Svenska ElektronikForumet

Denna tråd blir lite av långkörare där jag ska berätta om hur det gick till våren 2014 då jag och 5 Chalmerister till försökte bygga en elektrisk longboard. Jag har personligen tänkt fortsätta med projektet under sommaren så vi får ser var det bär hän men först lite bakgrund, med reservation för att vilken månad saker och ting skedde inte är 100 % korrekt:

För ett drygt år sen kom det upp en tråd om eldrivna longboards/kickscootrar här på EF där det bl.a. länkades till Boosted Bords TED talk. Med i princip noll erfarenhet av att åka longboard/skateborg och alldeles för många oavslutade projekt fick jag för mig att börja på ytterliggare ett. En elektrisk longboard. Lyckligtvis fastnade alltsammans på idéstadiet under sommarlovet och när plugget drog igång igen på hösten hade jag inte tid.
En bit i terminen började det komma på tal med kandidatarbete, något som alla studenter ska göra på halvtid under vårterminen i trean på Chalmers. Skolan är skyldig att tillhandahålla projekt men det fanns även möjlighet att föreslå egna. Jag fick för mig att nu var det dags att lära sig åka longboard och dessutom med eldrift så jag skickade in ett eget förslag. Lite före jul visade det sig vara så många som sökte projektet att det blev två grupper med 6 personer (maxantal) i varje som skulle bygga varsin "Longboard som elektriskt transportmedel". Till varje kandidatprojekt får man en budget på 5000 kr och ett antal timmar handledning av en handledare. Dessutom hade jag satt upp ett mål att göra brädan laglig.

I januari togs matematiska modeller fram, ett lämpligt objekt till longboard köptes in och samtal med transportstyrelen fördes. Transportstyrelsen kunde mest ge goddag yxskaft svar men kom tillslut fram till att det var omöjligt att klassifiera en eldriven longboard som cykel på det sätt vi ville. Problemet var enligt transportstyrelsen att vi saknade ett styre vilket visserligen inte krävs enligt kraven på fordonet cykel men i trafikförordningen som reglerar hur man ska framföra sitt fordon finns raden "En cyklist måste alltid hålla minst en hand på styret", vilket enligt transportstyrelsen inte var möjligt om man saknar styre. Senare under projektet visade det sig att dock att transportstyrelsen varken kan säga bu eller bä om vi får framföra en cykel utan styre eller ej, men mer om det senare. För tillfället struntade vi bara i styre och tänkte göra brädan laglig i övriga aspekter.

I februari beställdes det motorer och batteri från hobbyking, CAD-ritningar på motorfäste och övrig montering togs fram samt det började grävas efter lämpliga motordrivare. Vi räknade på det och kom fram till att ha regenerativ broms som den enda bromsen inte var helt orimligt trots lagens krav på bromsning på minst 3 m/s². Dock skulle det bli mer eller mindre på håret att trycka in den stora bromseffekten i batteriet.
Kuggrem blev det givna valet för utväxling främst pga att de är väldigt tysta och har en relativt hög verkningsgrad.
Motorerna blev 2 st Turnigy SK3 6354-215kv outrunners och till det ett 10s Turnigy nanotech batteri på 5000 mAh.
För att kunna uppnå tillräckligt startmoment för att kunna komma iväg utan att behöva sparka ifrån så verkade det enda vettiga alternativet att montera sensorer dock så visade det sig att en gammal student har utvecklat (händelvis känner jag honom) en BLDC-drivare som även utan sensorer kan leverera fantantiskt bra startmoment. Drivarna kan man hitta på vedder.se.

Det får vara allt för idag så kommer det mera de närmaste dagarna (förhoppningsvis med lite bilder) och för den som inte kan vänta kan kolla in hemsidan där motordrivarna finns, under en av posterna finns det en bild på motormonteringen på brädan.

Om en cykel måste ha styre, vad är då en enhjuling? :)

Men är inte problemet att en elcykel bara får vara konstruerad så motorn fungerar som hjälpmotor när man trampar? En longboard har ju inga pedaler?

