Początki są trudne

Moja przygoda z e-rowerami zaczęła się w październiku 2016 roku, gdy oznajmiłem małżonce, że „właśnie kupiłem 300 ogniw do budowy akumulatora” 😀 „No ale jak to – przecież dopiero co rozmawialiśmy, że rozważasz zakup, a to już??” No tak to bywa, gdy się jest, jak to mówią – „w gorącej wodzie kąpanym” 🙂 Żona jest zapaloną kolarką i robi dziennie minimum czterdziesto kilometrowe treningi na własnych nogach, a moja aktywność fizyczna sprowadza się do półtora kilometrowych dojazdów do pracy 🙂 I jak tu nadążyć za taką na trasie? Średnia z wycieczki powyżej 25km/h to nie dla mnie… postanowiłem się jakoś wspomóc.

 

Wtedy plany były baaardzo duże (w zasadzie to są nadal). Naczytałem się na forach i blogach jakie to ludzie cuda budują. Falcony, Vectory … myślę – WOW ja też taki chcę!!! Jako, że na co dzień zajmuję się konstrukcjami metalowymi i mam dostęp do narzędzi do projektowania i obrabiarek do metalu to pomyślałem, że zbuduję sobie własną ramę podobną do falcona, vectora, bombera. Wszystko super, ale ja nigdy nawet nie siedziałem na elektryku, BA! nawet nie stałem obok żadnego, hah! No tak… trochę ochłonąłem i stwierdziłem, że muszę najpierw poznać co to w ogóle jest rower elektryczny… i jak to w praktyce funkcjonuje…

Dobrze zrobiłem, bo pewnie do dzisiaj jeszcze bym składał mój pierwszy „całkiem własny” rower i pewnie zawierałby mnóstwo niedoróbek. Pomijam fakt, ze nie miałem pojęcia o budowie roweru elektrycznego – jak się później okazało ja nie miałem pojęcia z czego jest zbudowany zwykły rower! Różne rozmiary i kształty ram, różne suporty, różne korby, różne hamulce, różne stery, różne sztyce, różne kasety, wolnobiegi. DOSŁOWNIE wszytko z czego zbudowany jest rower, wszystko czego kiedykolwiek dotykaliście lub widzieliście w rowerze można dostać w kilku wariantach z czego większość zupełnie nie jest ze sobą zamienna !! Wracamy zatem do epoki kamienia łupanego i zaczynamy edukację od podstaw 🙂

Różne sprawy toczyły się mniej więcej w tym samym czasie. Projekt i budowa stacji do testowania ogniw, bo przecież żeby zaoszczędzić trochę grosza kupiłem używane ogniwa do rozpakietowania o niby nominalnych parametrach w cenie 4zł/szt (300szt SONY 18650V3 2150mAh). Tak 300szt bo przecież chciałem własnego falcona … 🙂 Tak do informacji – w pierwszym rowerze użyłem 39 ogniw (13S3P).

