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 21/08/2024

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.

Fig. 3 - Con la llave de 15 mm, atornille el extractor de manivela para liberar la biela.

Esta vez la carcasa, en lugar de ser un tornillo convencional, debe tener ranuras, por lo que el sensor debe encajar en estas ranuras (ver imagen 4):

Una vez instalado el sensor, basta con volver a montar la biela.

Étape 4 - Instalación del sensor de freno

Para que el frenado sea más seguro y el motor deje de funcionar al accionar los frenos, es necesario instalar sensores magnéticos en las palancas de freno.

Los sensores que aparecen en la sección del equipo son sencillos de instalar, hay dos soluciones que se muestran en este vídeo: Ver este enlace

Solución 1 (imagen 1) :

Pega el imán a la palanca de freno (parte móvil) utilizando un adhesivo de fraguado rápido para metal y plástico (tipo superglue) y coloca el sensor en la parte fija, los dos elementos deben estar casi en contacto.

Solución 2: requiere el uso de abrazaderas:

Pasa el abrazadera por el orificio del centro del imán y fíjalo a la parte móvil.

Fije el sensor del mismo modo con una abrazadera alrededor del manillar.

Una vez instalado, el sensor detecta la distancia a la que se encuentra el imán y, cuando está lo suficientemente lejos, corta el circuito eléctrico.

Étape 5 - Fijación de la rueda del hoverboard

Solución 1: más fuerte y más barata (si tienes un soldador de arco)

El perfil metálico debe ser lo suficientemente largo para colocar la rueda del hoverboard en contacto con la rueda trasera de la bicicleta, sin que toque el sillín.

Suelde el eje del motor (marcado en rojo en la imagen 1) a un extremo de una barra de montaje (gris en la imagen 1). Esta barra de montaje debe ser preferiblemente un perfil con la parte inferior abierta para permitir el paso de los cables del motor. El perfil puede aplanarse ligeramente para facilitar la soldadura.

Suelda una abrazadera a la base del obenque, donde se une con el tubo del sillín, para poder soldar la barra de fijación en un ligero ángulo (ver imagen 2), no del todo perpendicular al obenque. Antes de soldar, comprueba que la rueda del hoverboard está en contacto con la rueda de la bicicleta. La rueda del hoverboard debe apoyarse firmemente en la rueda trasera de la bicicleta para garantizar su tracción cuando se active la asistencia eléctrica (ver imagen 3).

Atención: Debes dejar una pequeña abertura hacia el tubo del sillín para poder pasar los cables y conectarlos al controlador. Lo ideal es pasar los cables por el tubo del sillín para evitar problemas.

Atención: Acuérdate de alargar los cables antes de conectarlos si es necesario.

Solución 2: No permanente y ajustable

En la tija del sillín se puede montar un tubo metálico similar al de la solución 1. Presione el tubo contra la tija mediante placas metálicas y 4 tornillos. No dude en deformar las placas para tener más superficie de contacto con la tija y el tubo. Si tu tubo es cilíndrico, también puedes aplanarlo para aumentar la superficie de contacto y evitar la rotación. El sistema para fijar las ruedas al hoverboard (ver fotos de desmontaje del hoverboard) se puede utilizar para fijar el tubo (ambos sistemas están disponibles ya que sólo se utiliza una rueda). Un proceso similar se puede utilizar para fijar la rueda al tubo. Ajustando la altura del sillín, se puede aplicar más o menos presión a la rueda de la bicicleta con la rueda del hoverboard.

La desventaja de fijarlo a la tija es que el sillín deja de ser ajustable para adaptarse a la persona que utiliza la bicicleta. En función de las proporciones de la bicicleta, también puede fijarse al tubo del sillín o al obenque.

Las fijaciones deben ser similares a las que se muestran en la imagen 4.

Puedes añadir una tija roscada al obenque para ajustar la presión que la rueda del hoverboard ejerce sobre el neumático, como se muestra en la imagen 5. Puedes soldar la tija o fijarla como el resto del sistema.

Étape 6 - Instalación del controlador

Alambrado

Sitio de referencia: Ver este enlace

Vídeo explicativo del controlador (vídeo adicional en el mismo canal): https://www.youtube.com/watch?t=861&v=jiirQQv5OKU&feature=youtu.be (a partir de 13:30 min)

Ver imagen 2

En primer lugar, localice los polos positivo y negativo de la fuente de alimentación (Azul, 1). Sobre todo, estos polos no deben estar invertidos. La mejor forma de asegurar la conexión es soldar un conector XT60 hembra (ver imagen 1) (ver sección de equipo). Conecte el cable negro al terminal - del XT60 y el cable rojo al terminal + del XT60. Corte los terminales ya presentes en los cables antes de continuar.

Nota: Compruebe la polaridad positiva y negativa.

En referencia a la imagen anterior, conecte el sensor PAS (Violeta, 5), las líneas de alimentación del motor sin escobillas (Verde, 2), el sensor de efecto Hall del motor (Rojo, 3) y el sensor de freno (Marrón, 4). Las líneas de autoajuste de los sensores de efecto Hall y de fase (Gris, 6) se utilizan para sincronizar el motor y, en caso necesario, el sentido de giro. https://www.youtube.com/watch?t=861&v=jiirQQv5OKU&feature=youtu.be

Observaciones: El sentido de giro puede invertirse invirtiendo dos fases del motor.

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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