전동 자전거 전력계 모듈 설치 및 활용 방법

전동 자전거 전력계 모듈 설치 및 활용 방법

안녕하세요! 전동 자전거 전력계 모듈에 대해 블로그로 작성해드리겠습니다. 전동 자전거 전력계 모듈은 배터리와 전동 자전거 전원 공급 입력 사이에 설치되어 배터리 전류 및 전압을 모니터링하며, 휠 속도 센서를 통해 속도 정보를 제공합니다. 이러한 센서 데이터를 기반으로 다음과 같은 값들이 계산되어 표시됩니다:

즉각적인 효율성 - 1 아워당 배터리 소모에 대한 킬로미터로 측정됩니다.
평균 효율성 - 여행 시작 이후의 평균 킬로미터/아워.
마지막 충전 이후 사용된 전체 암페어 시간.
배터리 전류.
배터리 전압.
전동 자전거 전력계 모듈을 활용하면 다음과 같은 정보를 얻을 수 있습니다:

최상의 효율성을 제공하는 기어: 어떤 기어가 가장 효율적인 주행을 할 수 있는지 확인할 수 있습니다.
풍력에 따른 배터리 용량 소모: 바람에 의한 저항이 배터리 용량에 어떤 영향을 미치는지 확인할 수 있습니다.
가장 많은 거리를 주행할 수 있는 전력 수준: 어떤 전력 수준이 가장 많은 주행 거리를 제공하는지 알 수 있습니다.
페달링의 도움 여부 및 정도: 페달링이 전력 소모에 어떤 영향을 주는지 확인할 수 있습니다.
전동 자전거를 타고 집에 돌아갈 수 있는지 알아보는 것은 매우 중요한 문제입니다. 전동 자전거 전력계 모듈을 통해 이러한 정보를 얻을 수 있으므로, 배터리가 얼마나 오래 가는지 미리 예측할 수 있습니다.

최근에 산악 자전거를 전기 자전거로 개조했습니다. 변환은 비교적 순조롭게 진행되었기 때문에 프로젝트를 마치자마자 저는 쉐이크다운 크루즈에 올라탔습니다. 나는 자전거가 배터리 전원으로 얼마나 멀리 달릴 수 있을지 모른 채 배터리 충전 표시기를 주시했습니다. 파워 미터가 80%를 가리킬 때쯤 나는 꽤 기분이 좋았고, 나는 먼 길을 갔기 때문에 배터리가 방전된 상태로 멈췄습니다. 제조업체에 대한 불만스러운 전화는 "오, 배터리 표시기는 실제로 그다지 좋지 않습니다 – 기술은 아직 거기에 없습니다"와 같은 말을 낳았습니다. 나는 그보다 더 나은 것이 필요했다.

어떤 기어가 최고의 효율성을 제공했는지, 배터리 용량에서 역풍 비용이 얼마나 드는지, 어떤 출력 수준이 가장 많은 마일을 제공하는지, 페달을 밟는 데 실제로 도움이 되는지, 그렇다면 얼마나 도움이 되는지 알고 싶었습니다. 요컨대, 나는 내 배터리가 나를 집에 데려다 줄 수 있는지 알고 싶었습니다. 좀 중요하잖아요, doncha 생각하세요?

이 프로젝트는 페달을 밟고 집으로 돌아가는 긴 여정의 결과입니다. 기본적으로 이 작은 모듈은 배터리와 전기 자전거 전원 공급 장치 입력 사이에 위치하여 배터리 전류와 전압을 모니터링합니다. 또한 휠 속도 센서는 속도 정보를 제공합니다. 이 센서 데이터 세트를 사용하면 다음 값이 계산되고 표시됩니다.

• 순간 효율 – 배터리 소모량의 AmpHour당 킬로미터로 측정
•  평균 효율 – 이 이동이 시작된 이후, km/AH
•  마지막 충전 이후 사용된 총 AmpHours 수
•  배터리 전류
•  배터리 용량tage

1단계: 중요 데이터

즉각적인 효율성은 배터리 소모를 최소화하는 방법에 대한 모든 질문을 해결합니다. 페달을 더 세게 밟고, e-파워를 더 높이고, 기어를 변경하고, 역풍과 싸우는 효과를 볼 수 있습니다. 현재 여행(전원을 켠 이후)의 평균 효율성은 집으로 돌아가는 데 필요한 대략적인 전력을 측정하는 데 도움이 될 수 있습니다.

