Development of a long-distance electric bicycle
No Thumbnail Available
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Insinööritieteiden korkeakoulu |
Master's thesis
Authors
Date
2021-10-18
Department
Major/Subject
Mcode
Degree programme
Master's Programme in Mechanical Engineering (MEC)
Language
en
Pages
99 + 37
Series
Abstract
This master’s thesis explores the possibilities of a long-distance Speed Pedelec using existing fast DC fast charger infrastructure for cars. These possibilities can be extrapolated for using DC fast charging with light electric vehicles in general. Possibilities of light electric vehicle fast charging are discussed as well as difficulties encountered in this case and possible improvements. The thesis is divided into a literary study and practical part. The literary study explores concepts of electric vehicle charging and efficiencies as well as Speed Pedelec European regulations and battery technologies used in electric vehicles. The practical part centers around designing and building a Speed Pedelec that can be quickly charged at DC fast charging stations using CHAdeMO charging protocol. Design possibilities are discussed and design choices are explained. Encountered difficulties and possible improvements are analyzed through knowledge and test results gained throughout the project. Within the practical part, a L1e-B conforming Speed Pedelec is designed, manufactured, and road tested. The pedelec is designed for low maintenance and longevity, with safety and user comfort high on the list of priorities. The process of registering it and obtaining a license plate as a L1e-B moped in Finland as a one-off vehicle is documented and discussed. A DC fast charging system is constructed to communicate with charging stations using CHAdeMO charging protocol and a fast-charging battery pack is constructed for long-distance road trips with the vehicle. The fast-charging battery pack is constructed from Lithium Titanate cells, which are also thoroughly tested within before assembling into a battery pack. The growing EU vehicle class of L1e-B Speed Pedelec and its applicable is also analysed.Tämä diplomityö tarkastelee pitkän matkan nopeaa sähköpyörää DC-pikalatausmahdollisuudella autojen pikalatausasemilla. Tämän kautta työ myös tutkii keyiden sähköajoneuvojen DC-pikalatausyhteensopivuutta yleisesti. Työ tutkii kevyiden sähköajoneuvojen DC-pikalausmahdollisuuksia, sekä pohtii tässä tapauksessa ilmenneitä hankaluuksia ja parannusmahdollisuuksia. Diplomityö jakautuu kirjallisuustarkasteluun, sekä kokeelliseen osioon. Kirjallisuustarkastelu tekee lukijalle tutuksi sähköajoneuvojen lataukseen, sekä energiataloudellisuuteen liittyät konseptit sekä nopean sähköpyörän Euroopanlaajuisen lainsäädännön ja sähköajoneuvojen akkuteknologiat. Kokeellinen osuus käsittelee CHAdeMO latausprotokollan avulla kautta DC-pikaladattavan nopean sähköpyörän suunnittelua ja valmistamista. Suunnittelumahdollisuuksia pohditaan ja suunnittelussa tehtyjä ratkaisuja selitetään. Suunnittelu- ja valmistusprosessin aikana kohdattuja haasteita ja mahdollisia parannuksia käsitellään projektin myötä karttuneen tiedon ja testitulosten kautta. Kokeellisessa osuudessa suunnitellaan ja valmistetaan L1e-B ajoneuvoluokkaan sopiva nopea sähköpyörä. Pyörä on suunniteltu vaatimaan mahdollisimman vähän huoltotoimenpiteitä ja olemaan mahdollisimman kestävä. Ajoturvallisuus ja ajomukavuus ovat myös korkeita prioriteetteja suunnittelussa. L1e-B ajoneuvoluokkaan tieliikennekäyttöön rekisteröinti Suomessa yksittäiskappaleena valmistettuna ajoneuvona dokumentoidaan ja prosessia analysoidaan. DC-pikalatauksen ohjauselektroniikka valmistetaan kommunikoimaan latausasemien kanssa CHAdeMO latausprotokollan avulla ja pikaladattava akusto valmistetaan, jonka kanssa ajoneuvolla pystyy tekemään pitkiä maantiematkoja. Pikaladattava akusto valmistetaan Lithium Titanaattikennoista, jotka myös testataan perusteellisesti ennen kasaamista akkukennostoksi.Description
Supervisor
Tammi, KariThesis advisor
Tammi, KariKeywords
electric bicycle, DC fast charging, Speed Pedelec, LTO