Blog o rowerach elektrycznych - Strona 4 z 5

Budowa skrzynki na elektronikę

Torba czy skrzynka?
Czy warto iść na łatwiznę?

Jeżeli nie najtrudniejszym, to na pewno najbardziej pracochłonnym etapem podczas składania roweru elektrycznego, jest budowa skrzynki na baterię i elektronikę. Oczywiście można pójść na łatwiznę, tak jak ja w pierwszym moim projekcie, i zastosować torbę tekstylną montowaną w trójkąt ramy roweru. Na pierwszy rzut oka wydaje się to fajnym i estetycznym rozwiązaniem. Niestety realia szybko weryfikują pomysł jako dobry tylko na chwilę. O ile wygląda to naprawdę zgrabnie i nie wzbudza zbytniego zainteresowania u osób postronnych to okazuje się, że taka torba ma niestety kilka kluczowych wad. Wybór solidnych toreb jest ograniczony, a gdy już trafimy fajny model to i tak do takiej torby nie zmieścimy zbyt wiele. W moim przypadku do woreczka zmieściło się 78 ogniw wielkości 18650 (13S6P), sterownik 48V 18A , zasilacz 5v, przewody i gniazdo ładowania. Więcej nie upcham choćbym chciał. Ten zestaw waży ok 4 kg, a ta torba na pewno nie była projektowana na takie obciążenie. Raz nawet udało mi się zerwać pasek mocujący, gdy wjechałem w większą dziurę na drodze gruntowej. Najbardziej rażącym dla mnie faktem jest to, że tekstylne obejmy mocujące torbę do ramy oraz sama torba w miejscu styku z lakierem potrafią zdrapać całą farbę do gołego metalu. Na sam koniec pozostawiam wątpliwą wodoszczelność samej torby w przypadku mocniejszych opadów.

Jednak skrzynka

W kolejnych moich projektach pewne było to, ze nie zastosuję już torby tekstylnej. Postanowiłem wykonać skrzynkę z laminatu żywicy poliestrowej i maty z włókna szklanego. Na tematycznych forach można się sporo naczytać, jak ludzie wykonują pojemniki właśnie z tego materiału. Metod i wzorów jest tyle, ile wykonawców. Najczęściej jednak wizualnie takie skrzynki są mocno “kanciaste” i nie przypadły mi do gustu. Nie będę tu wstawiał zdjęć skrzynek, które mi się nie podobają, ponieważ ich autorzy mogliby poczuć się urażeni, a nie moim celem jest obrażanie kogoś. Mam nadzieję, że każdy kto czyta moje wypociny wie, co mam na myśli pisząc „kanciaste”.

Postawiłem sobie cel, że moje skrzynki muszą zgrywać optycznie się z rowerem na bazie zwykłej ramy. Wiadomo, że taka rama zrobiona jest z rur lub bardziej nowoczesnych profili hydro-formowanych. Przekroje takich kształtowników to max 50mm, a nasza skrzynka ma w najszerszym miejscu ok 130mm (więcej się nie da, gdyż korby zahaczałyby o brzegi skrzynki). Gdybym wstawił prawie prostopadłościenną skrzynkę to w okolicy rurek ramy byłaby znaczna zmiana szerokości co optycznie, dla mnie, nie wyglądałoby dobrze. W związku z tym postanowiłem dodać skosy, biegnące równolegle do każdej z rurek trójkąta ramy. Takie rozwiązanie niestety zmniejsza powierzchnię wewnątrz skrzynki, którą mamy do zagospodarowania na baterię i elektronikę, ale dużo zgrabniej komponuje się z całym rowerem. Praktyka pokazuje, że mimo zmniejszonej pojemności skrzynki, spokojnie można upchać sterownik 45A oraz ok 1200Wh baterii, która w konstrukcji e-bike na bazie klasycznej ramy wystarcza na pokonanie dystansu ok. 100km .

Let's go design!

Mam zatem założenia, czas przystąpić do projektu, który wspomagany będzie oprogramowaniem CAD 3D.

