Avancerad borstlös Power Systems för små elektriska skotrar (3 / 6 steg)

Steg 3: elektriska

Mekaniska bitar är inte bra utan de elektriska bitarna att köra dem. Det är ett väl känt faktum att batterierna är den största begränsande faktorn i en elbil. Elektrokemiska teknik ensam kan inte ens börja att konkurrera med den råa kemisk energi lagras i flytande och fasta bränslen vid denna tid. Ofta en god andel av vikten av en EV görs av batterier, så om du konverterar från grunden, se till att ta hänsyn till. För en liten bil som en skoter eller cykel är det lätt till tackel på 30% eller mer av det ursprungliga fordon väger bara för batterier.

Chansen finns, du kommer att behöva uppgradera eller ersätta alla befintliga elektriska system. Du har hört hela pratet om batterier - bly syra är billigt och tunga, litium ion är dyrt men awesome och nickel kemier flyta någonstans däremellan. Misstänkta i elektriska skotrar och cyklar dessa dagar är fortfarande bly-syra - vanligtvis de stora 7-20AH typerna, och inte särskilt hög strömstyrka (hur många ampere kan du dra igenom en liten 1/4" fliken?).

När du uppgraderar till en BLDC system, är det typ av kontraproduktivt att hålla de gamla, tunga batterierna. Även om detta är lätt att säga, kommer ett bra motsvarande Litium polymer batteri till en 12v 7AH SLA batteri (ungefär 3 Li celler i serien) fortfarande köra över $150-200. Jag anser dock att kostnaden är motiverad. En hög-urladdning fått LiPo batteri kommer att leverera mer av sin beräknade kapacitet vid ihållande hög strömförbrukning än ett motsvarande SLA - kemi själv är helt enkelt effektivare. Du kommer att få kraftigt förbättrad batteritid för motsvarande kapacitet helt enkelt genom att byta till en kemi som kan stå ansvarsfrihet kännetecknen av en EV (tung burst, måttlig kontinuerlig ström).

Minst sagt, skulle jag börja med eller uppgradera till nickel-kadmium celler, där det finns ett stort utbud. Sanyo N3000CR cellerna jag använt på detta bygga är en klassiker, och kan dumpa 80 ampere kontinuerligt. Om du vill ha mer energi densitet, leta efter nickelmetallhydrid celler. Om du vill ha ultimat prestanda, kolla in en uppsättning Litium polymer eller litium järn fosfat, som, även om ännu dyrare, kommer inte riskerar att fånga i brand.

Inte till rädsla-hype, naturligtvis, eftersom LiPos är bra på att vara stabil om du laddar dem korrekt. Det är en bra sida notera faktiskt. Köp en bra laddare om du byter kemiska sammansättningar! Här är en webbplats som har en massa singel-duty dedichargers. Många av dem är OEM för företag som rakhyvel eller Currie, och medan de inte har alla klockor och visselpipor, tenderar att vara plug-in-i-and-ledighet.

Här är en snygg del av RobotMarketPlace kan du designa och Beställ din egen batteripack.

Bilden nedan är beståndet 2.8AH, 24v sub-C pack som följde med den elektriska X2. Som ni kan nog säga, är det varken 24 volt eller 2.8AH något mer, som nästan alla celler har korroderat på något sätt.

Om du ändrar storlek, du måste ändra storlek enligt den förutspådda ökningen makt. Detta bör ganska mycket sunt förnuft. Om du har råd med det utrymme eller kostnad, kan det vara bättre att satsa på något med mer overhead så att du har utrymme att växa för framtida uppgraderingar.

För detta projekt splurged jag på en 100 amp, 44v brushless ESC programming kortet. Detta var en full 100% namnskylt betyg över något resten av mitt elsystem kunde stödja på gång, men med kostnaden för stora litiumbatterier faller, beslöt jag att ge mig själv det utrymme att expandera.

Jag har undersökt flera alternativ. En av dem kostar bara $70, men begränsades till 10S (ca 37 volt) och kom utan montering flikar. Resten var begränsade till 6 litiumceller. Det var ett beslut att göra - gå med 6S, billiga styrenheter och spara på controller och batteri laddare kostnader eller gå all-out med 12S controller och så många celler som jag skulle få plats i skotern.

Jag tog hänsyn till det gamla ordspråket "köpa rätt eller köpa två gånger" och gick med det senare alternativet. Elektronik är några av de viktigaste delarna i ett projekt, och du bör aldrig snåla på dem. Det värsta som kan hända är att ha en överbelastad del misslyckas medan du är på fordonet, eftersom om du inte har en bra beredskapsplan, riktigt dåliga saker kommer att hända. Speciellt med R/C hobby utrustning, som är ofta av tvivelaktig kvalitet och sträckt kapacitet och manskap, vill du ge dig själv utrymme och aldrig kör komponenter på deras "högsta" effekt. Således är avvägningen mellan industri- och hobby delar.

Se till att din nya saker kan prata med dina gamla grejer. En av de största utmaningarna vid uppgradering av något är bakåtkompatibilitet (programvara ni borde veta detta väl). Om du bara uppgraderar en eller två delar, till exempel den motor eller controller, måste förmodligen ändra något om det inte är en fabrik OEM del (sedan vad är roligt i det?!). Den största utmaningen vid långt inte gränssnitt fysiskt, som sladdar kan bytas och kopplingar bytte är signalering.

