Honda EFR -sähkömoottoripyöräkonversio

Tässä esitellään projektia, jossa moottoripyörä saa uuden elämän sähkökäyttöisenä.

Projektissa muutetaan Honda VFR 750 F (vm. 1988) –moottoripyörä sähkökäyttöiseksi. Projektin tärkeimmät tiedot päivitetään helposti löydettäväksi aina tähän aloitussivulle. Myös viesteissä tästä eteenpäin kerrotaan yksittäisistä edistysaskeleista sekä keskustelu on avoin kysymyksille ja muulle aiheelliselle.


Pyörä lähtötilanteessa syksyllä 2014


Leimalla käytiin 1.11.2017

Tässä ketjussa on tarkoitus innostaa ja kertoa tällaiseen projektiin liittyvistä mahdollisuuksista. Tekniikka kiinnostaa varmasti monia ja päästötön liikkuminen on kuuma puheenaihe huolimatta siitä, että sähköajoneuvojen saaminen Suomen katukuvaan on tuskastuttavan hidasta. Projektin dokumentointi tehdään niin, että muilla olisi mahdollisimman hyvät edellytykset toteuttaa vastaava projekti.

Projektin komponentti-/hankintalista
Hinta suurinpiirtein (€) - Mikä
650 - Pyöräaihio Honda VFR 750 F -88
3000 - HPEVS AC-12 –moottori ja Curtis 1238-6501 –moottorinohjain
800 - Akusto
150 - Pääkontaktori Gigavac GV200-QA-1
100 - Terästä - Arvio
60 - Uudet rattaat
160 - DC-DC-muunnin Arvio
100 - Kaasun potentiometri Arvio
450 - Laturi Arvio
50 - Päävirran pikakatkaisin Arvio
50 - Turvasulake (useita) Arvio
100 - Johtoja, kaapelikenkiä Arvio
100 - Katteisiin lasikuitua, maalia Arvio
132,50 - Muutoskatsastus

Teknisiä tietoja
Akusto

Ajovoimalinjan jännite 72V (6 kpl 12 V akkuja sarjassa)
Kapasiteetti 6,48 kWh
Ajoakuston kokonaismassa 142,38 kg
Alkuperäinen sähköjärjestelmä 12V

Moottori

Huipputeho: 27.55 kW @ ~2500 rpm
Huippuvääntö: 117.4 Nm @ 0 rpm

Curtis ohjain

48V - 80V, maksimivirta 650A

Moottorin huippusuoritusarvot käytössä olevalla moottorinohjaimella.

Projektin eteneminen

Pyöräaihio on hankittu loppukesästä 2014, minkä jälkeen sopivia komponentteja on etsitty ja tilattu pitkin seuraavaa talvea. Alkuperäinen moottori, pakoputki yms. siihen liittyvät palikat myytiin/annettiin muihin projekteihin.

Muunnoksessa käytettävät komponentit ovat itse pyöräaihiota lukuun ottamatta lähtökohtaisesti uusia. Moottori ja sen ohjain on tarkoitettu nimenomaan sähköajoneuvokonversioita varten. Boschin akut ovat mielenkiintoinen testi – tavalliset autonakut eivät soveltuisi ajoakuiksi alkuunkaan. Saa nähdä, mitä tekee lyijyakuilla, joissa lukee Deep Cycle.

Akkutelineet edessä kiinnittyvät alkuperäisen moottorin kiinnityspisteisiin. Sähkömoottorin kiinnikkeistä muotoutui ensin pahvimallit ja lopulta CAD-mallit, joiden pohjalta kaveri sai ne koneistettua. Kiitos! Sovittamista varten myös itse moottorista ja akusta (2 kpl) tuli tehtyä pahvimallit. (Ks. kuvat)

Vuoden 2016 lähestyessä loppuaan alkoi moottoripyörä käytännössä olla ajovalmis. Ulkoista laittamista on vielä mm. katteissa. Muutoskatsastus häämötti jo edessäpäin!


Moottorin kannakkeet


Moottorin mallailua paikalleen


Pahvimallit moottorista ja akuista


Kuudesta akusta koostuvan akkupaketin akuille on nyt hahmoteltu paikat. Akkuteline kiinnittyy edessä polttomoottorin kiinnityspisteisiin. Taakse tulee kaksi akkua "sivulaukuiksi".


