Sähköajoneuvon rakentaminen: rakennusvinkit go-karttiin, mönkijään ja kärryyn
Share
Oman sähköajoneuvon rakentaminen onnistuu, kun osat valitaan oikeassa järjestyksessä: ensin käyttötarkoitus, sitten moottori, sen jälkeen akku ja lopuksi johdotus, jarrut ja kiinnitykset. Tämä opas kokoaa käytännön vinkit go-kartin, kevyen mönkijän, kuljetuskärryn tai pihatraktorin tyyppisen projektin rakentajalle. Mukana on lyhyt selitys jokaiselle tekniselle termille.
Pikaohje
- Päätä käyttöpaikka ja kuorma. Kuinka paljon ajoneuvo painaa kuljettajan kanssa, ajetaanko mäkeä ja kuinka pitkiä matkoja.
- Valitse moottorisarja tehon mukaan. Kevyeen projektiin riittää 1000 W, raskaampaan kannattaa valita 3000 W.
- Valitse akku moottorin jännitteen mukaan. 48 V moottoriin 48 V akku, 72 V moottoriin 72 V akku.
- Tarkista, että akku jaksaa antaa moottorin tarvitseman virran. Akun tuotesivulla kerrotaan, kuinka suurelle moottorille se sopii.
- Suunnittele kiinnitys, ketjulinja ja jarrut ennen tilaamista.
- Lisää sulake tai pääkatkaisija akun lähelle.
- Koeaja vaiheittain ja tarkista lämpenemiset ja kireydet.
Sopivat osat voi koota yhteen Rakenna sähköajoneuvo -valitsimessa.
Syventävä ohje
1. Aloita käyttötarkoituksesta ja laista
Kirjaa ylös ajoneuvon arvioitu kokonaispaino, alusta (asfaltti, nurmi, metsä) ja haluttu huippunopeus. Näistä riippuu, riittääkö 1000 W vai tarvitaanko 3000 W.
Selvitä samalla, missä ajoneuvoa saa käyttää. Suomessa sähköavusteisen polkupyörän moottori saa olla enintään 250 W, avustus saa toimia vain poljettaessa ja sen on katkettava 25 km/h nopeudessa. Tätä tehokkaampi ajoneuvo kuuluu muuhun ajoneuvoluokkaan, ja yli 1 kW:n tai yli 25 km/h kulkevaa ajoneuvoa ei saa käyttää yleisellä tiellä ilman hyväksyntää, rekisteröintiä ja liikennevakuutusta. Tämän oppaan sarjat on tarkoitettu yksityisalueelle. Lähde: Traficom.
2. Valitse moottori: harjallinen vai harjaton
- Harjallinen moottori on rakenteeltaan yksinkertainen. Virta johdetaan pyörivään osaan hiiliharjojen kautta, ja harjat kuluvat käytössä. Ohjain on yksinkertainen.
- Harjaton moottori ohjataan elektronisesti, eikä siinä ole kuluvia harjoja. Se tarvitsee juuri sille tarkoitetun ohjaimen.
Harjallisen ja harjattoman moottorin ohjaimet eivät ole keskenään vaihtokelpoisia.
| 1000 W asennuspaketti | 72 V 3000 W harjaton DIY-moottorisarja | |
|---|---|---|
| Moottori | harjallinen, 36 V tai 48 V | harjaton, 72 V |
| Nimellisvääntö | 2,8 N·m | 5,5 N·m |
| Kierrokset kuormalla | 3000 rpm | 4900 rpm |
| Ohjain | LK-07, vain harjalliselle moottorille | sarjan oma nopeudensäädin |
| Ketju | 25H, moottorissa 11-hampainen ratas, ketju ei sisälly | T8F, ketju ja 64-hampainen ratas sisältyvät |
| Lisäksi | kaasukahva, kiinnitystarvikkeet | kaasukahva (3 nopeutta, peruutus), sähkölukko |
| Sopii | kevyt go-kartti, kärry, kevyt mönkijä | raskaampi projekti, kuorma enintään 180 kg |
Valmiin kokonaisuuden saa 48 V 1000 W moottoripaketista, jossa moottorisarja, akku ja laturi on valittu yhteen sopiviksi. Polkupyörän muuttamiseen sopii keskimoottori, esimerkiksi Bafang BBS02B 48 V 750 W.