Jednocześnie szły projekt i budowa zgrzewarki do ogniw oraz wybór silnika. I tu się zaczął pierwszy poważny problem. Silników jest mnóstwo małe/duże, mocne/słabe, przekładniowe/bez przekładniowe, a co najważniejsze używane – tanie i nowe – DROGIE!. Jedyne co wiedziałem, to że potrzebuję BLDC bez szczotkowy silnik prądu stałego. No i znowu, aby się zapoznać z tematem poszedłem w kierunku ceny. Wówczas najtańszym silnikiem jaki znalazłem, który mnie zainteresował był silnik od roweru Gazelle Inergy oryginalnie zapleciony w obręcz na przód roweru. Silnik przekładniowy, czujnikowy o parametrach nominalnych 350W 36V – koszt 150zł z przesyłką. Ale się cieszyłem gdy kurier przyszedł z wielką okrągłą paczką 🙂 Niestety moja radość nie trwała zbyt długo. Zacząłem od rozebrania tego silnika, aby po pierwsze zobaczyć w jakim jest stanie, a po drugie żeby wyprowadzić własne przewody zasilające i do czujników halla oraz dołożyć czujnik temperatury. Po rozebraniu okazało się, że jedna z aluminiowych części wewnętrznego korpusu silnika jest pęknięta. Załamka… ale nie poddałem się. Postanowiłem podjąć próbę naprawy. Najpierw chciałem zlutować ten fragment specjalnym spoiwem do lutowania chłodnic samochodowych co prawie mi się udało, jednak w ostatniej chwili lutowania zbyt długo przytrzymałem palnik i cienka ścianka korpusu przegrzała się i po prostu rozpłynęła się na moich oczach na płytkach podłogowych garażu. Nie wierzyłem własnym oczom… Korpus był zrobiony z jakiegoś niskotopliwego stopu i nie wytrzymał… Nie napiszę tu słów jakie przewinęły mi się wtedy przez myśl. Spoko, nazajutrz wpadł mi jeszcze jeden pomysł do głowy i zrobiłem zupełnie od podstaw ten fragment silnika przy pomocy zakładu w którym pracuje. Tym razem próba naprawy wypadła pomyślnie i silnik udało mi się poskładać wraz z nowymi przewodami i cyfrowym czujnikiem temperatury DS18B20 (tak, cyfrowym… niestety.. ale o tym zaraz…).

Zbudowałem stanowisko testowe w pokoju do którego wpiąłem koło, a przewody miałem na blacie stołu roboczego. Polutowłem wszystkie złącza, podłączyłem mój pierwszy sterownik (36V/48V 15A), podłączyłem trzy pakiety li-po 3×11,1V od quadcoptera (bo przecież docelowe ogniwa dopiero się rozpakietowują i testują) wpiąłem manetkę i … DZIAŁA !!! Ile radości może dorosłemu facetowi sprawić kręcące się w pokoju kółko 🙂 Ale żeby nie było tak kolorowo to okazało się, że czujnik temperatury, który użyłem niestety nie nadaje się do tego zastosowania. Przewody biegnące razem z przewodami zasilającymi silnik oraz jego lokalizacja idealnie nadawała się, żeby złapać wszystkie zakłócenia z okolicy. W spoczynku działał, ale wystarczyło minimalnie ruszyć manetkę i od razu wszystkie odczyty znikały. Żadne ekranowanie nie pomagało dlatego zmieniłem czujnik na analogowy LM35. Tutaj już jest dużo lepiej, ale nie idealnie. Czujnik również przekłamuje, gdy w przewody fazowe silnika pchany jest duży prąd. Na razie mi to wystarczy. Fajnie, no to przymierzamy do roweru. I znowu wtopa… Koło zupełnie nie mieści się w przednim widelcu mojego roweru… Jak się później okazało w Gazellach jest z przodu rozstaw 135mm, a w większości rowerów jest 100mm. No nie! Tyle się namęczyłem żeby naprawić i poskładać ten silnik więc i teraz się nie poddam. Postanowiłem dorobić adapter dzięki któremu da się założyć ten silnik do zwykłego roweru. Choćby po to żeby przetestować jak to działa. Znowu wspomogłem się zakładem pracy i po kilku dniach miałem już adapter i zamontowane koło w rowerze. Wyglądało to co najmniej dziwnie. Ale jak zwykle na początku nie miało to wyglądać tylko działać 🙂 W końcu to tylko nauka o rowerze elektrycznym 🙂 Dobra, koło jest, zakładamy resztę gratów do roweru. Całą elektronikę i pakiety lipo upakowałem w torbie w trójkąt, którą kupiłem w lokalnym sklepie rowerowym. Do torby dołożyłem wydrukowane na drukarce 3D przepusty kablowe i uchwyty do gniazd.