Eller är det bara olika klass på cyklar? (Orkar inte googla.)

Det har på senare år lagts till en modell av elcykel som ska innefatta Segway och liknande fordon. Kraven är om jag minns rätt:

* Inga trampor
* Max 20 km/h

Jag vet faktist inte om det är tillåtet att överskrida 20 km/h med hjälp av till exempel Aschebergsbacken ned från Chalmers. Kan vara värt att kolla upp. Om inte är det nog inga problem att klassa longboarden som en cykel, bara se till att den inte går fortare än 20 km/h

Kul projekt

Ja, sålänge fordonet inte kan göra mer en 20 km/h är det lagligt. Tror inte det spelar någon roll om man kan rulla snabbare nedför en backe. Men en Segway kan inte gå fortare än 20 oavsett nedförsbacke.

Spontant tycker jag att det är för mycket effekt med dessa motorer och 10S batteri. För hastigheter upp till 20 hade det räckt med bara 1 st. 42-motor och säg 1:5 utväxling samt 5S batteri. Jag tror ni kommer ha väldigt svårt att hantera full patte oavsett tidigare longboarderfarenhet Det är dock väldigt lätt att lära sig åka elektrisk longboard tack vare bromsen, jag lärde mig vid 38 års ålder utan att ha stått på en skateboard förut, iaf inte utan att ramla.

Motorfästena är väldigt snyggt gjorda och ESN:n verkar förträfflig.

Vad är det för rem ni använder, ser ut att vara HTD3?

Efter att det har dragit ut på tiden ganska rejält så kommer här äntligen fortsättningen, denna gången med massa bilder.

Byggandet drog igång på riktigt i prototyplabbet, Chalmers robotförening, ETA och XP (prototyplabbet fast kvällstid). På skolan finns det en mekanisk verkstad där man under sitt kandidatarbete kan få hjälp och handledning med att bygga eventuella prototyper. Dessutom finns möjligheten att få grejer utskrivna av en relativt bra 3d-printer, något vi uttnyttjade till både handkontrollen och en låda att montera motordrivarna i. För att montera batteriet syddes en tygpåse som förstärktes med plexiskivor för att skydda batterierna något bättre, för att kunna plocka ur batterierna (2 st LiPo 5 Cell i serie) så syddes tryckknappar in. I vilket fall som helst resulterade bygget i denna vackra skapelse:
Vi hade tidigt bestämt att vi bara skulle komplettera en inköpt bräda och använda befintliga longboarddelar så långt som möjligt då verkstadstiden var ganska eftertraktad och jag var den enda i gruppen som fick och kunde köra maskinerna på kvällstid. Varje motorfäste består av två delar där den ena klämms runt trucken och den andra är själva monteringsplattan som dessutom har ovala hål i ena änden så man kan justera remspänningen. Det stora remhjulet sitter med sex genomgående skruvar och en adapterbricka på varje sida om hjulet medans det lilla remhjulet endast är limmat med loctite 641 direkt på motoraxeln. Remmen är en HTD3.
För att kontrollera brädan ritades en handkontroll upp för 3d-utskrift, i handkontrollen sitter en gammal PIC jag hade liggandes på en väldigt enkelt kort som tillsammans med en pot på det klara handtaget och den vita dödmansgreppsknappen på baksidan skickar servosignal (samma som alla RC-prylar för att snabbt kunna ta en godtycklig handkontroll när allt pajar dagen innan demon). Något som visade sig vara en lyckat drag var att vi bad Vedder skriva en strömstyrningsrutin till motordrivarna, så att gasläget ger en specifik ström och därmed moment istället för att pilla med något dutycycle styrning eller liknande. Det gjorde att brädan blev väldigt enkel att köra och dessutom så blev bromsen väldigt mycket mer lättanvänd, 3 m/s² (lagkrav på cykel) är fruktansvärt mycket på en longboard.
Vi har mätt upp inbromsning på dryga 4,8 m/s² och en räckvidd på 19,4 km när vi körde runt i Slottskogen på ganska flat sträcka. Något som överträffade mina förväntningar med råge. Demonstrationen gick klockrent och vi fick tom vår examinator att prova den. Efter mycket felsökning och problem så har vi fått den att gå relativt funktionssäkert och den är sjukt rolig att köra. Tog mig runt en timme att lära mig att åka och den går som ett skållat troll. Dessutom har vi fått en trafikinspektör att prova den, han vill dock inte säga att den är laglig men så vitt han kunde förstå var den heller inte olaglig att köra som cykel (parkeringsbromskravet på 4 hjulig cykel kan vara tveksamt) samt att man måste ha ett "signalhorn" i handen när man åker. Men ett kandidatarbete innehåller massa rapporter och andra moment som slukar tid vilket har gjort att mycket förbättringspotential finns. Till exempel:
Finns inget överladdningsskydd om man bromsar med redan fulla batterier.
För att starta brädan måste man fippla med en resistor och ladda upp de stora kondingarna som sitter precis vid motordrivarna när man kopplar in batteriet
Handkontrollen är trådbunden (trådlöst hade underlättat något otroligt)
Att konstant åka 20 km/h på en longboard med så små hjul är ganska skakigt, vibrationerna tröttar ut fötterna efter några km.
Finns inget fuktskydd alls lådan motordrivarna sitter i är helt otät.