Moottorinohjaimen jäähdytyspinta peitetään jäähdytysrivastolla. Kulmiin on jätetty tilaa ohjaimen kiinnityspisteille. Lisäksi rivastoa täytyy jäähdyttää puhaltimella.


Keväällä 2017 pyörä alkaa olla ajovalmis. Tässä vaiheessa veikattiin, ettei enää ole pitkä matka muutoskatsastukseen.

Ei muutoksia enää juuri tarvittukaan. Sopivan katsastuspaikan löytäminen vei oman aikansa. Tämän jälkeen tarvittiin sähköasennuksille tarkastaja riittävillä sähkötarkastuspätevyyksillä. Kun sähköasennusten käyttöönottopöytäkirja lopulta oli saatu, ei estettä muutoskatsastuksen varaamiselle ollut.

Lopulta 1.11.2017 moottoripyörä kuskattiin pakettiautolla katsastuskonttorin pihaan ja niin vain rekisteriotteeseen merkattu käyttövoima vaihtui sähköksi!


Kaikki projektiin liittyvät kuvat täällä galleriassa
Projektiin liittyviä videoita Youtubessa

Moottorinohjaimen jäähdytys

Moottorinohjain on tehoelektroniikkaa, josta menee läpi ajoneuvokäytössä useiden kilowattien teho. Tämän myötä ohjain tarvitsee ehdottomasti jäähdytystä. Tämän projektin Curtis 1238-6501 –moottorinohjaimeen saisi jäähdytysnestettä varten ”chiller plate”-jäähdytyslevyn. Ohjainta voisi siis jäähdyttää laittamalla pyörään normaalin moottoripyörän jäähdyttimen ja sähkökäyttöisen pumpun kierrättämään jäähdytysnestettä.

Pyörään ei nyt kuitenkaan tule ”syyläriä” ja jäähdytysnesteitä, vaan moottorinohjaimen jäähdytyspintaa vasten tulee jäähdytysrivasto. (Kuva tästä tuossa hiukan ylempänä.) Lisäksi lämmön poistumista tehostetaan puhaltimella. Valmiiksi sopivan kokoista jäähdytyssiiliä ei ihan äkkiä löytynyt mistään, mutta tarpeeseen sopivaa jäähdytysrimaa löytyi. Ohjaimen jäähdytyspinnan sai peitettyä inhimillisesti kahdeksalla rimanpätkällä.

Jäähtydyspinnan ja rivaston väliin on tarkoitus laittaa lämmönjohtotahnaa. Molemmin puolin pinnat ovat kyllä erittäin tasaiseksi koneistetut, joten lämmönjohtotahnan merkitys ei liene suuri. Jos lämpöä siirtävät vastinpinnat eivät ole hyvin sileät, on lämmönjohtotahnan käyttämisestä jo selvä hyöty. Rivasto tulee kiinni M4-ruuveilla.

Yleistä tietoa akkutekniikoista

Tässä välissä yleistä tietoa akkuja koskien.
Tässä viitataan Carl Vogelin kirjaan Build Your Own Electric Motorcycle, joka on varsin mainio opas tällaisen projektin rakentelijalle. Suosittelen hankkimista, jos tämmöiseen projektiin aikoo ryhtyä.

Syväpurkausakut
Syväpurkausakut (eng. deep-cycle batteries) on tarkoitettu luovuttamaan tasaista virtaa pitkän aikaa. Tarvittaessa niistäkin saadaan hetkellisesti suurempia virtoja, jotka ovat kuitenkin maltillisempia kuin auton käynnistysakuista saatavat virtapurkaukset. Oleellisin syväpurkausakkujen ominaisuus on, että ne eivät vioitu syväpurkamisesta. Ne kestävät tyypillisesti 400–1000 syväpurkaussykliä elinkaarensa aikana. Kokonaisvarauksesta ei tulisi purkaa yli 80 prosenttia, jottei akun elinikä lyhene. Näiden akkujen ominaisuudet saavutetaan autonakkuihin nähden paksummilla akun levyillä. Syväpurkausakku on hankintahinnaltaan edullisin sähköajoneuvokäyttöön soveltuva ratkaisu. (Vogel 2009, s. 126)