1. Rozpoczynam od pomiarów ramion trójkąta tworzonego przez ramę. Na tym etapie można się wspomóc poprzez wycięcie kartonowego szablonu, dopasowanego do ramy i pomierzenie jego boków. Mierzę wymiary wewnątrz ramy.

2. Z poziomu środka ramy, robię fotografię całego roweru, którą następnie umieszczam w oprogramowaniu. Na tle tej fotografii i pomiarów będę tworzył resztę projektu.

3. W tym momencie kieruję się głównie aspektami wizualnymi i staram się zrobić wszystko tak, żeby podobało mi się jak najbardziej. Staram się pamiętać o tym, aby zostawić po ok. 10mm luzu dookoła pojemnika, aby nie męczyć się z jego późniejszym zamontowaniem. Przy pierwszym projekcie skrzynki laminowanej – do “Pieniusia”, niestety zostawiłem troszkę zbyt mało luzu i miałem problem, z osadzeniem uszczelki łączącej obie połowy. Pod górną rurą biegną cięgna przerzutek oraz przewód hamulcowy i prawie stykają się ze skrzynką. W drugim projekcie pojemnika żywicznego do “Miniona” wziąłem już na to poprawkę.

4. Gdy teoretycznie wszystko już wygląda OK, przystępuje do sprawdzenia co uda mi się zmieścić do zamodelowanej skrzynki. Na tym etapie jeszcze można wprowadzić drobne korekty do projektu, które mogą zaowocować tym, że upchnę w środek dodatkową sekcję akumulatora lub nie.

Czas zakasać rękawy 🙂

Metoda pierwsza.

1. Dobra, ogniwa i sterownik mieszczą się w skrzynce czas wykończyć projekt i przystąpić do budowy. Teoretycznie obydwie skrzynki wykonałem tą samą metodą – poprzez laminowanie. Jednak diabeł tkwi w szczegółach. Skrzynka do Pieniusia była robiona jako pierwsza i wpadłem na pomysł, że wykonam do niej kopyto, które odwzorowywać będzie środek skrzynki i oblepię wszystko żywicą i matą z włókna szklanego. Wymyśliłem, że zrobię szablon z kartonu i taśmy klejącej. Takie PUZZLE 3D. Tak też zrobiłem.

O zgrozo!

2. Na obydwu moich ramionach siedział chyba sam belzebub i podpowiadał mi, abym poszedł tą drogą. O tyle, o ile samo poskładanie kopyta i laminowanie nie sprawiało większych problemów to doprowadzenie tego BALERONA, którego ulepiłem do stanu przypominającego skrzynkę wymagało niezliczonej ilości godzin (co najmniej 10h) i tarczek do szlifierki oscylacyjnej. Mój garaż po zabiegu nadawał się do gruntownego sprzątania. Nie pomogła folia, którą rozwiesiłem, aby oddzielić część brudną od reszty. Pył od szlifowania laminatu osiadł wszędzie, w każdym najmniejszym, najodleglejszym, najdrobniejszym zakamarku pomieszczenia była minimum pół milimetrowa warstwa miałkiego kurzu! Kurzu, którego nie dało się tak po prostu zamieść. Wszystko z Anią sprzątaliśmy kolejne X godzin i nawet ściany trzeba było umyć na mokro… Zresztą zobaczcie sami.

3. Po wstępnym oszlifowaniu, nałożyłem jeszcze warstwę barwnego żelkotu, aby wypełnić co większe dziury i ponownie oszlifować. Teoretycznie miało to zaowocować granatowym podłożem jednak dużo z tego ponownie zeszlifowałem, a na kolejne warstwy żelkotu zabrakło mi nerwów.

4. Po szlifowaniu całość przepołowiłem mini-szlifierką z tarczką do cięcia. Starałem się ciąć po wyrysowanej lini, ale jednak nie da się idealnie tą metodą uzyskać dwóch identycznych połówek. Na szczęście całość łączy gumowa uszczelka, która zamaskuje większe niedociągnięcia linii cięcia. Jakoś udało się to wszystko jako, tako doprowadzić do porządku. Po pierwszych przymiarkach okazało się, że nawet nieźle to zaczyna pasować.

