Elektroantrieb im Eigenbautrike wird doch nicht so einfach

[bbike]

Hallo
Ich habe hier mein erstes Eigenbauprojekt ( zumindest Teilweise ) vorgestellt .
https://www.velomobilforum.de/forum/index.php?threads/mein-erstes-trike-wird-gebaut.58494/
Schon zu Baubeginn war mir klar das das Trike einen Elektromotor bekommen sollte und habe schon hier gewisse Teile verbaut die dazu benötigt werden .
Ich hatte mir aber nicht ausgemalt das dies doch mit soviel Aufwand verbunden ist . Eigendlich ist es ja nur ein Nabenmotor aber dieser soll auf 3 Arten gesteuert werden .
Zum einen einfach mit einen Gasgriff ( dieser soll aber hauptsächlich nur zu Prüfarbeiten verbaut sein ) normales PAS-System mit Stromstufenregelung und einen Drehmomentsensor der jetzt allerdings einige noch nicht geklärte Fragen mit bringt .
Nächstes Problem war der Verbau des Akkus . Da ich das Trike nicht einseitig belasten wollte habe ich überlegt zwei zu verbauen . Einen rechts und einen links .
Rechts zum abnehmen und links einen Softpack in gleicher größe damit das Gewichtsverhältnis annähernd gleich bleibt . Die Option soll aber so sein , das ich auch jeden einzeln nutzen könnte aber auch gemeinsam . Das gleiche soll auch zum Laden so sein und das es verschiedene Ladeoptionen gibt . Also jeder Akku soll für sich ladbar sein aber auch beide gemeinsam und dies auch mit einem größeren Schnelllader .
Außerdem soll alles gut bedienbar sein aber auch da habe ich schon erkannt das dies nicht einfach mit gekauften Teilen wie sie sind funktioniert . Ich will zB. ein LCD 3 Display anbauen weil es durch seine größe gut ablesbar ist aber der Schalter soll am Lenker sein . Auch hier müssen alle Kabel auf eine brauchbare länge gebracht werden und das so sauber wie möglich und zusätzlich muß alles auch reperaturfreundlich bleiben so das ich einzelne Komponenten ohne die Kabel gleich abzuschneiden abbauen kann . Ich werde mich ab heute mal Schritt für Schritt an das Werk begeben und sicher auch mit Fragen kommen .
Ach ja eine erste habe ich schon . Ich suche für den Drehmomentsensor eine gute Lösung zwecks der Betriebsspannung und der Steuerspannung . Mein System hat 48 Volt , der Sensor benötigt zwischen 10 und 18 Volt . Die Steuerspannung liegt im Ruhebereich bei ca 2 Volt und erhöht sich unter Belastung . Wie bekomme ich die Steuerspannung im Ruhebereich auf ca 1 Volt so das ich ihn mit dem von mir verbauten Controller nutzbar machen kann , bzw so das ich ihn kalibrieren oder anpassbar machen kann ?

 

[Marc]

Du willst einen Cycle Analyst V3 als elektrische "Kommandozentrale" für dein Trike. Ohne CAv3 bau ich jedenfalls kein e-assist System auf.
Hier gibts eine deutsche Bedienungsanleitung für den CAv3.

Akku:
Ich hab am Trike zwei 36V Akkus in wasserdichten Ortlieb Aussentaschen verstaut und mit einem Adapter an den Sitzrahmen montiert.
Über ein DIY-Adapterkabel mit XT90s Anti-Spark Steckern sind die Akkus parallel (oder seriell ) mit dem Controller verbunden.
Entweder du lädst die Akkus ebenfalls parallel und achtest peinlich darauf ,das beide Akkus immer exakt die gleiche Voltzahl haben (+/- 0,1V), oder du stattest jeden Akku mit einer Ideal Diode aus.
Mittlerweile lade ich meine Akkus mit zwei parallel geschalteten Grin Tech Satiator Ladegeräten mit bis zu 16A (normalerweise aber nur mit 2x 5A).

 

[anotherkiwi]

Disclaimer: I am @Marc 's disciple...

