Bicicletas con asistencia eléctrica

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https://wiki.lowtechlab.org/wiki/V%C3%A9lo_%C3%A0_assistance_%C3%A9lectrique/es

Dernière modification le 20/08/2024

Difficulté

Hard Difficile

Durée

2 day(s) jour(s)

Coût

50 EUR (€)

Description

Modificación de una bicicleta para convertirla en una bicicleta asistida eléctricamente.

Sommaire

vélo, hoverboard, assistance électrique, VAE

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Introduction

En este tutorial te explicaremos cómo modificar una bicicleta convencional para añadirle asistencia eléctrica. Esto te permitirá ascender las cuestas más pronunciadas con facilidad y rodar más rápido con menos esfuerzo.

Atención! Los distintos pasos implican mucha electrónica, soldadura y mecánica. Por lo tanto, te aconsejamos que leas atentamente este tutorial y que te informes sobre las distintas fuentes proporcionadas antes de empezar a construir esta bicicleta con asistencia eléctrica.

Avisos legales  

Con las modificaciones que se van a realizar, esta bicicleta cumplirá la normativa europea para bicicletas con asistencia eléctrica. Puedes encontrarlas aquí.

Se reduce a algunos puntos clave:

• La asistencia sólo debe funcionar hasta una velocidad de 25 km/h (es posible pedalear más rápido, pero sin asistencia).
• La potencia del motor no debe superar los 250 W.
• La asistencia debe activarse pedaleando.
• Cuando el usuario deja de pedalear, el motor se apaga.
• La modificación no debe afectar a la seguridad ni a la eficacia del frenado.

Sin embargo, la bicicleta no puede ser homologada, lo que no te causará ningún problema con la policía, pero no estarás asegurado en caso de accidente.

Matériaux

Motor + rueda de hoverboard 6": 36v

Batería de 36V 4,4Ah

Cargador 36 V

Todos estos elementos se pueden encontrar en un hoverboard de segunda mano o usado.

Un hoverboard de segunda mano puede encontrarse por entre 50 y 100 euros.

Controlador de bicicleta eléctrica 24V/36V 250w: ~26€ (Disponible en Aliexpress para más económico)

ver este enlace

Sensor PAS

Atención: Antes de empezar/pedir nada, asegúrate de que el hueco entre el cuadro y el plato es de al menos 4,5 mm, de lo contrario no podrás colocar el sensor.

Sensor de efecto Hall a montar en la pedalera + disco con imanes (normalmente suministrado):

2 opciones en función del pedalier:

• con ejes cuadrados («universal»): Ver este enlace ~8€
• con ejes cuadrados de última generación («integrados»): Ver este enlace ~€8

Nota: lamentablemente para los ejes de pedalier con rodamientos externos no existen sensores PAS vendidos individualmente, adecuados para nuestro tutorial. Siempre se adaptan a los kits VAE, mucho más caros.

Sensor de freno Ebike (para montar en las manetas de freno): ~4-7€

Puede encontrarse en Ali express

Transistor

(permite obtener la señal correcta del sensor de pedaleo si envía una señal invertida), puede no ser necesario dependiendo del sensor PAS, Referencia: BS170 :~3-5€ (por 10 piezas o más)

Ver este enlace

Conectores XT60 para asegurar la conexión de la batería: ~10€ por 25 pares

Tubo metálico abierto

Cuadrado metálico

Abrazaderas para fijar los distintos componentes en la bicleta

Tubo termorretráctil (opcional, para aislar del agua)

Fijaciones para controlador, batería y rueda.

Outils

Soldador y soldadora de arco

Multímetro, cúter, alicates de corte

Herramientas para desmontar el plato, EPI

Étape 1 - Desmontaje del Hoverboard

Fuente de vídeo : https://www.youtube.com/watch?v=nikYUAnj7F0

Desmontar el hoverboard dependerá de la marca y el tipo de hoverboard. Las instrucciones y las imágenes que siguen son generales, pero puede haber detalles que varían.

En primer lugar, hay que retirar la carcasa de plástico que encierra todos los componentes electrónicos.

Nota: Ten cuidado con los cables conectados a las carcasas de plástico, como el cable de carga.