마지막 충전 수치 이후 사용된 총 AmpHours 수는 집에 도착하는 데 매우 중요합니다. 내 배터리가 10AH라는 것을 알고 있으므로 남은 용량을 알기 위해 10에서 표시된 수치를 정신적으로 빼기만 하면 됩니다. (시스템이 모든 크기의 배터리에서 작동하도록 AH가 남아 있음을 보여주기 위해 소프트웨어에서이 작업을 수행하지 않았으며 배터리가 10AH라고 생각하지 않습니다.)

배터리 전류 소비는 모터가 얼마나 열심히 작동하는지 보여줄 수 있기 때문에 흥미롭습니다. 때로는 짧은 가파른 오르막이나 모래 스트레칭으로 인해 배터리가 빠르게 소모될 수 있습니다. 때로는 유혹적인 스로틀 레버에 손을 뻗는 것보다 내려서 자전거를 가파른 경사면으로 밀어 올리는 것이 더 낫다는 것을 알게 될 것입니다.

배터리 용량tage는 배터리 상태의 백업 표시기입니다. 전압이 14볼트에 도달하면 44셀 배터리가 거의 완전히 소모됩니다. 42볼트 미만에서는 세포가 손상될 위험이 있습니다.

또한 BBSHD 모터 시스템과 함께 제공되는 표준 Bafang C961 디스플레이 아래에 장착된 내 디스플레이 사진도 표시됩니다. C961은 실제로 배터리가 41%(4.1AH 배터리에서 10AH) 소모되었지만 배터리가 가득 찼다는 것을 기쁘게 안심시킵니다.

2단계: 블록 다이어그램 및 회로도

시스템의 블록 다이어그램은 eBike 파워 미터를 모든 배터리/eBike 전원 시스템과 함께 사용할 수 있음을 보여줍니다. 표준 자전거 속도 센서를 추가해야 합니다.

보다 자세한 블록 다이어그램은 eBike 파워 미터를 구성하는 주요 회로 블록을 보여줍니다. 2x16 문자 1602 LCD에는 PCF8574 I2C 인터페이스 보드가 부착되어 있습니다.

회로는 매우 간단합니다. 대부분의 저항과 커패시터는 취급 및 납땜이 용이하도록 0805입니다. DC-DC 벅 컨버터는 60볼트 배터리 출력을 견딜 수 있도록 선택해야 합니다. 6.5볼트의 출력은 드롭아웃 볼륨을 초과하도록 선택됩니다.tage Arduino Pro Micro에 있는 온보드 5볼트 레귤레이터의 e. LMV321에는 레일 투 레일 출력이 있습니다. 전류 센서 회로(16.7)의 이득은 30옴 전류 감지 저항을 통한 01Amps가 5볼트를 출력하도록 선택됩니다. 전류 감지 저항은 9A에서 최대 30W의 정격이어야 하지만 그렇게 많은 전력(1.5kW)을 사용하지 않을 것이라고 생각하여 약 2A(14W 모터 전력)의 정격인 750W 저항을 선택했습니다.

3단계: PCB

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나노휠 커브14 접이식 전기 자전거 25.2kg

 

 

PCB 레이아웃은 프로젝트의 크기를 최소화하기 위해 수행되었습니다. DC-DC 스위칭 공급 장치는 보드의 상단에 있습니다. 아날로그 전류 증폭기는 바닥에 있습니다. 조립 후 완성된 보드는 스루홀 저항에서 잘린 2개(RAW, VCC, GND, A3, A7) 솔리드 리드를 사용하여 Arduino Pro Micro에 연결됩니다. 마그네틱 휠 센서는 Arduino 핀 "2"(이렇게 표시됨)에 직접 연결되고 접지됩니다. 짧은 피그테일과 4핀 커넥터를 납땜하여 속도 센서에 연결합니다. LCD용 <>핀 커넥터에 다른 피그테일을 추가합니다.

LCD 및 I2C 인터페이스 보드는 플라스틱 인클로저에 장착되고 핸들바에 부착됩니다(저는 핫멜트 접착제 사용).

보드는 OshPark.com 부터 구입할 수 있습니다 - 실제로 배송비를 포함하여 $ 3 미만으로 4 개의 보드를 얻을 수 있습니다. 이 사람들이 가장 위대합니다! https://oshpark.com/shared_projects/bYrMoHIu

간략한 참고 사항 - 회로도 캡처 및 레이아웃을 위해 DipTrace를 사용했습니다. 몇 년 전에 사용 가능한 모든 프리웨어 회로도 캡처 / PCB 레이아웃 패키지를 시도하고 DipTrace에 정착했습니다. 작년에 비슷한 설문조사를 실시한 결과, 저에게는 DipTrace가 단연 승자라는 결론을 내렸습니다.