5. W zakładzie, w którym pracuję udało mi się dorobić uchwyty do skrzynki mocowane w miejscu na bidon. Wykonane z blachy grubości 1,5mm z dospawaną nakrętką M5 oraz kilku tulejek dystansowych. Troszeczkę się trzeba pomęczyć, aby to wszystko dopasować, ale ostatecznie wszystko się udało. Podczas przymierzania skrzynki do roweru falmastrem mniej więcej zaznaczałem sobie punkt na otworki, a następnie wierciłem najpierw małym wiertłem fi3, a następnie rozwiercałem do fi6, uważając, aby laminat się nie rozerwał. Resztę zrobiła regulacja na blaszkach montażowych. W górze skrzynki zastosowałem wspornik wydrukowany na drukarce 3D dopasowany do ramy roweru.

6. Pozostało zaszpachlować niedociągnięcia, które zostały i pomalować w kolorze docelowym. Niestety nie dane mi było wykończyć wszystko na tip top, zwyciężyła moja niecierpliwa natura. Wypadałoby jeszcze z dwa razy wszystko przeszpachlować, bo po pomalowaniu nadal widać nierówności laminatu. Jednak ja już chciałem to wszystko poskładać i zostawiłem tak, jak wyszło. Czas na montaż na gotowo i dopasowanie reszty sprzętu oraz na przyklejenie plakietek wykańczających cały design – ciętych laserowo z blachy aluminiowej o grubości 1,5mm. Kolorowe akrylowe spraye oraz bezbarwny lakier matowy zamówiłem na popularnym serwisie aukcyjnym, dobierając wcześniej podobne kolory wg. wzornika.

Czas na drugą metodę!

Jak to mówią “pierwsze koty za płoty”. Poznawszy wszelkie trudy związane z oblepianiem żywicą kopyta skrzynki dla “Pieniusia” poszedłem po rozum do głowy.

1. Drugą skrzynkę, tym razem do “Miniona”, wykonałem poprzez laminowanie dwóch połówek osobno (niestety nie mam zdjęć z całego procesu…). Formy lewą i prawą, odwzorowujące tym razem zewnętrzne powierzchnie skrzynki, wykonałem również z kartonu oczywiście wszystko uprzednio modelując w programie CAD 3D. Narożniki z promieniem wykleiłem masą celulozową dostępną w każdym papierniczym, z artykułami plastycznymi. Dokładny promień w masie cellulozowej powyduszałem krążkiem, wydrukowanym na drukarce 3D, o średnicy odpowiadającej narożnikom.

2. Tym razem szlifowanie po laminowaniu to była tylko kosmetyka. W godzinkę wyszlifowałem obie połówki. W kilku miejscach również trzeba było użyć szpachli, aby wyrównać powierzchnię, na której były wgłębienia od pęcherzyków powietrza. Płaszczyznę styku dwóch połówek doszlifowałem poprzez naklejenie arkuszy papieru ściernego na blacie stołu i całą połową skrzynki szorowałem po tej płaszczyźnie z papierem ściernym. Takie rozwiązanie laminowania, z odwzorowaniem we formie płaszczyzn zewnętrznych, uważam za godne polecenia.

3. Kolory skrzynki również dobrałem wg. wzornika i zamówiłem spraye akrylowe. Dodatkowo kupiłem również spray bezbarwny z efektem struktury, którym maluje się jako pierwszym. Nadaje on całej powierzchni strukturę jakby piaskowaną. Eliminuje to wizualne efekty nierówności laminatu i całość wygląda bardzo estetycznie. Na koniec znów całą elektronikę trzeba było dopasować do wnętrza pojemnika, a ostatecznie umocować wszystko pianką montażową.