Teollisuusakut
Teollisuusakut on suunniteltu pääosin kiinteisiin kohteisiin kuten varavirtalähteet tai aurinko- ja tuulivoimalat. Myös sähkötrukkien akut kuuluvat tähän kategoriaan. Syväpurkauksen ja syväpurkaussyklien kesto elinkaaren aikana ovat erinomaisia erityisen paksujen levyjen myötä. Teollisuusakut ovatkin erityisen raskaita, mikä ei niiden käyttökohteissa ole ongelma tai on jopa suotavaa. Korkean massansa vuoksi ne eivät ole erityisen soveltuva ratkaisu muihin sähköajoneuvoihin kuin vastapainotrukkeihin. (Vogel 2009, s. 127)

AGM-akut
AGM-akut (eng. Absorbed Glass Mat) ovat rakenteeltaan suljettujen syväpurkausakkujen alaryhmä. Levyjen välissä on mattona kuitumuotoista boorisilikaattilasia, johon akkuneste on imeytetty. Maton imukapasiteetista on käytetty noin 95 prosenttia, minkä ansiosta AGM-akut eivät vuoda rikkoutuessaankaan. AGM-akut eivät myöskään jäädy helposti, koska niissä ei ole vapaata nestettä. AGM-akkuja ladattaessa ei tarvita erityistoimenpiteitä tavalliseen lyijyakkuun nähden. Rakenne kestää hyvin tärinää ja iskuja. Tavalliseen syväpurkausakkuun nähden käytännössä ainoa haittapuoli on korkeampi hinta. (Vogel 2009, s. 128)

Nikkeli-kadmium-akut
Nikkeli-kadmium-akut tarjoavat lyijyhappoakkuihin verrattuna kaksinkertaisen energiatiheyden. Niillä voidaan saavuttaa myös jopa seitsemänkertainen syväpurkaussyklien määrä: noin 2500–3500 sykliä. NiCad-akut ovat huomattavasti lyijyakkuja kalliimpia, mutta pidemmän elinkaarensa vuoksi ne voidaan nähdä kokonaisuutena lähes samanhintaisina. NiCad-akkujen suhteen ongelmana on myös, että kadmium on raskasmetalli ja akkujen kierrättäminen on lyijyakkuja vaikeampaa. NiCad-akut vaativat erityisen tarkoitukseen soveltuvat älylaturin. (Vogel 2009, s. 129–130)

Litiumakut
Litiumakkujen käyttö on lisääntynyt merkittävästi viimevuosien aikana myös ajoneuvopuolella. Litiumakkuja tulee käyttää huolellisesti, jolloin niillä voidaan saavuttaa erinomainen suorituskyky. Veden kanssa kosketuksiin joutuessaan litium reagoi voimakkaasti tuottaen lämpöä ja syttymisherkkää vetykaasua, mistä aiheutuu turvallisuusriski. Litiumakuilla voidaan saavuttaa suuri käyttösyklien määrä. Litiumakut ovat nopeita ladata. Litiumakkujen selkeä rasite toistaiseksi on myös hinta. (Vogel 2009, s. 131) Huomionarvoista on myös, että varsinkin litiumakut tarvitsevat akkujenhallintajärjestelmän (Battery Management System - BMS), joka voi maksaa satoja tai jopa muutaman tuhat euroa!

Laskentakaavoja
Akuston kilowattituntien laskeminen amperitunneista ja jännitteestä:
Ah x V / 1000 = kWh (missä Ah = ampeeritunnit, V = voltit = jännite ja kWh = kilowattitunnit)

Projektia tukeneet: Motonet

paljo wh akkuun?

Jes, akkupaketti on tosiaan 6 kpl 12V-akkuja sarjassa. Akun kapasiteetti on 90 Ah, mistä saadaan laskennallisesti, että koko akkupaketin kapasiteetti on 6,48 kWh. (Ampeeritunneista ja jännitteestä saadaan kilowattitunnit: Ah x V / 1000 = kWh)

Tällä oletettavasti ajomatka jää uusillakin akuilla alle 100 kilometriin. Moottoripyörissä ei massaa hurjasti ole, mutta ilmanvastus on aika suuri. Mielenkiinnolla odotetaan, kuinka pitkälle päästään. Useimmat työmatkat tällä pitäisi kyllä päästä.