But I also now disagree with him on stuff - the Cycle Analyst is great if you have the budget, I just use Kunteng controllers and LCDs, they work just fine. I was going to mount the LCD at the front on the derailleur tube and extend the button wire, it is pretty easy to do. Then I thought about what I needed to see and that came down to just the assistance level and voltage from time to time so I got an LCD-4. If one day I need to see how fast I am going and how far and at what average speed I will mount my tablet (phone without SIM) with a GPS app running (OruxMaps). All the battery detail, max Amps, peak Watts etc are available on the voltmeter in the pannier with the battery. I guess you would say I have a pretty agressive riding style so I don't want to be distracted by too much information, I already have enough problems keeping at least 2 wheels on the ground...

Why do you want a torque sensor? Plain old PAS works fine for me, if I need more power I press the button and go up and assistance level. I don't have a throttle either. In fact my trike is a legal pedelec with the assistance limited to 25 km/h. Of course on the flat I am much faster than that - 27 to 32 km/h average.

I have one battery and it is on one side, on the other side there is a pannier full of tools, water and other gear, both panniers weigh about 3.7 kg. The lowrider rack with Orleib City panniers keeps the center of gravity nice and low and just behind my CG.

My battery is a 44v battery made of 2 x 6S6P bricks connected in series, I balance charge with 2 x LiPo chargers. That means I can also fast charge from time to time if I ever need to and I can charge off grid or from a car battery. The LVC on the controller is set to 40v and I charge to 4.15v/cell so the battery should last for a little while as I am only using the cells to 80% of capacity and it has a range of about 145 km. I will eventually double the battery (and range) but for the moment (when I can in the near future I hope...) I have 8 Ah of LiPo as reserve.

Problems so far?

- the weight of the power supply for the chargers...

 

[bbike]

Hallo
@anotherkiwi
Sorry, unfortunately my English is very bad and I hope that the translator has correctly translated your information. But torque control is important to me because of the better driving experience

@Marc

Du willst einen Cycle Analyst V3 als elektrische "Kommandozentrale" für dein Trike.

Nein das will ich nicht , sondern ein ganz normales System mit KT LCD3 verbauen . Ich will das Drehmomentsignal das mir aus dem FAG-Dretlager aus einem Smart-Bike so aufbereiten das ich es über den Gaseingang jedes Controller nutzen kann . Mein Tretlager ist auch nicht an der Kurbel vorne verbaut sondern mittig am Trike und dient gleichzeitig als Zwischengetriebe . Solche Tretlager haben die Eigenart das sie nur links eine Messung erzeugen können . Um eine ständige Messung zu erzeugen treibe ich immer die linke Seite an die dann die Bewegung nach rechts leitet .

Akku:
Ich hab am Trike zwei 36V Akkus in wasserdichten Ortlieb Aussentaschen verstaut und mit einem Adapter an den Sitzrahmen montiert.
Über ein DIY-Adapterkabel mit XT90s Anti-Spark Steckern sind die Akkus parallel (oder seriell ) mit dem Controller verbunden.
Entweder du lädst die Akkus ebenfalls parallel und achtest peinlich darauf ,das beide Akkus immer exakt die gleiche Voltzahl haben (+/- 0,1V), oder du stattest jeden Akku mit einer Ideal Diode aus.

Ich denke ich werde die Akkus auch einfach parallel betreiben und sollte ich den Zusatzakku , der auch als Akku für ein Fahrrad genutzt wird , neu anstecken sicherstellen das die Spannung zu diesen Zeitpunkt gleich ist . Aber 0,1 Volt ist übertrieben . Generell sagt mein Akkubauer 1 Volt , wobei ich so weit nicht kommen lasse .
Den Displayhalter und die Kabelverlängerung habe ich fertig . Ich mache später mal Bilder .

 

[Christian]

Mein System hat 48 Volt , der Sensor benötigt zwischen 10 und 18 Volt . Die Steuerspannung liegt im Ruhebereich bei ca 2 Volt und erhöht sich unter Belastung . Wie bekomme ich die Steuerspannung im Ruhebereich auf ca 1 Volt so das ich ihn mit dem von mir verbauten Controller nutzbar machen kann , bzw so das ich ihn kalibrieren oder anpassbar machen kann ?