Jest dobrze😀

Cel uważam za prawie osiągnięty. Wygląda to dobrze, mieści osprzęt, który potrzebuję. Pianka montażowa trzyma wszystkie komponenty wewnątrz jak należy i tysiące kilometrów po wertepach nie są w stanie nic poluzować. Taką skrzynkę można otworzyć w razie potrzeby odkręcając jedną połowę (najlepiej przemyśleć ułożenie komponentów pod tym względem). Jedynym mankamentem jest problematyczne spasowanie dwóch połówek względem siebie – nawet na uszczelkach. Ciężko jest idealnie docisnąć tak, aby było szczelne połączenie. Niestety istnieje ryzyko, że w niekorzystnych warunkach pogodowych do skrzynki naleci woda poprzez niezbyt szczelne połączenia na górze skrzynki. Aby minimalizować to ryzyko na połączeniu, na uszczelce, dodatkowo naklejam czarną taśmę izolacyjną.

Rowery z takimi skrzynkami prezentują się naprawdę świetnie. Gorąco polecam wszystkim to rozwiązanie, jako finalne w e-bike’u na bazie zwykłej ramy, o mocach do 3kW i zasięgu ok 100km. Jeżeli ktoś potrzebuje więcej (zasięgu lub mocy), to niech lepiej od razu idzie w kierunku ramy customowej.

Mamy i 3 sposób!

30.08.2018 – mamy i 3 sposób. Ale co ja będę opisywać, po prostu trzeba go obejrzeć. Mówię mamy, bo powstał on z udziałem Radka, z kanału TABA NA ROWERZE. Największego kanału o tematyce rowerów elektrycznych, w Polsce.

Bądźcie na bieżąco 😊 :

Początki są trudne

W gorącej wodzie kąpany

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 40 kilometrowe treningi na własnych nogach, a moja aktywność fizyczna sprowadza się do 1,5 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.

Ja też chcĘ TAKI ROWER.
Kropka. W zasadzie „!"

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…

Powrót do epoki kamienia łupanego

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 😊.

Zaczynam budowę roweru elektrycznego
Próba nr 1

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:

1. 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…).

2. 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.

3. 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.

4. 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 😊

5. 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.

Nigdy się nie poddawaj!
próba nr 2

1. 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.

2. 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.

JEST SUKCES!

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.

Wnioski

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.

Ostatnie podrygi silnika

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” 😀

CZAS NA NOWĄ ERĘ KONSTRUKCJI

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.

Jeśli podobała Ci się (bądź też nie) moja geneza budowy pierwszego roweru elektrycznego, napisz proszę w komentarzu poniżej. Być może sam chcesz się podzielić, swoją historią, jak Ty zbudowałeś swojego e-bike? Śmiało. I pamiętaj być na bieżąco:

Ogniwa Li-ion – testowanie

Nowe ogniwa biją po kieszeni

Jednymi z popularniejszych ogniw do budowy akumulatorów w rowerach elektrycznych są litowo jonowce wielkości 18650 (18mm średnicy 65 mm długości 0 – okrągłe). Bez problemu można je kupić w internecie, jednak jeśli mówimy o ogniwach nowych, to zaskoczy nas niemiło ich cena – 20 – 30 zł za sztukę!!! Jeżeli potrzebujemy ok. 100 sztuk takich ogniw, to okazuje się, że ich komplet na akumulator, kosztować może 3000 zł i więcej 😒. Co w takim razie robić? Kupować nowe?

Tanie ogniwa 18650
z rozpakietowania

A może by tak ogniwa z rozpakietowania większych banków energii? Ogniwa takie często możemy spotkać w internecie jako pochodzące z demontażu o parametrach nominalnych. Musicie jednak wiedzieć, że sprawdzenie każdego ogniwa wymaga czasu (nawet i kilka godzin). Jeżeli sprzedający posiada tysiące takich ogniw, to nie jest w stanie sprawdzić każdego ogniwa, gdyż najzwyczajniej w świecie nie opłaca mu się to. Lepiej sprzedać odrobinę taniej z możliwością wymiany, jeżeli okaże się, że z którymś coś jest nie tak. Ogniwa pochodzące z demontażu są dostępne w cenie 1/3 nowego – to duża różnica. (Mi np. udało się kupić 350 szt. SONY US18650V3 za 4 zł/szt., 150 szt. Panasonic NCR18650A za 6 zł/szt., 150 szt. LG MJ1 za 9 zł/szt.) Czasami takie ogniwa posiadają ślady po zgrzewach, które musimy usunąć – idealnie nadaje się do tego miniszlifierka, z frezem kulistym.