Nadeszła chwila prawdy. Wsiadam na rower – w pokoju , manetka odchylona i juhuuu 2 metry dalej – ściana . Brawo, super – toż to jedzie 🙂
Biorę więc sprzęt na parking na jazdę testową. Żona też ubiera buty bo takiej okazji nie może przegapić. Wsiadam pierwszy i jazda. Runda w koło parkingu zaliczona. Pierwsza myśl – ale to zapieprza (tak… 700W zapieprza, tak mi się wydawało bo to był pierwszy e-bike, na którym jechałem). Ania jedzie z bananem na twarzy. Oboje zadowoleni, że to fajne jest. Znowu ja wsiadam, ruszam i słyszę chrrrr…. A rower ledwo jedzie… No to sobie ku.. pojeździliśmy – dwie rundy wokół parkingu. Koniec zabawy. Z mniejszymi, ale uśmiechami wracamy do domku zobaczyć co się stało. A niestety stało się… Koła zębate wykonane z tworzywa niestety nie wytrzymały nadprogramowej mocy 700W i zęby się najzwyczajniej pozrywały. To niestety był koniec mojego pierwszego silnika. Z tej lekcji nauczyłem się, że silniki są produkowane na różny dropout (rozstaw), używane mogą być popsute, a koła zębate są przeznaczone do mocy nominalnych. Ale chyba nie do końca jeszcze byłem o tym przekonany.

Postanowiłem jeszcze raz spróbować szczęścia i ponownie kupiłem całe koło z silnikiem na przód. Znowu silnik przekładniowy, BLDC, tym razem bezczujnikowy (mój kontroler miał możliwość pracy z trybie czujnikowym i bezczujnikowym) producent bliżej nieokreślony, na obudowie miał wybite 24V 250W no i tym razem dropout 100mm – pasuje do widelca beż żadnych adapterów. Jak zwykle postanowiłem rozebrać ten silniczek, aby zobaczyć w jakim jest stanie i aby dołożyć czujnik temperatury – tym razem od razu LM35. Tutaj problem napotkałem już na samym początku ponieważ jak się okazało ten silnik był rozkręcany jak słoik i niestety bez dodatkowego osprzętu nie dałoby się go otworzyć. Znów w pracy dorobiłem sobie klucz do otwierania tego silnika. Wewnątrz budowa była podobna do silnika gazelli, nieco bardziej filigranowa. Ciekawym rozwiązaniem było to że przekładnia nie była na kołach zębatych tylko była to przekładnia cierna. Układ planetarny podobnie jak w poprzedniku jednak koła nie miały zębów tylko były ściśle spasowane i posmarowane specjalnym smarem. Dołożyłem tylko czujnik LM35 i poskładałem wszystko tak jak było. Tym razem bez żadnych niespodzianek i pęknięć.

Pierwsze jazdy testowe wykazały, że mały, ale wariat. Silniczek tak mały potrafił rozpędzić rower do 45km/h. Był marzec 2017 więc na zewnątrz było jeszcze całkiem zimno. Gdy rower postał na dworze i silnik złapał temperaturę otoczenia to zaczęły się dziać ciekawe rzeczy.
Skurczony od zimna metal przekładni ciernej nie był już tak dobrze spasowany jak w temperaturze pokojowej, a później roboczej. Podczas ruszania zagwarantowany miałem na sobie wzrok całej okolicy ponieważ silnik wydawał z siebie pisk tak przeraźliwy, że porównać go można z hamowaniem starej lokomotywy. Na tym etapie miałem już prototyp mojego komputerka pokładowego MPe „Mózg Pojazdu elektrycznego” (o MPe będzie osobny artykuł). Zaprogramowałem więc go tak, aby silnik załączał się dopiero przy prędkości powyżej 10km/h. Od teraz rowerem ruszało się tak jak zwykłym – o własnych siłach, a po przekroczeniu tej prędkości mieliśmy dopiero wspomaganie. Znacznie zredukowało to wrażenia dźwiękowe, gdyż silnik już się tak nie męczył gdy nie musiał rozpędzać rowerka od zera.