Nu när ni har fått se hur saker och ting blev så kan jag börja förklara tankarna bakom alla lösningar. 4,2 kW kan verka brutalt mycket men om man börjar räkna på det kommer man fram till att man behöver ta emot dryga 1500 W för att bromsa med 3 m/s² på plan mark, effekter som man även kan behöva ta hand om kontinuerligt om man kör ner för en tillräckligt brant backe och bara ska hålla konstantfart 20 km/h. Dessutom visste vi ju inte hur mycket man kan lita på Hobbyking specen, det kan ju lika gärna vara elektrisk effekt in som står i specen och en dåligt byggd motor med en riktigt usel verkningsgrad vid maxström ger kanske ganska dålig mekanisk effekt. För att inte tala om att motorerna är gjorda för att sitta fram på ett modellflygplan med en stor kylfläkt host proppeller host. Det skulle kunna bli överhettningsproblem utan dess like.

Men motorerna är fortfarande rätt överdimensionerade främst eftersom trots så mycket mekanisk utväxling vi kunde få in så hade vi fått rejält höga motorströmmar för att få upp momentet. Vi hade nog kunnat klara oss med mindre motorer ändå, men för att säkerställa att vi faktiskt kunde köra på demon tog vi i lite.

Precis som Neondiod gissade är det ganska mycket effekt att köra med och just nu har vi begränsat motorströmmarna till 35 A st och batteriströmmen till 50 A. Dock vänjer man sig snabbt och fullgas använder jag titt som tätt nu medans i början lyckades jag inte klara av mer än halvgas. Det går att köra brädan på bara en av motorerna men att ta backar blir lite segt. Toppfarten med nuvarande spec och utan hastighetsbegränsning skulle enligt vår modell hamna på runt 35 km/h. 30 kändes obehagligt snabbt medans 25 kändes ganska lagom men jag tror man anpassar ganska fort där med.

Det får vara allt för nu så ska jag försöka uppdatera lite oftare i fortsättningen.

Kul

Under mina tre år jag kört eldriven skateboard har jag aldrig sett någon annan som kört detta, inte i Sverige iaf.

De största vanliga longboardhjulen är nog Abec 11, Electric Flywheels 107mm. De blir nog en aning mindre skakigt med dessa. Men 'utväxlingen' blir högre och det är risk för wheel bite i brädan. Sätt isåfall mjuka distanser mellan brädan och truckarna, sk "soft risers" vilket även minskar vibrationer ytterligare.