Jaka pojemność ma ogniwo?

Testowanie ogniw

Kupujemy takie ogniwa z myślą o połączeniu ich w pakiety odpowiednie dla naszego roweru. Budując akumulator musimy zadbać o to, aby w każdym jego segmencie/celi grupa ogniw była możliwie zbliżona do pozostałych grup. Inaczej mówiąc, wszystkie cele akumulatora z osobna, muszą mieć taką samą pojemność, a ogniwa możliwie zbliżoną do siebie rezystancję wewnętrzną.

Skąd wiedzieć jaką rzeczywistą pojemność ma dane ogniwo i jaka jest jego rezystancja wewnętrzna? Tutaj z pomocą przychodzi nam tester ogniw. Można kupić ładowarki z funkcją monitorowanego rozładowania jednak kosztują one ponad 500 zł i pozwalają nam jednocześnie testować niewielką liczbę ogniw (ok. 4 szt). Ja postanowiłem zbudować własną stację do testowania ogniw, pozwalającą jednocześnie badać do 20 ogniw – koszt budowy wyniósł niecałe 500 zł. Jej sercem jest mikrokontroler Arduino Mega.

Główny tryb pracy mojej stacji do testowania ogniw to:

1. Naładowanie ogniw do pełna
2. Odczekanie kilkunastu minut
3. Monitorowane rozładowanie każdego ogniwa z osobna, ale w tym samym czasie
4. Ponowne naładowanie ogniw do napięcia przechowywania (ok 3.6V)

Podczas cyklu rozładowania aktualnie zmierzone pojemności można odczytać z wyświetlacza, a na koniec cyklu dane zapisywane są na karcie SD. Każde ogniwo będzie miało nadany indywidualny numer, który wystarczy zanotować na koszulce ogniwa flamastrem i później porównać z danymi na karcie SD.

Dalsze kroki postępowania

po przetestowaniu ogniw

(Wskazówki)

OK, mamy pomierzone ogniwa, wiemy jakie każde z osobna ma parametry. Dalej musimy się zastanowić czy wszystkie ogniwa spełniają nasze oczekiwania. Porównujemy zmierzone parametry z parametrami ogniw nowych – praktycznie do każdego ogniwa możemy znaleźć jego kartę katalogową lub testy przeprowadzane przez niezależne osoby. Odrzucamy ogniwa najsłabsze i te, które nie spełniają naszych wymagań. Ja zawsze budując akumulator, kupuję kilka procent więcej ogniw po to, abym miał z czego odrzucić najsłabsze.

Dalej przefiltrowane dane ogniw musimy podzielić na grupy o równej pojemności. Gdybyśmy tego nie zrobili i losowo połączyli ogniwa w cele akumulatora, to w najbardziej niekorzystnym ułożeniu, moglibyśmy mieć rozbieżności w pojemnościach między celami sięgające kilku procent, co może przełożyć się na kilka kilometrów zasięgu. Wiadomo, że akumulator jest tak mocny, jak jego najsłabsza cela (czyli grupa ogniw połączonych równolegle).

Ja korzystam z prostego arkusza kalkulacyjnego (do ściągnięcia poniżej), do którego wklejam dane ogniw z testera.

Potrzebuję numer ogniwa i jego pojemność – wszystko posortowane malejąco, od ogniwa z największą pojemnością. Dalej rozciągam zakres danych, aby uzyskać odpowiednią ilość równych grup. Po tym wszystkim robię wydruk wyniku i dzielę fizycznie ogniwa na grupy, które obliczył arkusz kalkulacyjny. Teraz pozostaje już tylko ułożyć je w kształt akumulatora i pozgrzewać.