Vea la imagen 1 un diagrama básico del interior de un hoverboard.

Desenchufa los cables y marca dónde están conectados, utilizando cinta adhesiva marcada si es posible. En particular, mantén el cable de carga a un lado y marca dónde está conectado en la placa base.

Desmonta con cuidado la batería tras desconectarla de la placa base y retirar los cables de la zona cilíndrica central. Conserve la batería (1) (véase la imagen 3), ya que se utilizará para alimentar el motor de asistencia eléctrica de la bicicleta.

Precaución! La batería es el componente electrónico más peligroso del hoverboard. Debe evitarse cualquier riesgo de impacto, especialmente con objetos afilados. Si la batería está dañada (roturas, agujeros, etc.) o parece hinchada, no debe utilizarse, ya que existe riesgo de explosión o incendio.

La placa base es un elemento importante que hay que conservar para poder recargar la batería. Tienes que localizar la «Toma de carga» (2) en el cable de carga que apartaste antes.

Después, retire las placas «Sensor» (ver imagen 2) para acceder a los soportes del motor.

Es necesario desenroscar al menos uno de los bloques de 4 tornillos con una llave Allen para obtener la rueda motorizada que accionará la rueda de la bicicleta (véase la imagen 4).

Es posible conservar el sistema de fijación para facilitar la sujeción de la rueda a la bicicleta.

Étape 2 - Instalación del sensor PAS Situación 1

Situación 1 : bicicleta con pedalier eje cuadrado sensor "universal"

Referencia del vídeo de instalación del sensor PAS (de 0:00 min a 13:30 min) :https://www.youtube.com/watch?t=0&v=jiirQQv5OKU&feature=youtu.be

Atención: las referencias de este tutorial sólo se refieren a bicicletas con pedalier de eje cuadrado (que son la mayoría de las bicicletas que se comercializan hoy en día). Si tu bicicleta no coincide, necesitarás otro sensor PAS.

En primer lugar, hay que desmontar la biela, con los platos, por el lado de la transmisión (plato, ver imagen 1).

Una vez retirada el plato, hay que desatornillar la tapa que hay detrás (ver imagen 2). Cuidado: el paso del tornillo puede estar un paso a la izquierda, por lo que hay que desatornillarlo en sentido contrario al habitual.

Tenga cuidado de no perder los rodamientos del eje de pedalier (véase la imagen 3).

Luego, coloque el sensor PAS (un componente con una parte metálica y otra de plástico con un cable) en este eje y vuelva a atornillar la tapa para fijarlo (véanse las imágenes 4 y 5).

Atención: el sensor tiene una parte de plástico negro, que debe mirar hacia fuera y la flecha que indica el sentido de giro (grabada en esta misma parte de plástico) hacia la parte delantera de la bicicleta.

Una vez instalado el sensor, es necesario colocar el disco imantado en el eje del pedalier (ver imagen 6). Al estar bloqueado por el tornillo, el sensor no se mueve y el disco gira a medida que el usuario pedalea, lo que permite detectar si el usuario pedalea o no y a qué velocidad.

Asegúrese de dejar un pequeño espacio entre el sensor y el disco para evitar la fricción y, por tanto, daños en el dispositivo.

Atención : al igual que el sensor, el disco tiene un sentido de montaje, observará flechas que indican el sentido de rotación, éste debe corresponder con el sentido de pedaleo así como con el sentido de detección del sensor.

Una vez instalado el disco, hay que volver a montar el plato. El plato puede ser muy sensible (el motor gira a máxima potencia aunque el plato gire lentamente), por lo que puedes retirar algunos elementos magnéticos de la parte móvil del sensor para reducir la sensibilidad.

Étape 3 - Instalación del sensor PAS Situación 2

Situación 2:'Bicicleta con eje de pedalier cuadrado de nueva generación, sensor «integrado»

Fuente del vídeo: https://www.youtube.com/watch?t=188&v=s1GjVU9R6Es&feature=youtu.be

Herramientas necesarias: llave Allen, extractor de manivela, llave de 15 mm.