6kpl 12v 90ah lead-acid? 200kg?

vastaavantehonen lipo olis ~35kg. hinta 2.5x

snuarrow kirjoitti:6kpl 12v 90ah lead-acid? 200kg?
vastaavantehonen lipo olis ~35kg. hinta 2.5x

Jesh, hyviä huomioita. Akkuasiaa olen selvitellyt varsin paljon tätä projektia suunnitellessani. On aivan totta, että litiumiin perustuvalla tekniikalla saataisi massaa alas. Myös tilavuus olisi selkeästi pienempi, mikä olisi kieltämättä ollut ihan plussaa. Lyijytekniikan massaa en nyt ole kokenut aivan ylivoimaiseksi esteeksi. Tällä mun paketilla on valmistajan ilmoittamilla massoilla akkupaketin massa tarkalleen 142,38 kg.

Tuo litiumakkujen n. 2,5-kertainen hinta tuntui pitävän saamissani tarjouksissa aika hyvin paikkansa. Erittäin huomionarvoinen seikka on kuitenkin, että lyijyakkuihini en tarvitse akkujenhallintajärjestelmää (Battery Management System). Litiumakut vaativat ehdottomasti BMS:n. Tähän tarkoitukseen sellaisen olisin saanut laitteesta riippuen hintaluokasta 1000-2000€. Tuo siis akkujen hinnan lisäksi.

-> Erityisesti euroja ynnäilemällä minä päätin jättää tässä vaiheessa litiumtekniikan myöhemmäksi. Samaan pyöräänkin voi päivittää joskus erilaista akkutekniikkaa.

Ihan hyvä budjettiratkaisu jos vehje tulee pelkkään työmatka ajoon ja tota jatkojalostusta pidetään mielessä. Jos joskus tuo verotus saataisiin oikastua sähkömopojen suhteen ja vähän eri merkkejäkin Suomeen, niin ei tarvitsisi aina omaa rakentaa bensavehkeestä. Tosin hatunostot käsityöstä

Akkujen asentaminen on nyt edennyt niin, että paikka on valmiina melkein neljälle kuudesta akusta. Akkujen sovittelussa hyvä lähtökohta on muistaa, ettei alkuperäiseen runkoon kannata tehdä muutoksia. Näin muutoskatsastuksen tulisi sujua huomattavasti helpommin. Akkutelinettä onkin nyt kiinnitetty pulttiliitoksilla moottorin kiinnityspisteisiin. Kuva lisätty ketjun ekaan viestiin. Sen ja muut projektikuvat voi katsoa myös klikkaamalla tästä.

Kriittisimmät komponentit - moottori, akut ja moottorinohjain - ovat löytäneet paikkansa. Melkoista sovittamista on monin paikoin ollut. Kaksi akkua sivulaukkuina ei tietenkään ole unelmaratkaisu, mutta käytönnössä pakkorako.

Moottorinohjaimelle löytyi paikka sopivasti aivan moottorin välittömästä läheisyydestä. Ohjaimen jäähdytys pitää vielä hoitaa kiinnittämällä jäähdytyssiili/-rimaa ohjaimen "pohjaan" ja laittamalla samaan settiin tuuletin. Jäähdyttimen pohjaan olisi saanut myös jäähdytysnestekiertoa varten jäähdystyslevyn. En halunnut tähän projektiin jäähdytysnestettä.


Akkuja tulee eteen siis 4 päällekkäin. Moottorinohjain on suht' lähellä moottoria sen yläpuolella.

Lisää kuvia täällä.

Viimeaikoina projektissa on vahvisteltu akkutelineitä ja hienosäädetty moottorinohjaimen paikkaa. Kriittisimmät palikat alkaa siis olla kohdillaan. Toki vielä puuttuu kytkimiä, katkaisijoita, DC-DC-muunnin eri jännitetasojen välille jne. Ne saadaan onneksi mahtumaan. Kohta toiveissa on päästä vetämään johtoja!

Päivitin juuri tuonne topicin 1. viestiin yleistä löpinää akkutekniikoista. Juttuni perustuvat Carl Vogelin kirjaan Build Your Own Electric Motorcycle, joka on varsin mainio opas tällaisen projektin rakentelijalle. Suosittelen hankkimista, jos tämmöiseen projektiin aikoo ryhtyä.

Ketjun 1. viestiin päivitetty tietoa ja kuva moottorinohjaimen jäähdyttämisestä. Moottorinohjaimen läpi kulkee kymmenien kilowattien teho ja sitä täytyy ehdottomasti jäähdyttää - käytännössä joko jäähdytysnesteellä tai ilmalla. Tässä projektissä päädyttiin jälkimmäiseen ratkaisuun, jotta jäähdytysnestettä ei tarvita.