Die Versorgungsspannung kannst Du mit einem fertigen Spannungswandler aus den 48 V erzeugen.

Die Pegelanpassung kannst Du mit einem als Differenzverstärker beschalteten Operationsverstärker aufbauen, beispielsweise auf einer Lochrasterplatine. Welchen Spannungsbreich am Sensor (2 V bis ? V) willst Du auf welchen Spannungsbereich am Controller (1V bis ? V) umsetzen?

 

[bbike]

Die Versorgungsspannung kannst Du mit einem fertigen Spannungswandler aus den 48 V erzeugen.

Würdest du da so eine kleine Platine nehmen wo man die Spannung mit einem Poti auf jeden Wert einstellen kann , oder so einen 12V Wandler wie er zB bei Elektrorollern für das Bortnetz eingesetzt wird .

Die Pegelanpassung kannst Du mit einem als Differenzverstärker beschalteten Operationsverstärker aufbauen, beispielsweise auf einer Lochrasterplatine. Welchen Spannungsbreich am Sensor (2 V bis ? V) willst Du auf welchen Spannungsbereich am Controller (1V bis ? V) umsetzen?

Ich habe hier mal einen ganz einfachen Versuch gemacht und einfach ein Poti nachgeschaltet . Mit dem Multimeter gemessen konnte ich so die 2 Volt bis auf 0 Volt runter regeln . Ich denke das die Stromstärke bei der Steuerspannung niedrig ist und das Poti das aushalten sollte , oder siehst du das anders ?
@Christian wär es sinnvoll am Drehmomentsensor und am Gasgriff eine Sperrdiode zu verbauen ?

Die mechanischen Teile sind alle verbaut und mit Gasgriff und PAS läuft der Motor schon mal . Nur nicht lange da der Testakku leer war .
Hier mal ein paar Bilder .
also links ist mein Blechkoffer verbaut wo einer der Akkus und der Controller seinen Platz findet . Das Platzangebot ist hier nicht voll erschöpft .

Rechts sitzt noch ein Akkuhalter für das Hailong Gehäuse .

Am rechten Lenkergriff kommt kein elekronisches Bauteil sondern nur die Schaltung und die vordere Bremse .

Links hingegen ist die Schalteinheit für das Display , Der Bremsgriff für hinten und elektrischer Notabschaltung , Gasgriff , und ein Schalter für die Drehmomentstromversorgung .

Das Display habe ich vorne mittig platziert .

Im Koffer laufen alle Kabel zusammen .

Hier befindet sich das Drehmomentlager .

Zum glück habe ich die Farbe schwarz-matt gewählt denn es sind schon echt viele Kabel .

Beim nächsten Trike mache ich es wie bei meinen Rädern und lasse alles im Rahmen verschwinden oder verbaue einen Kabelkanal .

Grüße

 

[Christian]

Sehr schöner Aufbau. Und interessante Kettenführung.

Würdest du da so eine kleine Platine nehmen wo man die Spannung mit einem Poti auf jeden Wert einstellen kann , oder so einen 12V Wandler wie er zB bei Elektrorollern für das Bortnetz eingesetzt wird .

Ich würde aus Robustheitsgründen einen vergossenen Wandler mit fester Spannung wählen.

Ich habe hier mal einen ganz einfachen Versuch gemacht und einfach ein Poti nachgeschaltet . Mit dem Multimeter gemessen konnte ich so die 2 Volt bis auf 0 Volt runter regeln . Ich denke das die Stromstärke bei der Steuerspannung niedrig ist und das Poti das aushalten sollte , oder siehst du das anders ?

Um das Poti würde ich mir keine Sorgen machen, allerdings wäre ich beim wertvollen Tretlager vorsichtig, um es am Ausgang nicht zu überlasten.

Kannst Du bitte die folgenden vier Spannungen angeben?