Para empezar, tendrás que desmontar la biela izquierda, lo que en este tipo de bicocletas requiere el uso de una herramienta especial llamada «extractor de manivela»:

Fig. 1 - Desatornille la manivela con la llave Allen.

Fig. 2 - Instale el extractor de manivela en la rosca libre.

Image 3 - visser l’arrache-manivelle à l’aide de la clé de 15mm, pour faire sortir la manivelle.

Cette fois-ci le boîtier, au lieu d’être une vis classique, devrait présenter des cannelures, il faut donc encastrer le capteur dans ces cannelures(voir image 4) :

Une fois le capteur installé, il suffit de remonter la manivelle.

Étape 4 - Installation du capteur de freinage

Pour sécuriser le freinage et s’assurer que le moteur arrête de tourner lorsque l’on freine, il faut installer des capteurs magnétiques sur les leviers de frein.

Les capteurs indiqués dans la section matériel sont simple à installer il existe deux solutions exposée dans cette vidéo : Voir ce lien

Solution 1 (image 1) :

Coller l’aimant au levier de frein (partie mobile) à l’aide d’une colle à prise rapide pour métal et plastique (type superglue) et placer le capteur sur la partie fixe, les deux éléments doivent être quasiment en contact.

Solution 2 : nécessite l’utilisation de colliers de serrages :

Passer le collier dans le trou au centre de l’aimant et l’attacher à la partie mobile.

Attacher le capteur de la même manière avec un collier de serrage autour du guidon.

Une fois installé, le capteur détecte l’éloignement de l’aimant et lorsque celui-ci est suffisamment éloigné, il coupe le circuit électrique.

Étape 5 - Fixation de la roue d'hoverboard

Solution 1 : plus résistant et moins coûteux (si vous disposez d’un poste de soudure à l’arc)

Le profilé métallique doit être suffisamment long pour pouvoir positionner la roue d’hoverboard au contact de la roue arrière du vélo, sans qu’elle ne touche la selle.

Soudez l’axe sortant du moteur (entouré en rouge sur l’image 1) à une extrémité d’une barre de fixation (en gris sur l’image 1). Cette barre de fixation doit être de préférence un profilé ouvert en dessous pour pouvoir y faire passer les câbles du moteur. Il est possible d’aplatir légèrement le profilé pour faciliter la soudure.

Soudez une équerre à la base du hauban, à la jointure avec le tube de selle, de sorte à pouvoir souder la barre de fixation de manière légèrement inclinée(voir image 2), pas tout à fait perpendiculaire au hauban, vérifier avant la soudure que la roue de hoverboard est bien en contact avec la roue du vélo. La roue du hoverboard doit bien appuyer sur la roue arrière du vélo pour être sûr qu'elle sera entraînée lors de l’activation de l’assistance électrique(voir image 3).

Attention : Il  faut garder une petite ouverture vers le tube de selle pour pouvoir y faire passer les câbles et les brancher au contrôleur. L’idéal peut être de passer les câbles dans le tube utilisé pour éviter tout problème.

Attention: Il faut penser à rallonger les câbles avant de les fixer si cela est nécessaire.

Solution 2: Non permanente et réglable

Un tube en métal similaire à celui de la solution 1 peut être fixé sur la tige de selle. Écrasez le tube contre la tige de selle en utilisant des plaquettes en métal et 4 boulons. N’hésitez pas à déformer les plaquettes pour avoir plus de surface de contact avec la tige de selle et le tube. Si votre tube est cylindrique, vous pouvez également l’aplatir pour avoir plus de surface de contact et éviter toute rotation. Le système de fixation des roues dans l’hoverboard (voir les photos du démontage de l’hoverboard) peut être utilisé pour fixer le tube (les deux systèmes sont disponibles car une seule roue est utilisée). Un procédé similaire peut être utilisé pour fixer la roue au tube. Le réglage en hauteur de la selle permet alors d'appliquer plus ou moins de pression sur la roue du vélo avec la roue de l’hoverboard.

L'inconvénient de la fixation sur la tige de selle est que la selle ne sera plus réglable pour s'adapter à la personne qui utilise le vélo. Selon les proportions du vélo, la fixation peut aussi être faite sur le tube de selle ou sur le hauban.