Viimeisin (toivottavasti viimeinen) versio sivulaukuiksi tulevien akkujen telineestä: (Näihin tulee kenties kangaslaukut päälle?)
Maksamaton mainos: jos metallialan erikoiskauppa on jo kuluvalta päivältä kiinni, myös mm. erilaisia teräsputkia saa tietenkin Motonetistä.

Kaikkien tarvittavien palikoiden haaliminen tällaiseen projektiin ei sitten välttämättä ole ihan nopea juttu. Sen olen ainakin jo todennut. Nyt hallussa on myös tarpeeseen sopiva kontaktori, joka siis kytkee korkeajännitteen käyttöön, kun kontaktoriin viedään "normaali" 12V esim. virtalukon kautta. Toki vaikkapa Ameriikasta saa lähes kaikki mahdolliset palikat aika nopeastikin - jos ei nimittäin ole hinnasta kiinni. Johdotuksen pohtiminen on muuten ilman minkäänlaista sähköalan koulutusta ihan jännää. Nostan hattua sähköstä jotain ymmärtäville.

Mikä muuten on maailman nopein sarjavalmisteinen moottoripyörä? Vastaus on ilmeisesti Lightning LS-218

Isoimmat palikat alkavat jo olla varsin hyvin paikallaan. Moottorinohjaimen pieni näyttö on asennettu ja ohuista johdoista tehty moottorinohjaimeen liittyvä "software"-piuhoitus lienee käytännössä valmis. Mekaaninen voimansiirto on kaikessa yksinkertaisuudessaan aikalailla valmis. Kuva hammasrattaasta moottorinakselilla tuossa alempana. Kuvaushetkellä tavaralaukuiksi tulevat akut eivät olleet kiinni.


Hammarattaan teetin SKS Mekaniikassa Vantaalla, koska akseli on tuumamitoituksella ja liitos kiilavarmisteinen. Internet kertoi, mikä on moottoripyörän 525-ketjun mitoitus ja sen pohjalta sopiva ratas saatiin. Kiilan hioin tuumamittaiseksi sentään itse.

Myös "kaasu" on asennettu taustalevyyn - tietysti pahvimallin avulla. Toiselle ylimääräiseksi jäävälle vaijerille pitää keksiä joku fiksu paikka..

Enää puuttuu korkeajännitepuolen sulakeratkaisu ja hätäkatkaisin. Lisäksi pitäisi tehdä paksut kaapelit, joilla yhdistetään akut ja muu ajovoimalinja. Se odottaa edellä mainittuja komponentteja. Kaikki projektiin liittyvät kuvat täällä galleriassa.

Ootko ottanu selvää miten katsastus onnistuu? Itse yritin kysellä katsastuskonttorilta oman projektini muutoskatsaksustesta ja vastaukseksi sain, että pyörästä vaaditaan emc-hyväksyntä vuosimallista riippumatta. Nyt tutkinnassa, jos olisi helpompi rekisteröidä pyörä omavalmisteiseksi.

pertt-UP- kirjoitti:Ootko ottanu selvää miten katsastus onnistuu? Itse yritin kysellä katsastuskonttorilta oman projektini muutoskatsaksustesta ja vastaukseksi sain, että pyörästä vaaditaan emc-hyväksyntä vuosimallista riippumatta...

Tervehdys, suoraan sanottuna: en ole asiaa vielä tutkinut. Olen toistaiseksi olettanut asiallisesti tehdyn muutoksen menevän läpi muutoskatsastuksesta ilman suurempia ongelmia. Olettamukseni on perustunut siihen, että minäkään en suinkaan ole ensimmäinen tällaisen muutoksen rakentaja Suomessa. Alla linkkejä - ehkä meidän rakenteluvaiheessa olevien olisi hyvä konsultoida muutoskatsastuksen jo onnistuneesti läpi vieneitä kavereita.

O Tässä Suomen ensimmäiseksi tituleerattu, Jussi Savolan Gagiva, jonka muutoskatsastuksestakin uutisessa puhutaan. (Projektilla oli nettisivut, muttei enää/juuri nyt näytä olevan.)
O Toni Palménin eHondasta tietoa projektin blogista ja uutisesta

Ex-luokkalainen Elias Paloniemi teki kanssa yhden
http://www.ita-savo.fi/uutiset/lahella/ ... deo-295779
Löytyy vaikka youtubesta epaloniemi