Scrub Quasar 2 Electric - elektryczny mountainboard cz. 1

W czasach, gdy ekologiczne środki transportu śnią się po nocach niejednej osobie, pozwolić sobie na zakup elektrycznego auta mogą w Polsce jeszcze nieliczni. Zapewne w najbliższych latach to się zmieni, póki co jednak ciekawą alternatywą może okazać się budowa własnej tego typu konstrukcji. Nie zamierzam budować elektrycznego samochodu, jednak zelektryfikowana deskorolka jest jak najbardziej w zasięgu każdego z nas. Postaram się w kilku częściach opisać swoje boje z budową własnego elektrycznego środka transportu.

Temat budowy elektrycznej deskorolki zacząłem zgłębiać około połowy 2016 roku. Było to dla mnie niemałe wyzwanie, jednak raczej w zasięgu możliwości. Początkowo planowałem zacząć od longboarda, jednak moje plany zostały szybko zweryfikowane analizą miasta po którym będę się poruszał najczęściej. Warszawa jest pięknym miejscem, jednak jakość jej chodników nierzadko pozostawia wiele do życzenia. Z drugiej strony chciałem mieć możliwość jazdy nie tylko po równej nawierzchni ale także po mniejszych czy większych nierównościach i bezdrożach. Dlatego szybko zmieniłem koncepcję na tzw. deskorolkę górską czyli mountainboard. Charakteryzuje się ona przede wszystkim zwiększonym prześwitem, dużymi (jak na deskorolkę) pompowanymi kołami oraz uchwytami na stopy pozwalającymi pewne stać na desce.

Przyszedł czas na zakupy, akurat udało mi się upolować na aukcji po dość okazyjnej cenie nową deskę Quasar Scrub 2. Jest ona dość popularna wśród osób zajmujących się landkiting'iem, poza tym ma dwie ogromne zalety których nie posiada wiele desek tego typu. Pierwsza: jej felgi nie są monolityczne, tylko skręcane z dwóch części śrubami - zdecydowanie ułatwia to późniejsze zamontowanie kół zębatych:

Druga: hanger (ten element truck'a, przez który przechodzi oś), który ma przekrój zbliżony do kwadratu, co ułatwia stabilne i pewne zamocowanie uchwytów silnika:

Kolejną sprawą jest zespół przeniesienia napędu. Generalnie mamy dwie opcje: łańcuch i pasek. Ja zdecydowałem się na łańcuch (było trochę taniej i łatwiej) i teraz już wiem, że to był błąd. W zasadzie wiedziałem to już podczas budowy, łańcuch ma to do siebie, że jest niezniszczalny jednak łatwo ulega zanieczyszczeniu i bardzo hałasuje. Jadąc po parku widzę, jak osoby idące kilkadziesiąt metrów przede mną odwracają się, żeby zobaczyć co się dzieje.

Do przeniesienia napędu zastosowałem koła zębate pochodzące z chińskich skuterków, dostępne bez problemu na polskich i zagranicznych stronach. Duża zębatka 72T montowana na 5 śrub na kole:

oraz mała 10T montowana na osi silnika:

Kolejne zakupy to cała elektronika. Projekt postanowiłem oprzeć o popularne rozwiązania stosowane w modelach zdalnie sterowanych. Na starcie potrzebowałem zatem dwóch silników, sterowników ESC, akumulatorów i ładowarki oraz aparatury RC (nadajnik+odbiornik) oraz drobnej mechaniki, trochę kabli i złączek.

Silniki można stosować rozmaite, widziałem konstrukcje oparte o zwykłe szczotkowe silniki DC, jednak są one dość duże i ciężkie - w ogóle mnie nie przekonują. Ja zdecydowałem się na lepsze rozwiązanie: silniki trójfazowe, bezszczotkowe BLDC. Taki napęd jest wprawdzie sporo droższy i wymaga dodatkowej elektroniki sterującej jednak silniki BLDC są dużo bardziej wydajne, dużo lżejsze i bardziej niezawodne. Ja zdecydowałem się na silniki typu 5065 (50mm - średnicy, 65mm - długości), wyposażone w hallotrony (czujniki położenia wału):

Producent podaje, że moc tego silniczka wynosi prawie 2000W (tak, prawie 2 kilowaty!) pomijam kwestię wiarygodności tych danych, jednak silnik rzeczywiście jest bardzo mocny i sprawdza się w swojej roli bardzo dobrze. Jego napięcie zasilania mieści się w przedziale 3-8S LiPO (jedna cela baterii LiPO to 3.7V), czyli 11.1V-29.6V.

Sterowniki ESC (ang. electronic speed controller) to po silnikach i desce chyba najistotniejszy element urządzenia. Zdecydowanie najlepsze sterowniki jakie można sobie wyobrazić, czyli VESC (Vedder ESC) są zdecydowanie za drogie (około 100USD za sztukę, a tu potrzebujemy dwóch). Ja zdecydowałem się na tańsze rozwiązanie w postaci sterowników TSKY 120A (około 15USD), mogących (wg. producenta) udźwignąć prąd o wartości właśnie 120A przy napięciu z zakresu 2-4S LiPO, czyli 7.4V-14.8V. Te sterowniki także posiadają możliwość podłączenia czujników Halla.

Wybór napięcia zasilania jest tutaj ograniczony minimalnym napięciem silników i maksymalnym sterownika. Nie bez znaczenia jest prędkość, silnik ma parametr kV równy 270 (270 obrotów/V zasilania). Zatem im wyższe zasilanie, tym większa prędkość obrotowa wału. Chcemy szybko jeździć, więc wybieramy maksymalne możliwe napięcie: 4S=14.8V. Akumulatory, które zastosowałem to właśnie LiPO 4S o pojemności 5.2Ah, dwa pakiety połączone równolegle:

Ładowarka musi być dedykowana do ładowania pakietów LiPO, musi posiadać balancer (aby wyrównywać napięcie na każdej celi), nie może to być zwykły zasilacz sieciowy czy nawet laboratoryjny. W zasadzie to wystarczy tania ładowarka za kilkadziesiąt złotych, ja zdecydowałem się na trochę lepszy model, dwukanałową ładowarkę SkyRC D100. W przyszłości będę mógł ją wykorzystać także do innych projektów:

Ostatnim elementem jest aparatura RC. Z powodzeniem można stosować dedykowane piloty do deskorolek elektrycznych, są lekkie i poręczne. Ja jednak zdecydowałem się (wciąż nie wiem czy słusznie) na klasyczną, dużą i ciężką aparaturę pistoletową do samochodów RC RadioLink  RC3S:

Poza wyżej wymienionymi elementami potrzebne jeszcze było trochę drobnicy w postaci złączek, kabla silikonowego, śruby i przedłużane nakrętki, itp. Bardzo ważnym elementem jest też sam uchwyt silnika, który był wycinany na maszynie CNC. Więcej szczegółów w kolejnych artykułach z tej serii.