После закупки всего, я приступил к сборке. Первым делом, нужно засунуть аккумулятор в раму велосипеда. Так как у меня уже есть 3д принтер, я решил что было бы неплохо распечатать корпус. Я уже представлял как круто это будет смотреться. И просто и быстро и искать ничего не нужно. Но не тут то было.




Обмер рамы
Перед тем как рисовать чертеж корпуса аккумулятора, нужно было снять размеры рамы. Естественно, сделать это рулеткой с достаточной точностью невозможно, тем более, что трубы не прямые, а прогнуты. На глаз этого прогиба не видно, но он там есть.

Я пытался вырезать шаблон из картона, но ничего хорошего не получалось — он гнулся и не давал сделать форму рамы с достаточной точностью.

Затем, я пытался сделать форму рамы с помощью проволоки. И, тоже ничего не получилось — проволока, даже толстая не держала форму рамы достаточно хорошо. В итоге, все получилось хорошо измерить с помощью пенопласта высокой плотности.





Чертеж корпуса
После того, как рама была обмеряна, нужно было начертить чертеж корпуса. Я долго тыкался в Solidworks, но моих знаний явно не хватало, чтобы нарисовать его именно так как мне хотелось. Я попросил брата помочь мне, и, о чудо, через неделю чертеж корпуса был у меня и началась печать.

Кстати, мой брат — профессиональный 3d-моделлер. Если вам нужно что-то, нарисовать, велкам в личку randmax , а вот тут можно глянуть его портфолио.



Печать
Чтобы корпус занимал как можно меньше места в раме, я печатал его хитро — та часть которая находится под трубой напечатана со 100% заполнением, а то, что выше трубы — с 20% заполнением. Толщина корпуса под трубой — 3мм. Естественно, все печаталось из кусочков. которые могут влезть в принтер.

Печатался корпус очень долго. Я уже проклял все на свете что взялся за печать, десять раз хотел использовать другие технологии чтобы сделать корпус. Кроме того, было не известно — развалится ли корпус. Я не видел чтобы кто-то печатал такие корпуса, поэтому, это был своего рода эксперимент. Но, все-таки, оно допечаталось! Вот, к примеру, кусочек корпуса:



Дальше я решил, что сделаю чтобы вел ездил хоть как-то, а потому буду думать над корпусом дальше.

Выбор мотор-колеса
Изначально я планировал поставить тяговое мотор-колесо фирмы «электра» и задрать напряжение питания до 60в, чтобы оно могло выдавать большую скорость. Это колесо отличается тем, что имеет большой диаметр, и, соответственно, большой момент. Но с большим диаметром оказалась связанна и главная проблема — в 26 обод его можно заспицевать только радиальной спицовкой, то есть, «солнышком».

У спицовки солнышком есть куча недостатков — в частности, нагрузка в любой момент приходится только на две спицы, что грозит повреждением обода, дисковые тормоза не могут нормально работать из-за того, что согнуть спицы проще чем растянуть.

Вообщем, в последний момент я решил отказаться от этого мотора и купил скоростной двигатель от evel, уже заспицованный в обод MTX39, что сняло лютую часть геморроя по выбору спиц и, собственно, спицеванию колеса.



Да, тут стоит объяснить, что одно и то-же мотор-колесо может продаваться в разных вариантах. Обычно, ограничиваются двумя — тяговое и скоростное, но бывают и такие варианты, когда производитель прямо предлагает выбрать количество витков провода на статоре. Едут эти колеса абсолютно одинаково, просто в скоростные нужно вкачивать больше тока при меньшем напряжении, при этом увеличиваются потери на проводах, но, снижается необходимое напряжение.

Еще есть такое явление связанное с напряжением и витками мотора — когда велосипед едет накатом или от педалей, двигатель работает как генератор. Так вот, если напряжение этого генератора превышает напряжение питания батареи, открываются паразитные диоды в транзисторах контроллера, и, двигатель начинает заряжать батарею и тормозить велосипед. Таким образом, у электровелосипеда есть некая максимальная скорость движения накатом.

Так как поменялся мотор, пришлось поменять и напряжение питания с 60В до 48В. К счастью, 48В — штатное напряжение для евеловского контроллера, и его не пришлось переделывать, чему я тоже рад.

Напряжение аккумуляторов, в электротранспорте принято считать с шагом в 12 вольт. Но, литий-ионные батареи можно собрать с шагом 3.6 вольт. Таким образом, напряжению 48В соответствует две конфигурации батареи — 13S (46.8 В) и 14S (50.4 В).

