DIY一辆智能化电动车(概述篇)
七色月光H
2024-06-02 小米13 Pro
#DIY#
评论和点赞多的话就公开全部技术方案和源码,目前实现的功能有:无钥匙一键启停、一键坐垫锁、RFID卡片钥匙、远程启停和坐垫锁、远程功率电量监控、远程定位、集成功率、速度、电能、高德导航的仪表APP,还带有温湿度检测、自动驻防和关机、百分比准确电瓶电量、警报微信推送、鸣笛大灯闪烁警告或寻车,可以用密码给朋友用车。
最开始购入这辆车的花了2000人民币,属于低端中的低端车了,无奈穷苦大学生,只能买这么一个小车。后来经常和室友出远门,发现这个车动力和速度都不行,于是改了一个电机和控制器,这一改,就一发不可收拾了
咱也不是追求速度与激情的鬼火少年,但喜欢较为前沿的科技体验,相信大多数酷友都是吧,无奈钱包不给力,每每看到别的9号电动车那么方便,心里就想自己造一个智能电动车,正好改了电机和控制器,仪表就寄了,咱就给它手搓一个新仪表上去。
先来看看最后大概实现的效果吧 #电动车#
仪表部分
这是一个旧手机拿来做的仪表,自己开发的APP,集成了高德导航和数据功能,但是这个手机不防水,没办法给它弄了一层密封膜,整体看着还行,拍出来挺丑的,但也没想到很好的解决方案,之前试过不弄密封膜,看起来和原车仪表融合很好,挺漂亮的。
导航时候的样子,大概就这样,也可以全屏导航
主控选的ESP32S3,这个芯片好联网,功率监测为100A的分流计,速度采用霍尔检测传感器,在后轮刹车盘上有6颗强磁,和自行车测速原理差不多,通过单片机中断来测速,简单来说就说计算单位时间内轮胎转了多少圈。
后轮霍尔传感器,负责来测速
这里补一张仪表大图,看着也没有那么丑了吧
整车还行,轮毂买了就是红色,自己贴了贴纸
这是100A分流计,可以监测功率,也能统计电能数据
在坐桶的左边(空气开关旁边)有一块电路板,这块电路板就负责采集分流计数据,还有速度数据,以及控制充电功能,主控也是ESP32S3,采集数据后进行打包发送,数据发送是靠RS485和ESP-NOW一起发送的,提高发送数据的稳定性和抗干扰(后面会讲到)。
坐桶里面的电路,上一张图片是早期拍的
其实后面坐桶电路越来越多,基本把坐桶左边的空隙发挥到极致了,塞了12颗三星的21700电池,为了给整套智能系统24小时供电又不至于耗电瓶里原本的电,但是后面发现这套电池很鸡肋,只能撑4天多,而且一下增加了很多电路,21700电池没电了也得从电瓶里去吸电,或者充电的时候一起充一下,还得降压,然后用电路上带有的快充模块充电,这一下子不稳定因素也多了,充电功率还低,最后发现充满这12个21700电池的时间比充满整个电瓶的时间还长,简直受不了。
这是同一时期的手机控制,看着挺复杂的
我本来才用功率计去监测电瓶给21700电池充电的功率,当低于某一功率数值或电池达到多少电压就自动切断给电池供电了,防止电瓶的电一直耗费下去,但我发现影响功率的因素太多了,导致判断根本不准,而且充电时间也很长,每次消耗电瓶电量过多,导致续航还减弱,这可不行,而且得随时查看手机上锂电池的电压,电压过低肯定不行的,虽然我程序有设计锂电池低于某一电压就接入电瓶供电,但还是不放心,得经常看,而且自动控制充放电的程序判断还极易受到干扰,最后还是把锂电池给踢出了,主要是上面充电模块也坏了,电路多了我也怕炸飞老铁。
下面看看前面的设计
前面焊的电路板