Vad har ni för utväxling och vad är det för Kv värde på motorerna?

Är det steglöst proportionell broms eller bara ett bromsläge?

Använd nu hjälm och armbågs, handskar, handleds, och knässkydd. Att vurpa ståendes på en bräda i 35 km/h på asfalt är ingen höjdare

Bromsen är självklart linjärt styrd. Att bromsa enligt lagkravet vore ganska svårt om föraren inte hade full kontroll över bromsförändringen. Bromsningen är implementerad mha moment (motorström) styrningen genom att har man handtaget i mitten får man 0 motorström och trycker man framåt får man mer och mer negativ motorström (bromsande moment) upp till maximal bromsande ström. Precis på samma sätt får man positiv motorström om man drar handtaget inåt. Dessutom är det ett litet (ca 10%) hysteresfönster runt nolläget så man relativt enkelt ska kunna frirulla.

Vi hade kunnat köra med mycket mindre motorer om vi hade kunnat ha högre mekanisk utväxling. Vi fick inte in mer än 1:3 om man ska vara relativt säker på att det ska hålla. 215 kv har de motorerna vi har nu, vi hade gärna haft lägre där med men då hade motorerna blivit rent fysiskt för stora.
Enda lösningen hade varit att gå ner i batterispänning men då blir det snabbt svårt att ta hand om de riktigt höga bromseffekterna som batteriet behövde ta hand om. Den smartaste lösningen hade nog egentligen varit att bygga en motordrivare som har möjlighet att dumpa viss del av effekten i ett effektmotstånd när laddströmmen blir för hög. Men vi hade inte tid att utveckla en motordrivare också.

Kan ni starta från stillastående utan att motorerna protesterar?

Jajamen det är inga problem att starta från stillastående förutsatt man man har ungefär lika mycket vikt på båda bakhjulen dvs inte svänger. Dock verkar det inte bero på avsaknad av startmoment utan förmodligen så roterar den ena motorn baklänges när den andra driver på (trucken vinklas) vilket gör att den metoden som drivarna använder för att beräkna rotorns position ballar ur lite. Startmomentet är trots avsaknad av sensorer såpass högt att om man står på brädan och ställer fronten mot en vägg så orkar den fortfarande spinna loss hjulen. Det var nog den viktigaste anledningen till att vi valde Benjamins motordrivare, hade vi köpt någon för RC-prylar hade nog starten blivit svår utan sensorer.

Snyggt... Jag vill bygga en jag med!!!! Det är nog dags att börja samla lite delar

Har du något underspänningsskydd för batterierna och hur laddar du dom?

Så har ni löst problemet med ringklocka på ett smidigt sätt

http://der-rollenshop.sportkanzler.de/e ... rbell.html

Under sommaren efter avslutat skolprojekt har jag och Benjamin som har utvecklat motordrivarna börjar bygga version 2 av brädan. Vi kommer satsa på både större hjul och bredare truckar det blir dessa 5 tums hjul: http://skike.com/shop.php?l=en&c=NL&pag ... 78&aid=303
Tillsammans med dessa breda truckarna:
http://www.powerkiteshop.com/mbs_ats_trucks.htm
Återigen är utväxlingen ett ganska stort problem men efter att ha kollat lite på hobbykingmotrerna vi hade i projektet visar det sig att de är delta-kopplade. För att få mera moment per strömenhet kommer vi helt enkelt koppla om den från delta till Y. Något vi provade med stor framgång på en av Benjamins motorer. Då räcker det att ha en utväxling på 1:4 trots 5 tums hjulen.
Benjamin har jobbat rätt hårt med mjukvaran under sommaren och har nu lyckats få fram en i princip helt ryckfri start trots att vi kör helt sensorlöst, dessutom har driftsäkerheten förbättrats radikalt.