Projekt PCB i kod Arduino

do pobrania

Video-prezentacja stacji

do testowania ogniw

Bądźcie na bieżąco 😊

Zgrzewarka do ogniw

Zrób to sam

Zgrzewarka do ogniw jedno i dwupulsowa, wykonana z transformatora ze starej mikrofalówki
Sterowana mikrokontrolerem Arduino nano.
Całość zabudowana na starym statywie do wiertarki.
Elektrody z drutu miedzianego (takiego jak masz w ścianie w domu przy kontakcie) zamocowane do wahliwych ramion aluminiowych. Każde ramię ugina się niezależnie, dzięki czemu niwelują się nierówności i elektrody są dociskane do zgrzewanej taśmy z równą siłą.
Przy wahliwych ramionach zamontowany jest przełącznik/krańcówka, która załącza automatycznie impuls zgrzewający po dociśnięciu elektrod do ogniwa.

Całość operuje się wygodnie jedną ręką, dzięki czemu drugą ręką możemy przytrzymać ogniwa lub taśmę lub po prostu podłubać w nosie 😜.

Potrzebne linki

Projekt PCB, schemat w eaglu i kod w Arduino IDE do sciągnięcia

Przy projektowaniu zgrzewarki posiłkowałem się postami z forum elektrody

WSKAZÓWKI

Rada dla budujących:

Umieście elektronikę sterującą przynajmniej jakieś 30cm od transformatora.

Na początku wpasowałem wszystko łącznie ze sterownikiem i transformatorem do obudowy od zasilacza komputerowego ATX. Niestety nie był to dobry pomysł, gdyż pole magnetyczne od transformatora generowało zakłócenia i źle wpływało na mikro-kontroler. Efekt był taki, że czasami podczas zgrzewania impuls zgrzewu nie zanikał!!! Elektrody z drutu miedzianego w tym momencie wyparowywały, a w taśmie była wielka dziura….

Po przeniesieniu sterownika na górę zgrzewarki (na szczyt stojaka wiertarskiego – widać to na pierwszym zdjęciu oraz w filmie o zgrzewaniu akumulatora ) wszystko jest OK.

PAMIĘTAJ

Podczas wytrawiania płytki z mojego projektu, aby odświeżyć w Eaglu płytkę funkcją “Ratsnest”, aby pojawiły się poligony GND masy!

Video-prezentacja

Zachęcamy Was do bycia na bieżąco 🙂. Nie przegapicie informacji o naszych projektach.

załoga Bikel.pl

Kompletowanie części do e-bike

Co (i w skrócie po co) było mi potrzebne do zbudowania roweru elektrycznego?

Poniżej lista, a w osobnych wpisach postaram się opisywać bardziej szczegółowo wybrane pozycje.

Warsztat:

