История еще одного электровелосипеда своими руками: reloaded

Приветствую, уважаемое Хабрасообщество.
Вдохновленный статьями за авторством chomper
«История еще одного электровелосипеда своими руками»
и «История еще одного электровелосипеда своими руками v2.0», решил создать что-то свое.

Что получилось, так сказать, «по мотивам» а также много фото и текста — под катом.

Адептам мотор-колес скажу сразу — не хочу гирю весом 7кг ни на переднем колесе, ни на заднем. Работаю на третьем этаже и таскать по лестнице эту прелесть — нет уж, увольте.

Из первоисточников была взята концепция и переосмыслена под свои нужды.
Мотивы постройки частично тривиальны — хочется ездить на работу на велосипеде, но одна горка убивает напрочь все порывы, а частично нет — хотелось своими рукам пощупать «электробайк».

За основу был взят беспородный велосипед, купленный много лет назад у коробейников «б.у. из Европы ».

Из покупного:

Электродвигатель (модельный outrunner) типоразмера 6354 kv200


Спецификации от продавца
Rotational Speed: 200 (kv) RPM/V
Continuous Current: 90A
Max. Current: 100A
Input Voltage: 14.8 — 37V
Max. Efficiency: 98%
No Load Current: 0.9A
Internal Resistance: 74m(Omega)
Power: 2450W
Motor Dimensions (Diameter x Length): 63mm x 72mm
Propeller Dimensions: 19 x 10 /19 x 12/18.5 x 12
Input Battery Types: NiCd/ Nimh/ Li-po Battery
Recommend Model: Airplane
Спидконтроллер (ESC)В первом варианте был Mystery Firedragon 80A, он же Hobbywing, он же Fentium


Но с ним были получены неудовлетворительные результаты. Срывы синхронизации под нагрузкой портили все удовольствие от пользования девайсом.
Позже был куплен Hobbyking SS Series 90-100A
С этим контроллером все намного лучше, незначительные срывы наблюдаются если слишком резко надавить на газ.



Сервотестернаверное самый простой и распространенный.


Ваттметр- клон Turnigy 130A


Батарея- модельная LiPO 6S 22.2V 5a-hКитайского бренда HRB с декларированной токоотдачей 50C



Ручка газа от серийного электровелосипеда, под большой палецВнутри датчик Холла с линейным выходом и система магнитов на подвижном кольце.
Питается от 5 вольт и выдает приблизительно от 0.7 в до 4.6в.



Ручки тормоза с датчиками нажатияПланировал сделать отсечку газа при нажатии на любой тормоз, но возможно просто сделаю сзади фонарь «стоп»



Фривилл (трещетка) на 16 зубьев


Задний багажник, в качестве элемента конструкции


Готовые зубчатые колеса и ременьС профилем зуба HTD 5M на 72 и 15зубов шириной 15мм.





— Передняя звездочка б.у. на 50 зубьев, не знаю от какой системы, выбиралась из того что было.
— Перекидка, б.у. для использования в качестве натяжителя цепи.
— Левая чашка каретки с зажимным кольцом (Контрогайка ?)
— И естественно цепь.
— Крепеж в ассортименте.

Старая задняя втулка у меня была.

Теперь по узлам конструкции

От крепления за спицы звездочки передающей усилие на колесо было решено отказаться сразу.
Использовал штатное крепление под дисковый тормоз вместе с диском. Звездочка крепится болтами к диску.
Приношу извинения за пыльный велосипед.



Предвосхищу вопросы по поводу 2-х винтов между 6-ю крепления диска — это винты, фиксирующие резьбу крепления диска от раскручивания. Согласен, решение спорное, но оно пока работает.
Да, в природе есть задние втулки где крепление диска это единое целое со втулкой и тогда не пришлось бы применять «спички и желуди». Но по определённым обстоятельствам пришлось сделать так.

Фривилл (трещетка)

Крепится на чашке от каретки, законтрогаен родным кольцом от чашки.

Задняя втулка используется как промежуточный вал

Установлена в П — образном отрезке профтрубы.