Eftersom jag köpte ut skolprojektets bräda är den just nu testplattform där nästa steg är att montera lastceller/trådtöjningsgivare i varje truck för att kunna styra momentet beroende på om man lutar frammåt eller bakåt genom att mäta vikten på fram respektive bak-hjulen. Förhoppningsvis kommer vi kunna skrota handkontrollen och ge en fantastisk känsla av att bara surfa fram. Men för att hålla oss laglydiga måste man då hålla någon form av ringklocka, tex den som Purre länkade.

Lagstiftningen är ganska otydlig egentligen men så vitt vi kunde förstå och kunde få fram information gäller broms och hastighetskravet endast på plan mark. Därav formuleringen "konstruerad för en hastighet av maximalt 20 km/h". Så om man rullar fortare i en nerförsbacke är det inget problem.

I dagsläget är det enda batteriskyddet som finns under och överspänningskydd i motordrivaren som helt enkelt slår av när dess inspänning går utanför de förprogrammerade nivåerna. Vi ska nog senare i projektet ta fram ett riktigt BMS som passar för 12s LiPo (Vi kommer använda 12 celler på version 2) där varje cell övervakas och någon form av laddkretsar ingår så det räcker med att koppla in en nätaggregat för laddning.

Jag håller själv på att bygga en självbalanserande enhjuling och tänkte använda samma brygg-krets som ni men också implementera BMS, IMU och Blåtand på samma kretskort. Har tagit en titt på Benjamins ESC och den verkar ju suverän.
Har också skissat på en elektrisk longboard ett tag och att styra farten med att luta sig var som du läste ur huvudet på mig.

Håller ni hus i Chalmers robot förening? Vore kul att svänga förbi och ta en titt!

Nils

gokartnisse skrev:..Dessutom har vi fått en trafikinspektör att prova den, han vill dock inte säga att den är laglig men så vitt han kunde förstå var den heller inte olaglig att köra som cykel (parkeringsbromskravet på 4 hjulig cykel kan vara tveksamt) samt att man måste ha ett "signalhorn" i handen när man åker..

Det låter ju segt att inte få klara besked när man lagt ner jobb på att få den just laglydig

gokartnisse skrev:Jajamen det är inga problem att starta från stillastående förutsatt man man har ungefär lika mycket vikt på båda bakhjulen dvs inte svänger. Dock verkar det inte bero på avsaknad av startmoment utan förmodligen så roterar den ena motorn baklänges när den andra driver på (trucken vinklas) vilket gör att den metoden som drivarna använder för att beräkna rotorns position ballar ur lite. Startmomentet är trots avsaknad av sensorer såpass högt att om man står på brädan och ställer fronten mot en vägg så orkar den fortfarande spinna loss hjulen. Det var nog den viktigaste anledningen till att vi valde Benjamins motordrivare, hade vi köpt någon för RC-prylar hade nog starten blivit svår utan sensorer.

Imponerande

gokartnisse skrev:Under sommaren efter avslutat skolprojekt har jag och Benjamin som har utvecklat motordrivarna börjar bygga version 2 av brädan. Vi kommer satsa på både större hjul och bredare truckar det blir dessa 5 tums hjul: http://skike.com/shop.php?l=en&c=NL&pag ... 78&aid=303
Tillsammans med dessa breda truckarna:
http://www.powerkiteshop.com/mbs_ats_trucks.htm
Återigen är utväxlingen ett ganska stort problem men efter att ha kollat lite på hobbykingmotrerna vi hade i projektet visar det sig att de är delta-kopplade. För att få mera moment per strömenhet kommer vi helt enkelt koppla om den från delta till Y. Något vi provade med stor framgång på en av Benjamins motorer. Då räcker det att ha en utväxling på 1:4 trots 5 tums hjulen...

Skike hjulen har standard stateboard kullager med i.d. 8 mm, medan de mbs truckarna har 9,5 mm axlar. Men det vet ni säkert redan.

1:4 utv är nog perfekt för 5 " hjul med en ca 170 kV motor. Men med 12 celler kan det nog gå lite fort iof. Orkar inte räkna på det, så mycke Pi å skit