3. Valitse akku: kolme lukua ratkaisee
- Jännite (V) on oltava sama kuin moottorissa. Väärällä jännitteellä ohjain ei toimi tai se voi vaurioitua.
- Energia (Wh) kertoo, kuinka kauan akku riittää. Se lasketaan jännite × ampeeritunnit, esimerkiksi 48 V × 20 Ah = 960 Wh.
- Suurin jatkuva virta (A) kertoo, kuinka paljon virtaa akku antaa pitkään ilman, että sen suojapiiri katkaisee virran. Suojapiiriä kutsutaan BMS:ksi (Battery Management System). Se valvoo kennoja ja suojaa akkua ylilataukselta, syväpurkaukselta ja liialta virralta.
Virran tarpeen voi arvioida jakamalla tehon jännitteellä. 1000 W 48 V moottorin nimellisvirta on tuotesivun mukaan 26,7 A. 72 V 3000 W moottorilla laskennallinen virta on 3000 W ÷ 72 V ≈ 42 A, ja häviöiden takia todellinen virta täydellä teholla on hieman suurempi.
| Moottori | Sopiva akku | Miksi |
|---|---|---|
| 1000 W 48 V | 48 V 20 Ah Li-ion-akku (960 Wh) | 30 A BMS, tuotesivun mukaan sopii enintään 1000 W moottorille |
| 1000 W 48 V, pidempi käyttöaika | 48 V 40 Ah tai 48 V 50 Ah | 60 A BMS, enemmän energiaa (1920 Wh tai 2400 Wh) |
| 72 V 3000 W | 72 V 25 Ah Li-ion-akku (1800 Wh) | 60 A BMS, tuotesivun mukaan moottoreille enintään 60 A |
Huomaa, että 36 V 1000 W moottorin nimellisvirta on 35,6 A. Kaupan 36 V 20 Ah akun BMS on 20 A, joten se ei sovi 36 V 1000 W moottorille. 1000 W projektiin 48 V on siksi käytännöllisempi valinta.
4. Laske käyttöaika
Käyttöaika (tunteina) ≈ akun energia (Wh) ÷ keskimääräinen tehonkulutus (W). Moottori käyttää täyttä tehoa vain kiihdyttäessä ja mäessä.
Esimerkki: 960 Wh akku ja 500 W keskikulutus: noin 1,9 tuntia. 1800 Wh akku ja 1000 W keskikulutus: noin 1,8 tuntia. Mittaa todellinen kulutus ensimmäisillä ajoilla.
5. Liittimet ja johdot
Akun ja ohjaimen välissä kulkee suuri virta, joten liittimen ja johdon on kestettävä se lämpenemättä liikaa.
- XT60 ja XT90 ovat liitinmallien nimiä. Nimi kertoo muodon, ei sitä, kuinka monta ampeeria liitin kestää jatkuvasti. Valmistaja Amass ilmoittaa XT60:lle enintään 35 A ja XT90:lle enintään 45 A.
- XLR on pyöreä kolminapainen latausliitin. Sen kautta kulkee vain laturin pieni virta, ei moottorin virtaa.
Tarkemmat ohjeet ja taulukot ovat oppaassa Liittimet ja kaapelipaksuudet.
6. Ketju ja välitys
Välitys on takarattaan ja moottorin rattaan hammasmäärien suhde. Suurempi suhde antaa enemmän vetovoimaa ja pienemmän huippunopeuden.
Laskennallinen nopeus (km/h) = moottorin kierrokset ÷ välitys × renkaan ympärysmitta (m) × 60 ÷ 1000.
Esimerkki 3000 W sarjalla: 4900 rpm, 11-hampainen ja 64-hampainen ratas (välitys noin 5,8) sekä 28 cm rengas (ympärysmitta noin 0,88 m) antavat laskennallisesti noin 44 km/h. Kuormassa nopeus jää yleensä pienemmäksi.