Les fixations devraient être similaires aux fixations de l’image 4.

Vous pouvez rajouter une tige filetée sur le hauban pour régler la pression que la roue d’hoverboard exerce sur le pneu comme sur l’image 5. Vous pouvez souder la tige ou la fixer comme le reste du système.

Étape 6 - Installation de contrôleur

Câblage

Site de référence : Voir ce lien

Vidéo explication du contrôleur (vidéo supplémentaire sur la même chaîne) : https://www.youtube.com/watch?t=861&v=jiirQQv5OKU&feature=youtu.be (à partir de 13:30 min)

Voir image 2

Tout d'abord, repérer les pôles positifs et négatifs de l'alimentation (Bleu, 1). Ces pôles  ne doivent surtout pas être inversés. Le meilleur moyen de sécuriser la connexion est de souder un connecteur XT60(voir image 1) femelle (voir section matériel). Il faut connecter le cable noir à la borne - du XT60 et le cable rouge à la borne + du XT60. Il faut couper les cosses déjà présentes sur les câbles avant de procéder.

Remarque : Bien vérifier la polarité positive, négative.

En se référant à l'image ci-dessus, il faut brancher le capteur PAS (Violet, 5), les lignes d’alimentation du moteur sans balais (Vert, 2), le capteur à effet Hall du moteur (Rouge, 3), le capteur de freinage (Marron, 4). Les lignes d’auto réglage des capteurs effet hall et des phases (Gris, 6), servent à synchroniser le moteur et si besoin, le sens de rotation. https://www.youtube.com/watch?t=861&v=jiirQQv5OKU&feature=youtu.be

Remarques : Le sens de rotation peut être inversé en inversant deux phases du moteur.

Attention : Il faut bien vérifier que le capteur PAS renvoie une tension, un “1”, lorsqu'un aimants passe devant le capteur. Dans le cas contraire, l’utilisation du transistor (voir section matériel) est nécessaire pour inverser le signal (transformer le “1” en “0”). Voir ce lien de 5:44 min à 13:30 min (https://www.youtube.com/watch?t=344&v=jiirQQv5OKU&feature=youtu.be).Voir l'image 3 pour le câblage. Le signal doit arriver sur le transistor et repartir vers le contrôleur (Bleu)

La masse est jaune dans la vidéo, la couleur dépend du capteur, il faut lire la datasheet pour repérer la masse du capteur.

Isolation

Pour garantir la protection du contrôleur, il faut l’isoler de l’humidité, avec la batterie. En prenant en compte leurs dimensions, une bouteille de 1,5L ou 2L devrait suffire(voir image 4). Il suffit de découper le fond de la bouteille sur quelques centimètres (4-5cm), de placer le goulot vers le pédalier pour y faire passer les câbles, et pour refermer on utilise le fond de la bouteille comme capuchon (à glisser par dessus pour étanchéifier).

Les batteries LIPO sont sensibles aux vibrations. Il est recommandé de les recouvrir d’une couche d'éponge. Afin de s’assurer que l’eau ne s’infiltre pas par les ouvertures nécessaires pour les fils, il suffit de les fermer par un isolant (type silicone). Pour fixer la bouteille au cadre(voir image 5), utilisez des colliers de serrage ou du scotch.

Optionnel : Vous pouvez remplacer la bouteille par une boîte en plastique spécialement conçue pour contenir une batterie. Voir ce lien

Étape 7 - Recharge de la batterie

Il faut maintenant reprendre la carte mère de l’hoverboard qui a été mise de côté ainsi que le câble de charge qui doit être reconnecté ( (2) sur l'image 1).

Pour sécuriser cet ensemble il est envisageable de fabriquer, avec les matériaux disponibles, une boîte pour ranger la carte et ne laisser sortir que la fiche du câble de charge soigneusement rebranché sur la carte mère (2) ainsi que le câble de la batterie (1). La fiche jaune doit être de format XT60(voir image 2) et être compatible avec la fiche XT60 male du câble de la batterie.

Remarque :  le câble de charge risque de devoir être séparé de la coque plastique de l’hoverboard. Tous les autres câbles non utilisés doivent être inaccessibles et isolés.