Was liefert der Sensor?
===============
--> Drehomentsignal (Ruhe)
--> Drehmomentsignal (Vollausschlag, also bei maximalem Pedaldruck)

Was benötigt der Controller?
===================
--> Controllereingang (Ruhe)
--> Controllereingang (Vollgas)

Damit könnte man dann den Pegelwandler dimensionieren. Den Festspannungswandler würde ich erst danach aussuchen.

wär es sinnvoll am Drehmomentsensor und am Gasgriff eine Sperrdiode zu verbauen ?

Das wäre eine Möglichkeit. Wenn man sowieso schon mit Operationsverstärkern arbeitet, gäbe es jedoch auch noch andere.

 

[bbike]

Hallo

Ich würde aus Robustheitsgründen einen vergossenen Wandler mit fester Spannung wählen.

Ich hatte noch so einen kleinen Wandler und habe ihn mal prov. in einen Karton gesteckt , denn der vom Roller ist schon sehr groß und 10 Ampere werde ich für den Sensor nicht benötigen . Einen ähnlichen habe ich für die Beleuchtung am Fahrrad . Eingestellt habe ich ihn auf gut 11 Volt und sicherheitshalber an einer sichtbaren Stelle ein Voltmeter angebracht . So wird mir auch gleichzeitig angezeigt ob der Drehmomentsensor eigeschaltet ist .

Die Einstellung des Drehmomentsensors habe ich mit einem Poti gelöst . Prüfen kann ich das sehr einfach indem ich einen Multimeter an die Prüfbuchsen am Kasten halte . Dazu kann der Controller auch abgeschaltet bleiben .

Man kann aber auch eine Einstellung über das Display vornehmen , allerdings sollte da das Hinterrad angehoben sein . Dazu dreht man am Poti bis im Display ein Rechteck erscheint ( das ist normal die Anzeige für den Gasgriff ) und dreht dann wieder ein kleines Stück zurück .
Bei dieser Einstellung mit 1,11 Volt braucht man nur minimal das Pedal zu belasten .

Im Kasten muß alles noch etwas aufgeräumt werden aber ich wollte erst testen ob alles funktioniert .

Außen am Kasten sind zwei Batterietrennschalter die im Normalfall eingeschaltet bleiben . Dazu gibts noch zwei Ladebuchsen für verschiedene Ladegeräte .


Probefahrt
Ich glaube ich habe ein Monster erschaffen , zumindest so mit ungedrosselter Leistung und mit sehr scharf eingestellten Drehmomentsensor .
Zugegeben das macht schon mal zwischendurch Spaß aber es lässt sich alles auf normales Niveau programmieren .
So bräuchte man nicht mal eine großartige Schaltung .
Was mir nicht so gefällt ist das der Getriebemotor rel. laut ist . Das habe ich mit meinen Selbstbau-Mittelmotor besser gekonnt .
Aber insgesamt bin ich sehr zufrieden mit meiner Steuerung denn ich war etwas unsicher ob das überhaupt so funktioniert .
Ich freue mich schon auf ein neues Projekt und habe schon überlegt wieder so ein Tretlager zu verbauen aber in Verbindung mit Motor im Antriebsstrang und nicht im Rad .

Grüße

 

[anotherkiwi]

Hallo
@anotherkiwi
Sorry, unfortunately my English is very bad and I hope that the translator has correctly translated your information. But torque control is important to me because of the better driving experience

Probefahrt
Ich glaube ich habe ein Monster erschaffen , zumindest so mit ungedrosselter Leistung und mit sehr scharf eingestellten Drehmomentsensor .