На форумах я нашел, что для моего колеса максимальная скорость примерно равна 52 км/ч для батареи 13S, я решил что этого маловато для движение со спусков и выбрал батарею 14S.

Переделка зарядки и BMS от greentime
К счастью, это оказалось не сложно. С помощью гугл-кунгфу, я нашел схему своей BMS:


И, стало понятно, что чтобы переделать ее с 16S до 14S достаточно выпаять вот эти резисторы в двух каналах:


К сожалению, диапазона регулировки моей зарядки не хватило. чтобы подстроить ее на нужное напряжение, поэтому я нашел схему зарядки почти как у меня:


И поменял выводной резистор c 3.9к до 3.3к. И настроил зарядку на 57.4в, что соответствует 4.1в/ячейку. Такая недозарядка должна значительно продлить жизнь аккумулятору.


Сборка аккумулятора
Первым делом, я примерял аккумуляторы в корпус велосипеда и понял, что 160 аккумуляторов, которые я планировал туда влазят с трудом, кроме того, мотор поменялся и теперь не нужно такое напряжение. поэтому, было принято решение уменьшить количество аккумуляторов до 140шт.



Я хотел использовать точечную сварку для сборки батареи аккумуляторов. Смысл в том, что при пайке аккумулятор нагревается, что плохо для его внутренней химии, и, есть вероятность повредить пластиковые изоляторы, которые отделяют плюс от минуса. В итоге, аккумулятор может взорваться.



Я даже собрал управляющую электронику для этого самого аппарата точечной сварки:


Но, потом наткнулся на вот такую табличку:


По ней видно, что чтобы передавать 50А тока, нужно аж 7 параллельных никелевых пластинок 0.15 толщины, что мне показалось перебором, и не осталось выхода кроме как паять батарею медным проводом. С медным проводом все намного адекватнее и хватает всего 2.5мм^2 сечения.

Я пробовал несколько разных технологий пайки (и, наверняка, перегрел пару аккумуляторов в процессе), но придумал очень хорошую методику пайки, при которой нагрев аккумулятора практически нулевой.

Сводится она к тому, что тонкие проводки паять быстрее чем толстые. Итак, сначала я расставил аккумуляторы как они должны стоять в итоге, потом склеил термоклеем:



Далее, приклеил на клей-момент картонки, которые защищают корпус аккумулятора от контакта с проводом и залудил точки на аккумуляторах:



Далее, берется многожильный провод 2.5мм^2 и из него достается несколько жил, которые припаиваются к залуженным точкам на аккумуляторе.



К этому всему подключается BMS по инструкции:


Ну, и заматывается армированным скотчем. Для придания шахид-вида.

Установка на велосипед
Больших проблем установка аккумулятора не вызвала, он просто вставился и все. Чтобы все было красивее, я примотал его скотчем и стяжечками. А вот мотор-колесо не влезло вместе со штатными тормозами, пришлось их убрать.

Сделал усилитель дропаутов из тисков и абы как прикрутил контроллер. И в тот-же день, велосипед поехал, правда, с 50% ограничением мощности!



Через пару дней мне пришли новые тормоза. Это avid bb7, они механические, и благодаря этому, можно использовать тормозные ручки с выключателями. Это позволяет при нажатии на тормоз включать рекуперативное торможение.

Так-же, из куска 5мм стали был вырезан усилитель дропаутов, который занял свое положенное место и колесо стало выглядеть вот так:



Это позволило убрать ограничение мощности и гонять уже на полную.

Результаты
А результаты получились намного лучше чем я предполагал. Велосипед тяжелый, но не слишком — 27.6кг. Разгон очень даже динамичненький — со светофора он уходит первым, но приходит последним.

Максимальная скорость агрегата — 64км/ч. Что обгоняет табуретки. А вот с расходом получилось интересно — я ожидал расхода около 20 Вт*ч/км, а получилось всего 11. Таким образом, на моей батарее в 1612 Вт*ч можно проехать 146 км, и это на скорости 50-60. На скорости 30 пробег должен удвоиться. Пока я столько не проезжал, Максимум скатался на 70км, но, действительно, после этого осталась еще половина заряда.

Впечатления от езды двоякое. Очень круто, что все бесшумно. Но на скорости больше 50 км/ч ветер начинает шипеть не лучше двигателя мотоцикла. На тротуарах, как и ожидалось, никто внимания не обращает, если ехать с велосипедной скоростью, но из-за легкости велосипед не очень хорошо ведет себя на большой скорости и фуры сдувают.