Många lager DC motor styrenheter på cyklar och skotrar tenderar att vara mycket enkelt enheter. De styrs av en analog spänning 1 till 4 volt från någon källa. De har ofta ingen mikroprocessor i dem alls, bara en serie av op-förstärkare som är kopplade till en PWM generator som direkt översätter analoga spänningen till en utgång. Denna 1-4v analog kontroll är standard i branschen, och även stora (och smartare) golf kart och gaffeltruck domänkontrollanter använder dem (se 4QD styrenheter, kända för att köra många Robot Wars och Battlebots poster till seger). Med det sagt, sa de flesta av de ventiler som har gränssnitt du kan domänkontrollanter utspänning en vanlig 1-4v analoga, och är oftast en stor potentiometer med en fjäderbelastad grepp, pedal, handtag eller whatnot. Enkla, robusta och beprövade.

När du använder en R/C-styrenhet, är signaleringen mycket olika. R/C servo kontroll använder "pulse bredd modulation", vilket innebär att registeransvarige drivs av en rad digitala pulser. Facto-standard är 1.5ms (millisekund) lång puls för neutral, 1.0ms för full återför och 2.0ms för full framåt, med pulser varje 20 millisekunder eller så. Detta är väldigt olika från vad mycket elektronik ingenjörer tror när de hör "PWM", som kan också hänvisa till en fast frekvens med variabel vars avsikt är att generera en analog spänning ut, efter som filtreras.

Så är chansen måste du uppgradera din cykel eller scooter gaspådrag så att den kan lägga ut en servo puls. Problemet? Jag har aldrig sett en liknande som kommersiellt! Du har antagligen att rigga din egen signal tolk, och det finns många sätt att göra det.

1. mikrokontroller. Om du ner med programmerbara styrsystem, kan du piska upp en mycket snabb servo signalgenerator använder en ADC. Uppåtsidan att detta är att du kan även en massa andra funktioner tillsammans med den - variabel acceleration kurvor, Batteriövervakning, inbyggda datalogging, oavsett. Det mest flexibla alternativet. Ta en läsning, skala den och spotta ut en 1,5-2,0 (eller 1,0-2,0, beroende på din motor controller smak!) millisekunders puls varje 20 millisekunder.

2. kommersiella servo testare. Dessa visas brukar som rutor med knappar och rattar. Om du vill driva en EV med det, du den mest drop-dead enklaste typen - en låda med en knopp som matar ut en 1.0-2.0ms signal. Du kan sedan rigga detta till din egen matris av spakar, fjädrar och whatnot att göra en trottle. De flesta av dessa är även 5K potentiometer baserat, och så kan du även rigga din gamla cykel / scooter spjäll i kretsen.
Här är ett exempel på en Ultra-Premium en Ultra-Premium lyx servon med korintiska läder. Du vill inte detta.

Detta är en ben-lager grundpris mycket lämpad för gas konvertering.

Nackdelen? Fast, linjär spjäll kurvor och kravet på mekaniska trim. Om dina spjäll neutral är inte den registeransvarige neutral, du ute om lycka om inte fysiskt kan du justera på gasen resa gränser! Om du är en bra e-hackare, kan du rulla några komponenter och möjliggör justering, men om du kommer som långt, kan också gå med alternativ 1.

3. brute-force DIY servo pulse generator krets av diskreta komponenter. Detta är den väg jag tog och jag kommer aldrig göra det igen.

På gång, hade jag hade ingen programmering faciliteter, men högar och högar av komponenter. Så jag bestämde mig att bara få några perfboard och göra en pulsgenerator från en 555 timer, vilket är ganska mycket vanligaste IC runt.

Det finns många kretsar online för enkel servo puls generatorer med en 555. Vissa använder två (eller en 556) att få en stabilare signal. Det enklaste jag hittade (och den som jag slutade använda) är här. 7 delar. Du kan förmodligen göra det svårt-anslutning-till-hårt-anslutning och sjal den upp i en boll av silvertejp.

Jag fick lite mer fancy, emellertid, och som alla delar ut på två kvadratiska perfboards (jag inte har en stor en!) och tappade också i en 12 volt DC-DC regulator för framtida expansion tillbehör. Du kan montera denna regulator någon annanstans eller inte ens använda någon alls, men jag sätta en bara i fallet (och köra de underglows som förverkligades aldrig)

Avigsidor? Även om det är elektroniskt trimmable (genom att sätta en liten trimpot på ena benet av huvudsakliga gasen potten), kommer komponenter att temperaturen drift. Neutral i mitt rum var inte neutral utanför, inte heller neutrala i Boston. Detta gäller särskilt om du inte använder precisionsdetaljer. Det är komplicerat, det finns fler delar att misslyckas och löda lederna för att röra upp. Gör inte det (om du älskar att sätta dig själv genom smärta).

Jag skulle verkligen älska att se en R/C typ styrenhet som kan ta en rak 1-4v input beucase den deras driva tätheter vida överstiger industriella styrsystem av samma slag. Hur komplicerat kan det vara? De flesta av de flygplan ser jag har fett Atmel ATMEGA32 chips köra dem, som har inbyggda ADC!

Någon vill hacka en?