Ketjun ja rattaiden on oltava samaa kokoa: 1000 W sarja käyttää 25H-ketjua ja 3000 W sarja T8F-ketjua.
7. Jarrut ja turvallisuus
- Mitoita jarrut ajoneuvon painoon ja nopeuteen. Sähkömoottori kiihdyttää nopeasti.
- Jarrukahva, joka katkaisee moottorin virran jarrutettaessa, estää moottoria vetämästä jarrua vastaan. LD-200 hydraulisissa levyjarruissa katkaisija on 2-pinnisellä liittimellä. Tarkista, että ohjaimessa on vastaava liitäntä.
- Asenna sulake tai pääkatkaisija akun plusjohtoon mahdollisimman lähelle akkua. Sulake suojaa johtoa oikosulussa.
- Kiinnitä akku niin, ettei se pääse liikkumaan, ja suojaa se iskuilta ja vedeltä. Akun tuotesivulla suositellaan suojakoteloa tai -laukkua.
8. Kokoaminen ja koeajo
- Kiinnitä moottori tukevaan levyyn ja jätä säätövaraa ketjun kiristystä varten.
- Kytke kaikki johdot akku irrotettuna. Tarkista napaisuus: punainen plus, musta miinus.
- Kytke akku viimeisenä.
- Koeaja vetopyörä nostettuna, sitten hitaasti tasaisella alustalla.
- Tunnustele moottorin, ohjaimen ja liittimien lämpö ajon jälkeen. Kuuma liitin kertoo liian pienestä liittimestä tai huonosta liitoksesta.
- Kiristä ketju ja pultit uudelleen parin ajokerran jälkeen.
9. Lataus ja säilytys
Lataa akku sen omalla laturilla. Li-ion-akun laturin jännite on täyden latauksen jännite: 48 V akulle 54,6 V ja 72 V akulle 84 V. Lataa valvotusti palamattomalla alustalla äläkä lataa pakkasessa. Talvisäilytykseen sopii viileä paikka noin 50-70 % varaustasolla. Nopeampaan lataukseen 48 V akuille on 54,6 V 5 A XLR-pikalaturi. Lisää laturin valinnasta: Sähköpyörän ja sähköpotkulaudan laturi.
Tarkistuslista ennen tilausta
- Moottorin ja akun jännite on sama.
- Akun tuotesivun mukaan akku sopii valitun moottorin teholle tai virralle.
- Akun ja ohjaimen virtaliitin on samaa mallia, tai sovitin on tiedossa.
- Ketjun koko on sama moottorin rattaassa, takarattaassa ja ketjussa.
- Jarrut on mitoitettu ajoneuvolle, ja jarrukatkaisijan liitin sopii ohjaimeen.
- Sulake tai pääkatkaisija on hankittu.
- Laturi sopii akun jännitteeseen ja latausliittimeen.
Usein kysyttyä
Kumpi kannattaa valita ensimmäiseen projektiin, 1000 W vai 3000 W?
Kevyeen go-karttiin tai kärryyn 1000 W 48 V sarja on yksinkertaisempi ja edullisempi kokonaisuus. Jos ajoneuvo on raskas tai ajetaan mäkeä, valitse 3000 W.
Voinko käyttää vanhaa akkua?
Voit, jos sen jännite on sama kuin moottorin ja sen BMS kestää moottorin virran. Tarkista molemmat akun tiedoista.
Tarvitsenko näytön?
1000 W ja 3000 W sarjat toimivat ilman näyttöä. Näyttö liittyy lähinnä polkupyörän muunnossarjoihin, ks. Näytön ja ohjaimen yhteensopivuus.
Voinko rakentaa akun itse?
Akun kokoaminen kennoista vaatii kokemusta ja oikeat työkalut, ja virheet voivat aiheuttaa tulipalon. Valmis akku on turvallisempi valinta. Itse kokoaville on saatavilla JK-älykäs BMS eri kennomäärille.