Akuston suunnittelu sähkömoottoripyörään

Abstract

Opinnäytetyössä tarkoituksena oli suunnitella aiemmin toteutettuun älykkäät koneet -opintosuunnan sähkömoottoripyöräprojektiin uusi akusto. Tarve uudelle akustolle muodostui, sillä projektissa toteutettu akusto on epäkäytännöllinen ja kapasiteetiltaan pieni, johtuen tiukasta budjetista.

Työ aloitettiin käymällä läpi moottoripyörän nykyinen kokoonpano ja sen ongelmakohdat, joita oli muun muassa pieni kapasiteetti sekä monimutkaisuus. Ongelmakohtien läpi käynnin jälkeen tiedettiin mitä parantaa ja mihin keskittyä. Olennaisimmiksi tavoitteiksi muodostui riittävä kapasiteetti noin 200 km:n ajosuoritteisiin sekä latausmahdollisuus julkisilla asemilla. Huomiota annettiin myös sille, että akusto on järkevä valmistaa piensarjaa varten.

Akuston suunnittelussa lähdettiin liikkeelle komponenttien valinnalla. Ensimmäiseksi valittiin kennopaketit energiatiheyden perusteella ja varmistettiin niiden soveltuvuus käyttökohteeseen. Tämän jälkeen niille valittiin sopivat oheiskomponentit, kuten akustonhallintajärjestelmä, laturi sekä muuntaja. Kun komponentit oli valittu, aloitettiin kokoonpanon suunnittelu akustoa mallintamalla. Akustoa mallintaessa käytössä ollut tila osoittautui turhan pieneksi tavoitekapasiteetille, joten tavoitekapasiteetista päätettiin tinkiä. Akuston mallinnuksen oltua valmis, suunniteltiin alustavasti sijoituspaikat muille komponenteille.

Opinnäytetyössä ei otettu kantaa akustonvalvonta- ja latausjärjestelmien ohjelmointiin tai kytkentäkaavioihin vaan ne toteutettaisiin valmistajien käyttöohjeiden ja tuotetuen avulla. Opinnäytetyön perusteella pystytään rakentamaan kohteena olleeseen sähkömoottoripyörään käyttökelpoinen akusto, joka riittää laskennallisesti yli 150 km:n ajosuoritteisiin.

Purpose of this thesis was to design a new battery pack for electric motorcycle that have been made as an intelligent machines school project. There was a need for new battery pack as the old one was designed with very tight budget and its capacity was too small for everyday use.

The first step was to go throught the old components and find its problems. For example the biggest problems were small capasity and complicity. After the problems had been found there was a knowledge of what to improve and where put focus on. The biggest goal was to design a battery that has capacity large enough for 200 km of driving and possibility to recharge it at the public charging stations. Also the simplicity was important thing so that it would be possible and clever to produce even just one motorcycle.

The first step as designing a new batter pack was to choose components. First component to be chosen was battery cellpacks that were chosen by their energydensity. After that other components as the BMS, charger and voltage converter were chosen. After all components were chosen was time to start modeling the batterypack. The room for batterypack in the motorcycle became a problem and the goalcapacity had to be lowered. Also the positions for other components were designed.

The thesis doesn’t take a stance on programming and wiring diagram of the BMS or charger. Installing those components would happen with the manual and customer support of those components and their manufacturers. With the thesis is possible to build a large enough batterypack for the motorcycle to drive 150 km without recharging.