둘째, 휠 센서의 장착 방향이 중요합니다. 센서의 축은 자석이 센서를 통과할 때 자석의 경로에 수직이어야 하며, 그렇지 않으면 이중 펄스를 얻을 수 있습니다. 대안은 끝이 자석을 향하도록 센서를 장착하는 것입니다.

마지막으로, 기계식 스위치이기 때문에 센서는 100 uS 이상 울립니다.

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나노휠 커브14 접이식 전기 자전거 25.2kg

 

4단계: 소프트웨어

이 프로젝트는 ATmega32U4 프로세서가 탑재된 Arduino Pro Micro를 사용합니다. 이 마이크로 컨트롤러에는 일반적인 Arduino ATmega328P 프로세서보다 몇 가지 더 많은 리소스가 있습니다. 아두이노 IDE(통합 개발 시스템)가 설치되어 있어야 합니다. TOOLS용 IDE 설정 | 보드 | 레오나르도. Arduino 환경에 익숙하지 않더라도 낙담하지 마십시오. Arduino의 엔지니어와 전 세계 기여자 가족은 사용하기 쉬운 마이크로 컨트롤러 개발 시스템을 만들었습니다. 사전 테스트된 방대한 양의 코드를 사용하여 모든 프로젝트의 속도를 높일 수 있습니다. 이 프로젝트는 기여자가 작성한 여러 라이브러리를 사용합니다. EEPROM 액세스, I2C 통신, LCD 제어 및 인쇄.

예를 들어 휠 직경을 변경하려면 코드를 편집해야 할 수 있습니다. 뛰어드세요!

코드는 비교적 간단하지만 간단하지는 않습니다. 내 접근 방식을 이해하는 데 시간이 걸릴 것입니다. 휠 센서는 인터럽트 구동됩니다. 휠 센서 디바운서는 타이머의 다른 인터럽트를 사용합니다. 세 번째 주기적 인터럽트는 작업 스케줄러의 기초를 형성합니다.

벤치 테스트는 쉽습니다. 24V 전원 공급 장치와 신호 발생기를 사용하여 속도 센서를 시뮬레이션했습니다.

이 코드에는 심각한 배터리 부족 경고(깜박이는 디스플레이), 설명 설명 및 관대한 디버깅 보고서가 포함되어 있습니다.

5단계: 마무리

"MTR"이라고 표시된 패드는 모터 제어 회로에 대한 양극 연결로 연결됩니다. "BAT"라고 표시된 패드는 배터리의 양극으로 이동합니다. 리턴 리드는 일반적이며 PWB의 반대쪽에 있습니다.

모든 것이 테스트된 후 어셈블리를 수축 포장으로 감싸고 배터리와 모터 컨트롤러 사이에 설치합니다.

Arduino Pro Micro의 USB 커넥터는 계속 액세스할 수 있습니다. 그 커넥터는 매우 깨지기 쉽기 때문에 핫멜트 접착제를 넉넉하게 도포하여 강화했습니다.

구축하기로 결정했다면 최신 소프트웨어에 대해 문의하십시오.

마지막으로 Bafang 모터 컨트롤러와 디스플레이 콘솔 간의 통신 프로토콜은 컨트롤러가 이 하드웨어 회로가 수집하는 모든 데이터를 "알고 있기 때문에" 사용할 수 없다는 것이 유감입니다. 프로토콜을 감안할 때 프로젝트는 훨씬 간단하고 깨끗할 것입니다.

6단계: 소스

DipTrace 파일 - DipTrace의 프리웨어 버전을 다운로드하여 설치한 다음 .asc 파일에서 회로도 및 레이아웃을 가져와야 합니다. Gerber 파일은 별도의 폴더에 포함되어 있습니다 - https://diptrace.com/download/download-diptrace/#D...

Arduino - 적절한 버전의 IDE 다운로드 및 설치 - https://www.arduino.cc/en/main/software

인클로저, "DIY 플라스틱 전자 프로젝트 상자 인클로저 케이스 3.34"L x 1.96"W x 0.83"H"-https://www.aliexpress.com/item/32816551130.html?s...

LM5018 - https://www.digikey.com/product-detail/en/texas-in...

LMV321 - https://www.digikey.com/product-detail/en/stmicroe...

인덕터 - https://www.digikey.com/product-detail/en/wurth-el...

LCD - https://www.aliexpress.com/item/32922004464.html?s...

I2C 인터페이스 - https://www.aliexpress.com/item/32404454240.html?s...

아두이노 프로 마이크로-https://www.aliexpress.com/item/32785518952.html?s...

 

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