Construcción EBike con electrónica de control.

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N2F
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Construcción EBike con electrónica de control.

#1 Mensaje por N2F »

Hola a todos.

Hace un año más o menos comencé a construir una ebike con un kit de 3000W el cual traía acelerador, soportes para el cuadro, la controladora del motor y el propio motor. La bicicleta que usé era mi antigua (18 años ya) freeride que tenía prácticamente en desuso. Además, como proyecto de electrónica estoy haciendo un trasto similar al C.A. que muchos constructores DIY de ebikes usan.

La bicicleta es esta (con el motor ya colgado del eje pedalier):

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Paquete de baterías compuesto por 128 células panasonic ncr. Tuve que hacer dos paquetes y sacar el BMS por el refuerzo que tiene el cuadro en el centro. Complicado y mucho cable, pero es lo que hay.

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Las baterías están envueltas en perfil de PVC que le da rigidez y separa bien los contactos, pegadas con pegamento térmico y luego envueltas en cinta americana.

Me tuve que construir una soldadora por puntos con transformador de microondas, pero le puse un pequeño uC para controlar la descarga. Le adjunté un detector de cruce por cero para saber cuando la senoidal de 220V pasa por cero y a partir de ahí le puse un control de retardo de fase para controlar el porcentaje de predisparo y número de ciclos (elimina porquerías y precalienta las piezas a soldar), tiempo muerto en ciclos entre disparo y ciclos de disparo también con control de porcentaje.

En esta imagen se puede observar la soldadora, con 4 ciclos de predisparo al 40%, 4 ciclos muertos y 11 ciclos de soldado al 75%.

Imagen

El resultado soldando las baterías es este:

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Para sostener los dos paquetes de baterías al cuadro le hice un "sandwich" con suelo laminado de 8 o 9 mm de grosor que tenía por casa. Al suelo laminado le atornillé perfiles en L de aluminio para que los paquetes tuviesen una base, tanto superior como inferior. Además le puse un par de tacos de madera al lado del eje de pedalier con tornillos de 10 mm de ancho para apretar todo el conjunto al cuadro. Otro tornillo en la parte superior y el sandwich queda fijado.

El resultado es este:

Imagen

Un pequeño monstruo, feo pero funcional.

Saludos.

N2F
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Re: Construcción EBike con electrónica de control.

#2 Mensaje por N2F »

Seguimos con el proyecto:

Como quería meterle algo de electrónica similar al famoso C.A. necesitaba un conversor DC-DC 72-12V. Compré uno que se suele usar en carritos de golf. Además compré por un par de euros un conversor 12V-5V para alimentar electrónica y leds.

Imagen

El proyecto de electrónica consiste en puentear el acelerador para darle al controlador del motor una salida PWM controlada que es lo que utiliza para gestionar la potencia del motor.

El proyecto se llama ECUEbike, he estado trabajando intermitentemente en él durante 6 meses, y tiene las siguientes características:

LCD 128x64 para ver los parámetros eléctricos.
Microcontrolador 18f4550 para gestionar todo el sistema.
Cuatro modos de conducción (LEGAL, ECO, OFFROAD, EXTREME) personalizables en potencia, velocidad máxima, etc...
Sensor de voltaje de las baterías (no implementado aún). Un simple divisor resistivo?
Sensor de corriente basado en ACS758.
Sensor de corte de frenos hidraulicos basados en sensores de corte ópticos de impresoras (diseñados pero falta construirlos)
Sensor de velocidad que mide el tiempo de transición entre dos agujeros del disco de freno. Basado en los mismos sensores de corte ópticos de impresoras.
Sensor de cadencia que estará basado en otro sensor óptico. Aún no lo tengo hecho, pero lo ideal es usar un encoder de impresora (el del paso de hojas) ya que habría que discriminar entre estar pedaleando hacia delante o hacia atrás. Creo que me falta un pin en el uC, así que tal vez lo haga solo con otro sensor de corte óptico.
Selección de la entrada al controlador, pudiendo ser el acelerador, la cadencia...
Selección de salida de los algoritmos PID que gestionan el PWM que le llega al controlador, pudiendo elegir entre salida a potencia, a velocidad...
Límites configurables en potencia, velocidad máxima... Esto me permite tener un modo de conducción legal.
Intermitentes. Fundamental para no soltar las manos del manillar cuando indicas giro.
Luces de freno. Ya que voy a sensar el accionamiento de las manetas, pues le meto luces de freno con PWM. de tal forma que aumente el brillo cuando se frena.

Adjunto una prueba del sensor de velocidad donde se puede apreciar un poco la controladora y el menú de configuración de parámetros.

https://www.youtube.com/watch?v=EmBE1k_2NRg

Saludos.

N2F
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Re: Construcción EBike con electrónica de control.

#3 Mensaje por N2F »

El sensor de corriente usado es este:

Imagen

que integra el siguiente filtro formado por un LPF y un AO en modo seguidor de tensión:

Imagen

Según creo entender, la frecuencia de corte para ese LPF es de...

Fc= 1/(2*Pi*R*C)

Para una resistencia de 120 Ohm y 100 pF de condensador, la frecuencia de corte es de más de 13 MHz, vamos que no filtra nada. Según el datasheet del sensor lleva un LPF integrado de en torno a 180 kHz (30% de precisión), por lo que entiendo que el que viene en la placa es innecesario. Creo que tengo que poner un LPF en la placa de ECUEbike ya que el sensor tiene bastante ruido y me obliga a hacer un sobremuestreo (creo recordar 40 muestras por cada lectura) para sacar un valor relativamente estable en el ADC.

Realmente no he pensado que frecuencia de corte sería correcta, pero así a ojo, creo que con 1 kHz sería más que suficiente. ¿Qué os parece?

En el video del mensaje anterior la lectura de los amperios ya está implementada (columna de datos de la derecha) y a su derecha se muestra el valor máximo. En el segundo acelerón, se puede observar como el valor máximo de los amperios cambia a 16.

Se me olvidaba comentar que el AO del sensor creo que si es necesario pues la impedancia mínima de salida del sensor es de 4.7 kOhm y la impedancia máxima del ADC del pic es de 2.5 kOhm, por lo que se hace necesario un AO entre la salida del sensor y la entrada del ADC.

Saludos.

Anguita
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Re: Construcción EBike con electrónica de control.

#4 Mensaje por Anguita »

Buen proyecto, Tomo notas adecuadamente.
Navajero de Ockham

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