Nieco ponad 500km udało się zrobić na takiej konfiguracji. Miesiące mijały, udało mi się zrobić zgrzewarkę do ogniw i poskładać docelowy pakiet. Robiło się coraz cieplej i zaczęły się pojawiać kolejne problemy. Zabezpieczenia termiczne kontrolera i silnika zaczęły się odzywać. Przede wszystkim silnik ustawiony w MPe na odcięcie przy 110 stopniach Celsjusza wyłączał się bardzo często. Poczytałem w internecie i ludzie montowali zabezpieczenia termiczne na ok 150stC. Postanowiłem zatem podnieść próg odcięcia do 140stC. I tutaj popełniłem niestety duży błąd. Takie zabezpieczenie 140-150stC można montować w silnikach bez przekładniowych gdzie magnesy są przyklejone do korpusu silnika, a korpus ma styk z powietrzem i jest chłodzony. Wtedy to zabezpieczenie jest przyklejone do nieruchomego stojana wewnątrz silnika i z niego jest pobierana temperatura. Wtedy gdy stojan osiągnie temperaturę 150stopni mamy pewność że magnesy przyklejone do korpusu mają mniejszą temperaturę i nic złego się im nie stanie. W moim przypadku było niestety zupełnie na odwrót. Silnik przekładniowy ma podwójny korpus , a jego zewnętrzna część (piasta do której są montowane szprychy), która jest najlepiej chłodzona, w ogóle nie styka się z samym silnikiem wewnątrz. Żeby tego było mało wewnętrzną warstwę stanowi stojan, a w jego środku dopiero mamy obrotowy wirnik z magnesami. Także, gdy ja mierzyłem temperaturę stojana to magnesy w środku miały jeszcze większą temperaturę. Dodatkowo dochodzi przekłamanie czujnika w obecności dużych prądów fazowych zasilających silnik. Żonka cisnęła na trasie cały czas na maksa i sprzęt nie wytrzymał tej próby. Niestety te okoliczności złożyły się na przegrzanie silnika na skutek, którego doszło do rozmagnesowania się o odklejenia magnesów. Nauczka: koniecznie montuj zabezpieczenia termiczne dopasowane do swojego silnika, działające wewnątrz czyli mechaniczne termostatyczne wyłączniki. Czujnik temperatury to dodatkowy bajer, który wraz z komputerem pokładowym pomoże Ci zorientować się jak sobie radzi twój silnik, ale nie zapewni 100% bezpieczeństwa silnika. Jeżeli chcesz używać silnik powyżej mocy nominalnych – nie stosuj przekładniówki.

I tak to działało do około czerwca. A w końcowym etapie życia tego silnika udało mi się nawet zaliczyć zlot EV w Żyrardowie, gdzie mój rower omijany był bardzo szerokim łukiem jako nie wzbudzający (prawie) żadnego zainteresowania. Za to dzięki uprzejmości zlotowiczów miałem okazję pojeździć na „prawdziwych” rowerach elektrycznych i wtedy to już na dobre „połknąłem bakcyla” 🙂

To by było na tyle jeżeli chodzi o silniki przekładniowe w moich konstrukcjach. Od tej pory nastała era bez przekładniowców, a w niedługim czasie powstały kolejne, dużo mocniejsze i bardziej dopracowane konstrukcje – PIENIUŚ i MINION 🙂 O nich poczytacie w następnych artykułach.

Ogniwa, które kupiłem na początku ostatecznie okazały się zbyt mało pojemne (zmierzone tylko 2050 mAh) nie nadające się do mocnych sprzętów i rozejdą się do słabych, miejskich rowerków w rodzinie oraz zostaną w rowerku na dojazdy do pracy. Ogniwa do e-bike’ow powyżej 1kW najlepiej żeby miały ok 3000 mAh. Konstrukcja własnej customowej ramy nadal jest w sferze planów. Cieszę się, że postanowiłem wybrać drogę „po kolei, małą łyżeczką”, gdyż razem z Anią posiedliśmy dwa wspaniałe rowery, które wystarczą zapewne na bardzo długo. W między czasie możemy realizować kolejne projekty, a wolny czas spędzać na łonie natury z wiatrem we włosach niesieni przez siłę elektromotoryczną ogniw litowo jonowych.

 

Zapraszam Was do bycia na bieżąco 🙂 :

https://www.facebook.com/bikelpl

https://www.instagram.com/bikel.pl

nasza grupa, dla fanów pojazdów elektrycznych