I love your definition of "better driving experience"

 

[bbike]

Hallo
Jetzt muß ich mal grundsätzlich zum Trike eine Frage stellen . Zugegeben ich habe einen recht starken Controller wo ich bis jetzt max Stufe 2 gefahren habe . Mein Drehmomentsensor lässt allerdings sobald ich Druck auf mein Pedal bringe bis zur vollen Leistung durch . Also ich habe MTBs die in etwa gleich ausgelegt sind . Da ich ja eher aus dem Fahrradbereich komme habe ich mein Erstlingswerk ja ähnlich ausgelegt . Eigndlich bin ich ja ganz zufrieden aber zum einen sind die ersten 9 Gänge sinnlos und obwohl das Ding sackschwehr ist habe ich eine irre Beschleunigung . Auf der Geraden schalte ich meist auf Stufe 1 und schalte den Drehmomentsensor ab und rolle dann ohne Anstrengung so mit ca 30 Km/h dahin . Meine Wattanzeige zeigt dann gerade mal 150 Watt an . Jetzt meine Frage , Macht der niedrigere Luftwiederstand so viel aus ? Bei meinem MTB mit einer ähnlichen Leistung muß ich mich schon um einiges mehr anstrengen . Ich habe jetzt auch überlegt an der Übersetzung etwas nachzuarbeiten da ab 40 Km/h wie ein Hamster treten muß . Ich versuche vorne das größtmögliche Kettenblatt zu verbauen .
Grüße

 

[anotherkiwi]

 

[bbike]

Hallo
Also ich habe jetzt vorne das Kettenblatt vergrößert . Von 34 auf 42 und theoretisch wenn es nicht am Sitz streifen würde ging sogar noch größer .
Ich bin sogar froh das ich diesen Schalter eingebaut habe wo ich den Drehmomentsensor zu und abschalten kann . Eigendlich war das nicht so geplant und wollte dies eigendlich automatisch über den Controller machen . Ich hatte aber bedenken das ich die Steuerleitung die es über das Display auslösen sollte evtl. überlastet wird . Jetzt wirkt dieser Schalter fast wie ein Boost oder Turbo . Wenn ich auf gerader Strecke so mit Stufe 1 oder 2 so dahin fahre bringt der Antrieb zwischen 150 bis 350 Zusatzunterstützung . Wenn ich jetzt beschleunige oder eine Steigung fahre und den Schalter betätige ist es vollkommen egal welche Stromstufe betätigt ist . Sobalt ich mehr Druck auf das Pedal bringe werden bis zu 1200 Watt freigestzt .
Das muß ich noch ein wenig zurück nehmen da trotz der üppigen Akkus nicht an lange Reichweite zu denken ist .
Aber trotzdem ein super bequemes und lässiges fahren und immer wieder höre ich von Spaziergängern " Das ist ja ein geiles Teil "
Grüße

 

[rallef70]

1200W sind doch etwas viel für deinen hinteren Reifen. Aber der Spaß muss groß sein

 

[bbike]

1200W sind doch etwas viel für deinen hinteren Reifen. Aber der Spaß muss groß sein

Nein über den Reifen mache ich mir keine Sorgen . Das ist auch keine Dauerleistung aber wie geschrieben geht die Anzeige bis zu 1200 Watt im Extremfall beim zügigen Beschleunigen bei hoher Trittkraft . Wär auf dauer sicher auch für den Nabenmotor nicht gut . Was den Spaß betrifft hast du recht aber das liegt nicht nur daran das es Motortechnisch gut läuft sondern weil es allgemein schön zu fahren ist . Ab einer Geschwindigkeit von 45 wird es mir etwas zu nervös aber bis dahin kann man sehr lässig fahren . Bei normalen Tempo um die 25 Km/h kann man schön mit einer Hand am Lenker aufgelegt cruisen . Auch mit der Bremse bin ich zufrieden denn trotz des hohen Gewichtes lässt sich die Fuhre gut verzögern . Ok das Gewicht kommt auch vom nochmals erweiterten Akku mit gesamt 130 Zellen .
grüße

 

[BB123]

Auf der Geraden schalte ich meist auf Stufe 1 und schalte den Drehmomentsensor ab und rolle dann ohne Anstrengung so mit ca 30 Km/h dahin . Meine Wattanzeige zeigt dann gerade mal 150 Watt an .
Macht der niedrigere Luftwiederstand so viel aus ?

Ja
Siehe z.B. der Geschwindigkeits-Vergleich bei kreuzotter.de