Multimetr cyfrowy
Podstawowe narzędzie do monitorowania stanu obwodów elektrycznych i stopnia naładowania akumulatorów – bez niego, jak bez ręki.
Lutownica pistoletowa/transformatorowa
Do łączenia przewodów i zarabiania grubych, wysokoprądowych złącz.
Stacja lutownicza
Od samego początku chciałem mieć watomierz (komputer pokładowy) własną zgrzewarkę i tester ogniw li-ion, a w dodatku postanowiłem to zrobić sam, od podstaw. Lutowanie elektroniki zwykłą lutownicą pistoletową to prawdziwa mordęga, dlatego stacja lutownicza to baaaardzo przydatne narzędzie.
Zgrzewarka do ogniw akumulatora
Oczywiście można zlecić budowę akumulatora osobom trzecim lub choćby kupić zgrzewarkę do ogniw, ale gdzie byłaby ta frajda, że zrobiło się coś własnego szytego na miarę? 😊 Dlatego padło na budowę zgrzewarki do akumulatorów, na bazie ogniw 18650. Bazą zgrzewarki jest transformator ze starej mikrofalówki i mikrokontroler “Arduino nano”.
Stacja do testowania i ładowania/rozładowania ogniw
Ogniwa litowo jonowe wielkości 18650 to te popularnie używane w laptopach. Nowe są bardzo drogie, ale z różnych źródeł, za mniej niż połowę ceny, można zdobyć takie ogniwa o parametrach nominalnych. Oczywiście nie mamy pewności, że z setki zdobytych ogniw, choćby jedno nie jest popsute, dlatego budowanie akumulatora bez testowania i podzielenia ogniw na równe grupy, to kiepski pomysł.
Zasilacz regulowany
Podczas pierwszego uruchomienia instalacji istnieje ryzyko, że podłączyliśmy coś nie tak. Podłączając testowo do akumulatora instalację, która posiada zwarcie, możemy wywołać niezłe fajerwerki. Zasilacz regulowany, z ograniczeniem prądu, może nas ustrzec przed takimi efektami. Dodatkowo przydaje się w szeregu prac, jak choćby modyfikacja napięcia odcięcia w sterowniku silnika.
Wybijaki okrągłe fi 18 i fi 10+ młotek
Przy składaniu akumulatora musimy odizolować “plusy” ogniw li-ion od taśmy, którą je łączymy poprzez zgrzewanie. Najprościej wybić takie izolatory z tektury wybijakami.
Multi-mini-szlifierka z zestawem końcówek i frezów
Mnogości zastosowania tego urządzenia w domowym warsztacie nie sposób opisać. Używam głównie do przygotowania ogniw 18650 przed testowaniem i zgrzewaniem (najczęściej posiadają ślady po poprzednich zgrzewach).
Szlifierka oscylacyjna
Do wykańczania skrzynki na elektronikę wykonanej z laminatu żywicznego.
Komputer PC z oprogramowaniem do modelowania 3D i projektowania elektroniki i obliczeń.
Najczęściej, zanim coś wykonam, projektuję i optymalizuję wymiary i wygląd w środowisku modelowania trójwymiarowego. Wszystkie obliczenia i sortowanie ogniw na grupy – nic na piechotę – wspomagamy się oprogramowaniem choćby takim, jak arkusz kalkulacyjny.
Drukarka 3D
Obudowy watomierzy, wsporniki skrzynki – wszystko takie, jak sobie wymarzymy i zaprojektujemy 😀.
Wiertarka z zestawem wierteł
Wiadomo 😊.
Zaciskarka z zestawem końcówek na przewody.
Generalnie nie zaleca się łączenia w e-rowerach, np. sterowników z resztą osprzętu za pomocą szybkozłączek. Jednak jeżeli zrobi się to z głową i porządnie to będzie dobrze.
Inne narzędzia takie jak śrubokręty, klucze, nożyki itp…

Części

Rower – baza
Wg. preferencji użytkownika, z naciskiem na możliwie dużą przestrzeń, w której znajdzie się cała elektronika.
Silnik elektryczny BLDC
Przekładniowe – lekkie, ale tylko do mocy nominalnych. Bezprzekładniowe dla bezawaryjności i możliwości przewatowania, jednak cięższe od przekładniowych.
Kontroler silnika BLDC
Sterowanie prędkością obrotową silnika.
Ogniwa Li-ion 18650
Do budowy akumulatora, umożliwiają zbudowanie źródła zasilania o prawie dowolnym kształcie i parametrach.
BMS (Battery Management System) – sterownik do baterii
Zabezpieczenie przed nadmiernym naładowaniem i rozładowaniem poszczególnych sekcji baterii.
Ładowarka baterii
Taśma niklowana do zgrzewania ogniw
Koszyki na ogniwa 18650
Przetwornica z ładowarki od smartfona 5V
Do zasilania Watomierza/komputera pokładowego.
Gniazdo XLR3pin – uszczelnione
Czujniki temperatury LM35
Termostaty / Wyłączniki termiczne 145stC i 65stC
Koszulki termokurczliwe
Przewody
Peszel/oplot plecionka poliestrowa do przewodów
Złącza
Żywica poliestrowa + mata szklana / lub torba w trójkąt
Złączki na przewody NANIGI

Zapraszamy Was do bycia na bieżąco 😊

Torba czy skrzynka? Czy warto iść na łatwiznę?