这边车头的电路板就主要负责一键启停,坐垫锁,整车联网,定位这些,另外还给仪表的手机提供数据,供其显示,坐垫里面的功率计和一些其它速度数据也发给这块电路板。在前后板子的通讯上,本来采用ESP-NOW的,但是发现这个协议在快速传输时会丢包,然后改用RS485通讯,结果用RS485通讯在电动车充电时会受到莫名干扰,导致错误率极高,无奈就让两个协议一起通讯好了,最后校验数据,谁的数据正确要谁的。可能有人会问充电的时候干嘛还要通讯,其实是监测整车的充电功率和充入的电能,我们大学充电的地方很挤,经常有老六给你把充电器拔了,这样也能及时知道,另外,监测电能可以准确计算电瓶里有多少电,相信很多人都知道,电动车电量显示不准吧。
上门那个是一代板子,已经坏掉了,又做的二代板子
之前做好一代板子调试的时候,结果发现主控很烫,烧掉了,发现VCC和GND竟然接通了,不过还可以正常接收指令,当时震惊了,可能是我板子上压了散热片,高温没那么快烧坏,后来整板拿下来从新做了一个,本来就坏了主控,其它没坏,但是无奈是焊死的,拿不下来,只能重新做了,所以第二次学聪明了,全部都用排母座连接的,哪个元件坏了,拔出来换一个新的插上去就好。
二代板稳定了很多,还有高频(UHF)扫描
这个UHF就是高频版的RFID,可以扫描的距离很远的,最高十几米都行,这个看你使用的卡片来确定距离,所以不一定需要近距离刷卡,只要你在一定范围内就好,但是这玩意儿手机模拟不了,所以不能手机刷卡,想要手机刷卡就换成低频的刷卡模块就好了。这个黄色的数据线就是通往仪表处的手机的,给手机提供数据的,用了一个扩展坞,带100W的PD口,这样可以给手机充电,另外还加了12V的快充模块,这样自己手机没电了,可以在前面板有一个USB口接上充电,这个也是有的。
早期的布局板子规划
另外还说一下这个继电器问题,本来通过继电器去控制电门,大灯这些,但我发现继电器老是稳定个一两天后就受到了干扰,就是电门这些疯狂鬼畜,不停的快关(非常快),还好我的控制器和整车电路比较坚挺,才没有让继电器给鬼畜损坏,这个问题如果在半途中遇到,整车断电就不好了,那时候就得推着回去。我一直在寻找原因,最开始我以为是供电不足,主控不能稳定工作,所以我在第二代板子上我就用了很好的稳压模块,其实第一代也很好,但是这个问题在不久后还是复现了,后来觉得是低电平控制可能会更容易收到干扰,因此我选择了高电平控制,这个问题确实好了很多,基本不会怎么出现了,但时不时继电器还是会抽搐一下,但是很快就会恢复了,可能是因为震动原因,导致继电器和主控之间焊接的引脚有轻微抖动,我现在已经测试了差不多500公里了,状况已经很好了。
这个是蓝牙模块,来判断一键启停的
再来说说这个蓝牙模块的问题,我之前偶然一次发现这个蓝牙模块不支持双设备连接,就会出现一个问题。这个蓝牙如果连接的我朋友的手机,我朋友中途下车了,我继续骑车走,就会因为距离过远导致正常断电,需要自己手机重联,这样体验感就不好了。后来我用了两个蓝牙模块,来进行多设备连接,而且在判断上做了一定的处理,这样就可以无缝切换了。
另外,在自动驻防方面,就是远离就自动驻防了,靠近就解除,这一过程是自动的,不用去操作,有人动你车就自己会推送到微信上了。
推送大概这样
这个还可以进行OTA远程升级,改程序和功能都挺方便的。
现在的控制界面,简洁了许多
自从发现21700电池组很鸡肋后我就拆掉了,直接用原车的12V的转换器供电,长期功耗在4W左右,不算高,但是24小时工作这个耗电量还是有一点的,对于铅酸容量小的电池会有一点点影响。这套系统我做了大概半年多,中间的过程太多了,一时半会儿也讲不完,感兴趣就投币和点赞吧。
再补一个图,这是坐桶里面的控制板
这个控制板就是获取电压、电流、速度、功率数据的板子了,这个超大号继电器就是来控制整车电流,防止小继电器吃不消,不安全,才用了这个大继电器。后来发现没必要,因为整个充电器功率才不过两三百瓦,这个大继电器占地方。