Управляемость пока очень плохая, но это, скорее-всего, особенность именно моего вела. Нужен руль больше и выше как минимум, вилка с ногами потолще, вообщем, конструкция еще далека от завершения.

Ну, и, конечно, пара видосиков. Вот, пять минут поездки в гости к VRP по нашей селухе:


Ну, и VRP собственной персоной пытается использовать велосипед как экскаватор:

20 комментариев

avatar
Как называется контроллер?
avatar
У нас он продается под названием Evel SW1000. Но, естественно, это ребренд какого-то китайского. Он сделан на stm8 и, считай, единственный дешманский синусный контроллер. У него есть куча недостатков — к примеру, он немного тупит на стартах, но, работает.
Комментарий отредактирован 2016-09-13 12:56:44 пользователем bsvi
avatar
Разгон очень даже динамичненький — со светофора он уходит первым, но приходит последним.
Есть такое дело! :) Даже на моём лёгком конфиге такая же картина. Ещё весело в крутую горку профессиональных велосипедистов с легкостью обгонять (педали покручиваю для вида).
А по поводу максималки завидую — у меня 40 км/ч потолок. Причём сначала было 30 км/ч (продавец по ошибке тяговое МК прислал) и 40 казалось пределом мечтаний. А теперь хочется ещё побольше. :)
avatar
Можно ли снаружи померять как скоммутировано МК? Мое не нравится, нет оборотов, хотя рвет в горку… Просил скоростное…
avatar
Не понял смысла вопроса. Что значит «скоммутировано»? Тяговое МК от скоростного отличается количеством витков, а не коммутацией. Могу измерить сопротивление обмоток, если это чем-то поможет.
А самый простой способ отличить тяговое МК от скоростного — измерить обороты на ХХ. Реальная скорость будет на 8-10 км/ч меньше, чем на ХХ.
avatar
Скомммутировано — Звезда треугольник как я понимаю. Про витки ясно… Оборотов ХХ маловато, мерять на другом колесе?
avatar
Я даже собрал управляющую электронику для этого самого аппарата точечной сварки
Расскажи пожалуйста подробнее о электронике и самом апарате.
avatar
На самом-то деле, аппарат не тестированный, да и запускать я него дальше не планирую — аккумуляторы уже спаял, а больше варить ничего мне не нужно. VRP грозился, что ему нужна сварка, возможно, дособерет и расскажет.

Сама-же по себе электроника — проста как два пальца.


Микроконтроллер обнаруживает пересечение напряжения сети с нулем, открывает симистор на нужно количество полупериодов. После симистора должен был стоять перемотанный трансформатор от микроволновки, от которого уже шли бы варочные электроды.
Комментарий отредактирован 2016-09-15 07:54:03 пользователем bsvi
avatar
Кратко и информативно! Хорошо получилось. Единственно, не понял, что за дропауты²?
И ещё, не сильно ли будут греться АКБ, т. к. пространство между ними заклеены клеем? Нет прохода воздуху. Просто у нас с схемотехниками был разговор по поводу АКБ, почему «глупые» производители, не делают их квадратными? И ёмкость больше будет для реагентов, и меньше пустых бесполезных мест. Но тут же мне объяснили про вентиляцию и простоту такой тары, как цилиндр :)
Комментарий отредактирован 2016-09-15 01:28:06 пользователем Germidar
avatar
Единственно, не понял, что за дропауты²?
Дропауты — это то место, куда вставляется заднее колесо в велосипеде.

И ещё, не сильно ли будут греться АКБ
Нет, на аккумуляторах при 3 кВт снимаемой мощности должно было выделяться 70вт тепловой мощности. Что очень мало для их размера. На практике, сейчас мне киловатта более чем достаточно, поэтому нагрев не ощутим вообще.

Вообще, во всей конструкции ели заметно греется только мотор. И то, градусов на 5 после продолжительной работы на полной мощности. Остальное, на ощупь соответствует атмосферной температуре. Для интереса, попробую еще тепловизором сфотографировать.

почему «глупые» производители, не делают их квадратными?
Делают какие угодно. Условно-квадратными можно назвать пакетные аккумуляторы. А 18650 — просто стандарт такой получился и оказался самым удобным, поэтому их массово и клепают.
avatar
Безумно круто. Поздравляю с созданием столь бесподобного агрегата.

Мощности конечно с лютым запасом. Поясню:
В Адлере в олимпийском парке особой популярностью пользуются вот такие чопперы.