Большое зубчатое колесо

Зафиксировано от проворачивания на валу штифтом, без него втулка сама себя «зажимала» конусами.
В зубчатом колесе профрезерована канавка, в валу просверлено отверстие и вставлен штифт, который ложится в канавку в колесе.

Малое зубчатое колесо

Зафиксировано на валу двигателя 2-мя гужонами.

Двигатель

Крепится штатной крестовиной за L образную конструкцию найденную в закромах.

Натяжитель цепи

Закреплен на боковушке от багажника.



Все смонтировано на структурированной пластине из жесткого алюминия, которая в свою очередь закреплена на боковушках от багажника.

Общий вид

Для самых внимательных

Для чего тут талреп.



Этот «костыль» появился в процессе доводки конструкции. У двигателя хватает момента, чтобы деформировалась несущая пластина, при этом ослабевает натяжение ремня, и он проскакивает. Решили проблему «в лоб» теперь все нормально.

По электрической схеме

В сервотестере был удален переменный резистор и вместо него подключен датчик холла из ручки газа.
Также установлен резистор подпора 1ком в цепь кнопки, так как без него наблюдалось переключение режимов, видимо из-за наводок.

На данный момент схема выглядит так.



Чтобы не тянуть силовые провода через весь велосипед, у ваттметра вынесен шунт по методике с этого сайта.

Также разнесен "+" питания и "+" измерительный, в перспективе поставлю изолированный конвертер 5В в 9В (водятся в сетевухах с BNC) так как в текущей схеме всё равно наблюдается некоторое занижение показаний по току.

Батарея эксплуатируется без BMS, для предотвращения переразряда использовал battery monitor настроенный на 3.3 В. По достижении установленного либо меньшего напряжения на любой банке начитает очень громко пищать.



Заряжаю клоном IMAX B6 в режиме Li-Io с балансировкой. Почему не Li-Po? Потому что заряд до 4.1 вольта вместо 4.2 теоретически должен увеличить ресурс батареи.

Что получилось в итоге

Общая редукция — малое зубчатое колесо 15/ большое зубчатое колесо 72 * фривилл 15/ большая звезда 50 = 0,0625
Максимальные обороты двигателя при номинальном напряжении батареи 22.2*200=4440
После редукции 4440*0,0625=277,5 об/мин на колесо.
При диаметре колеса 650мм(под нагрузкой седока пусть будет 640) теоретическая скорость получается 33,477 км/ч
На практике по прямой и на незначительных уклонах зафиксирована скорость 33.3, что близко к теории.
По энергопотреблению — пиковое потребление ( по показаниям ваттметра, а они могут быть слегка «в попугаях») 1200ватт
Среднее потребление при быстром движении в гору с небольшим уклоном 600-800 ватт. По прямой 100-300 ватт.

Proof

Попытался снять видео.
С учетом дороги и съемки «с руки» видео получилось так-себе, но кое-что рассмотреть можно. Для общего впечатления есть нарезанные кадры — начало горки, приблизительно 8-я секунда видео и 27-я, когда было максимальное потребление по току. Подъем на горку без помощи ног, только на электродвигателе на максимальном «газу», уклон горки не знаю, для желающих подробностей маршрут с гуглокарт.



Еще одно видео, движение по прямой, в конце небольшое ускорение(чтобы успеть на зеленый), маршрут.

Выводы

В общем и целом концепция вполне жизнеспособна, впечатления от системы положительные. С задачей полностью справляется. Из-за бессенсорного (sensorless) двигателя с места естественно не тянет, сначала разгоняем до 10-15 км/ч ногами, потом плавно даем «газ». Если на подъемах помогать электроприводу ногами «не напрягаясь» и поддерживая скорость около 20 км/ч то получается весьма экономично.

В планах нарастить емкость батареи, установить кожух на привод, навести порядок в электрической части.

Благодарности

Хочу сказать большое спасибо моему куму Андрею, без которого мои безумные идеи никогда бы не были воплощены в металле.

Источник: habrahabr.ru/post/229885/