Étape 8 - Annexes

Modification du moteur (gain de vitesse mais consommation électrique plus importante)

Cette étape est nécessaire si il y a besoin de plus de vitesse. L’opération est compliquée et il ne faut pas dépasser les limites réglementaires (voir la partie sur la sécurité et la légalité).

Vidéo sources :

• Partie électronique : https://www.youtube.com/watch?v=qG8b6QkTnCU
• Partie test : https://www.youtube.com/watch?v=P6iGSc3aIrk

Pour que le moteur de hoverboard puisse correctement entraîner la roue, il faut changer son couplage, passer d’un couplage étoile à un couplage triangle.

Il faut tout d’abord démonter le moteur du hoverboard pour séparer le stator (partie fixe avec les fils) et le rotor (partie tournante avec uniquement des aimants).

La partie qui nous intéresse est le stator, la partie avec les bobinages car ce sont eux qui sont couplés en étoile, il faut donc retirer la gaine d’isolation (1) dessouder l’endroit où les bobinages se rejoignent (2) et séparer les trois bornes principales des bobinages reliés aux phases (3), (4) et (5).

Attention : Il faut bien garder les fils de cuivre correspondants à la même phase ensemble, il faudra peut-être les torsader à nouveau pour bien voir apparaître les trois bornes correspondantes aux phases. Vous pouvez ressouder les brins de la même borne ensemble pour éviter qu’ils se séparent lors des futures étapes.

Étape 9 - Annexes suite

Il faut ensuite enlever les gaines isolantes (6), (7) et (8), qui se situent au niveau du centre du moteur entre l’axe et les bobinages, à l’aide d’un cutter.

Attention : Cette étape peut être un peu délicate car il ne faut pas couper les câbles reliés à la partie verte (capteur Hall interne au moteur).

Ces bornes internes que vous avez découvertes sont les phases du moteur, elles sont donc reliées aux trois bornes externes que vous avez désolidarisées précédemment.

Il faut maintenant identifier les paires de bornes internes et externes qui sont reliées, pour cela utilisez un multimètre en mode ohmmètre (mesure de la résistance) puis touchez avec une des sondes une des bornes externes et parcourez les bornes internes avec l’autre(voir image 2).

Lorsque la résistance affichée est très faible (attention 0L signifie infini, pas de continuité dans le circuit) ou que le multimètre bip, cela signifie que les bornes sur lesquelles sont les sondes sont reliées.

Repérer les différentes bornes reliées avec des lettres majuscules pour les bornes externes et minuscules pour les bornes internes : “A”, première borne externe identifiée et “a”, première borne interne identifiée…

Exemple : voir image 3.

Attention : Vérifiez que les câbles de phase du moteur ne se touchent pas sinon votre ohmmètre détectera une continuité du circuit entre deux bornes qui ne sont pas reliées.

Il faut maintenant réaliser le couplage en triangle : solidariser les bobinages d’une manière particulière.

Pour cela il faut, si vous en avez à disposition, enfiler un bout de gaine thermo-rétractable sur une des bornes de manière à couvrir la soudure et l’isoler électriquement, souder ensemble les bornes de la manière suivante :

• “a” (première borne interne) avec “B” (deuxième borne externe)
• “b” avec “C”
• “c” avec “A”

(Voir image 4).

Une fois les soudures terminées il suffit de glisser le morceau de gaine au niveau de la soudure et de la chauffer pour qu’elle se rétracte, si vous n’avez pas de gaine thermo-rétractable vous pouvez utiliser plusieurs épaisseurs de scotch papier pour isoler, bien que la gaine soit plus conseillée.

(On appelle ce couplage un couplage triangulaire car le circuit ainsi créé forme un triangle).

Remarque : dans certains cas la borne externe ne peut pas se relier directement à la borne interne car le fil est trop court, il faudra donc sans doute rajouter un fil intermédiaire pour pouvoir faire le couplage.

Finalement il faut bien ranger les fils à l’intérieur pour éviter qu’ils ne se prennent dans le rotor lors du fonctionnement.

Enfin vous pouvez remonter le moteur modifié.

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