Есть и двухместные модели. немного инфы тут: optovozov.com/seev.html
Там 1кВт мотор и 60В батарея 12Ач. Так эта 80 килограммовая хрень при резком газе до отказа с места трогается так что готова выскользнуть из-под водителя с пассажиром!
И вдоволь накатавшись на этом славном агрегате как по парку так и по магистрали (спокойно выжимая 50км/ч) мне страшно представить насколько резво с места берет твой, Сергей, агрегат.

К слову об управляемости — у чоппера низкий ЦТ плюс колеса очень широкие, устойчивость шикарна.
Возможно если переоборудовать в электровел фэтбайк (вел с толстыми шинами), а не обычный горник, он будет себя вести устойчивее на дороге — но тут моя диванная аналитика в чистом виде ибо на фэтбайках не катался.
Комментарий отредактирован 2016-09-21 00:08:56 пользователем radiolok
avatar
акк в рюкзаке?
avatar
В чоппере? нет, в раме под ногами.
Комментарий отредактирован 2016-09-21 11:49:21 пользователем radiolok
avatar
Возможно если переоборудовать в электровел фэтбайк (вел с толстыми шинами), а не обычный горник, он будет себя вести устойчивее на дороге
Да, стабильность улучшится, но возрастет и расход энергии. И это не мифические пару процентов, а очень даже ощутимо. Когда велосипед катится, он изгибает покрышку, тем самым разогревая ее. На скорости 20км/ч на это тратится практически вся энергия, а на скорости 40км/ч — около трети. Иименно поэтому, шоссеры гоняют на тоненьких покрышечках, накачанных до диких давлений.

На практике, лучше всего выбирать самую тонкую покрышку, которая обеспечивает сцепление во всех вменяемых ситуациях. А фэтбайки рассчитаны на болото и снег, поэтому там и покрышки такие, их еще и качают не очень сильно.

Но есть и другие способы улучшить стабильность. Из доступных — сместить вес вперед, поставить колеса потяжелее или больше в диаметре (они работают как гироскопы), ну и, самый простой — поставить широкий руль, что я уже и сделал. Пока, правда, не вышло хорошо покататься и оценить эффект.
avatar
Однако здорово.
Комментарий отредактирован 2016-09-27 09:40:21 пользователем NoMad
avatar
Удалось проехаться на этом монстре! Велосипед просто огонь! Динамика разгона очень хорошая, запас хода ещё лучше. Как Tesla, только два колеса)
Комментарий отредактирован 2016-09-27 10:35:19 пользователем Sharix
avatar
Итак, проехана первая тысяча километров на электротяге! Велосипед работает на удивление хорошо! За это время я успел поменять немного деталей, перебрал вилку, и велосипед стал намного стабильнее, но сейчас я хочу построить 3квт велосипед, который в пике выдавал бы 6кВт и заэмбедддить контроллер для получившегося франкинштейна.

И тут возникла проблема с аккумуляторами. Сначала, я хотел просто докупить тех аккумуляторов котоыре я использовал и пересобрать аккумулятор, но продавец существенно увеличил цену аккумуляторов, и докупать их теперь стало очень не выгодно, да и потрошить то, во что вложено столько труда не очень хочется.

Поэтому, я хочу продать велосипед. Если кого он интересует — пишите в личку. Стоимость равна себестоимости (1300$), без учета апгрейдов, сборки, печатных деталей, итп. Вел практически в том-же состоянии, что и на фото в статей, тоесть без боковушек.

Если вел не продастся за вменяемое время — либо докуплю аккумуляторов, либо забью и доведу этот до ума и буду кататься :)
avatar
Шустро :) Я за весь сезон 1630 км накатал. Но я на электро только на работу ездил — 30 км в день, а по выходным на обычном.
Сезон закрыл ещё в начале октября, но на этой неделе в среду решил ещё разок выехать… В общем, теперь уже точно окончательно закрыл :) При +3°С на электровелосипеде без специальной экипировки очень холодно.
avatar
А я купил штормовые штаны и все в порядке. Кстати, на этих выходных будет встерча элеткроавтосама, где я буду. Подробности вот тут.
avatar
Да ноги-то как раз не мёрзнут, а вот руки и лицо — ещё как. А ещё очки запотевают при остановках(на светофорах). Некоторые велосипедисты уже ездят в балаклавах и горнолыжных очках с двойным стеклом и антизапотевающим покрытием. Вот об этой экипировке я и говорю.
Только зарегистрированные и авторизованные пользователи могут оставлять комментарии.