Como aumentar al máximo y deslimitar la velocidad de Bicicleta Xiaomi Qicycle

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TehKromen
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Como aumentar al máximo y deslimitar la velocidad de Bicicleta Xiaomi Qicycle

Mensaje por TehKromen » Jue Ene 16, 2020 12:07 pm

Aumento velocidad Qicycle


1. Introducción:
Qicycle es una bicicleta de pedaleo asistido cumple la normativa Española y Europea de tener un motor eléctrico no supere la potencia de 250w, con el motor eléctrico como apoyo al conductor, interrumpiéndose este apoyo si el ciclista deja de pedalear o si se superan los 25 km/h y no dispone de acelerador.
Las bicicletas con un motor superior a los 250w o que cuenten con un acelerador (y no asistan al pedaleo) son consideradas ciclomotores

Por tanto, hay que dejar muy claro si aumentas el voltaje ese motor consumirá más potencia sobrepasando esos 250w, superaras la velocidad máxima de 25km/h por tanto la Qicycle no podrá circular legalmente ni por España ni por Europa sin matricular el vehículo como ciclomotor.

Aclarado esto, vamos a modificar la controladora para poder aumentar el voltaje máximo de 36v -42v correspondiente a una batería 10S y así aumentar la velocidad máxima de 29km/h.


2. Objetivos:

El objetivo principal de este estudio es demostrar que la Qicycle no solo tiene limitada la velocidad solo por software.(actualmente se puede deslimitar con Qihack a 29km/h)
Sino demostrar que tiene limitaciones por hardware, de manera que el desarrollador de Qihack pueda abandonar esta línea de investigación.
Los otros objetivos obviamente son conocer que voltajes y velocidades podemos alcanzar.


3. Tareas:
Tarea 1 Modificar la controladora
Tarea 2 Aumento voltajes en laboratorio Tarea 3 Pruebas de campo



4. Estudio Controladora:
En cualquier vehículo eléctrico la controladora gestiona la energía que va al motor con ayuda de los mosfets. Estos son capaces de gestionan grandes cargas aislando la electrónica.
En el caso de Qicycle está diseñada para que la batería de 36v (36v-42v) alimenta toda la electrónica de la controladora no solo los mosfets, sino los drivers de los mosfets, la etapa de control donde se encuentra el firmware, el control y alimentación de la pantalla y el sensor de par incluso la etapa de iluminación del foco delantero.

Por tanto, si sobrepasamos el voltaje que ha sido diseñada quemaremos la controladora. Teniendo esto cuenta, lo que debemos hacer es aislar los mosfets, que trabajan en alta potencia, de la electrónica de baja potencia incluidos los drivers de los Mosfets.

4.1 Modificación controladora

Para ello vamos a cortar la pista v+ a la altura que se muestra en la foto de tal forma que a un lado de la pista la batería original alimentara la bici y al otro lado una batería externa alimentara el motor pasando solo por los mosfets.
Como opcional podemos poner una línea más para poder conmutar con la batería externa y la interna.

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Foto1: Controladora tras retirar el chasis

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Foto2: Tras retirar el gel y cortar V+

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4.2 Aumento voltaje
Tras modificar la controladora vamos a realizar un experimento de aumento de voltaje en un ambiente controlado.
Para ello vamos a usar los siguientes dispositivos:
1. Batería externa 10s4p de 36v 8000mah 15A y corriente descarga instantánea 35A
2. Booster converter de 1000w
3. Qicycle con acelerador instalado.

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Teniendo en cuenta las especificaciones de los Mosfets de serie el modelo concreto es HY1707P nos indican que soportan 70v y 80A.
Por tanto, con el booster aumentaremos el volaje sin sobrepasar esos 70V y la corriente nos la va a limitar por un lado la batería y por otro lado el booster de forma que sea seguro realizar el experimento sin quemar los mosfets.

En el experimento solo nos vamos a centrar en el aumento de voltaje.
Durante el experimento hay que tener encuneta la temperatura del cableado, motor y mosfets. Aunque la corriente está limitada, con el aumento de voltaje vamos a aumentar la potencia demandada por el motor y estos tienen que ser capaces de disipar dicha potencia.


[Voltaje (v)] [km/h] [Observaciones]

39 28,6 Voltaje que nos da la bat original
40 28,8 Voltaje que nos da la bat original
41 29,5 Voltaje que nos da la bat original
42 30,3 Voltaje que nos da la bat original
43 30,8 Temperaturas ok
44 31,8 Temperaturas ok
45 32,3 Temperaturas ok
46 33,4 Temperaturas ok
47 34 Temperaturas ok
48 35 Temperaturas ok
49 35,4 Temperaturas ok
50 36 Temperaturas ok
51 36,5 Temperaturas ok
52 37 Temperaturas ok
53 38 Temperaturas mosfet elevada
54 38,7 Temperatura mosfet elevada
55 39,7 Temp mosfets muy elevada, motor max revoluciones
55,5 40 Temp mosfets muy elevada, motor max revoluciones
56 40,5 Temp mosfets muy elevada, motor max revoluciones
57 40,5 No incremento de velocidad mosfet al max temp
58 40,5 No incremento de velocidad mosfet al max temp
59 40,5 No incremento de velocidad mosfet al max temp
60 40,5 No incremento de velocidad mosfet al max temp
61 40,5 No incremento de velocidad mosfet al max temp
62 41 Tras dejar enfriar la velocidad aumenta pero el motor suena muy agudo
63 41,5 Tras dejar enfriar la velocidad aumenta pero el motor suena muy agudo
64 42 Tras dejar enfriar la velocidad aumenta pero el motor suena muy agudo
65 43 Tras dejar enfriar la velocidad aumenta pero el motor suena muy agudo
66 44,5 Además de lo anterior se percibe incremento temperatura en el motor
67 45,4 Además de lo anterior se percibe incremento temperatura en el motor
68 46 Además de lo anterior se percibe incremento temperatura en el motor
69 46,7 El motor esta caliente no es seguro este voltaje

4.3 Valoración experimento:
Tras el experimento que hemos replicado varias veces con el motor al aire sin fricción observamos que los Mosfets de serie de la controladora se comportan dentro los parámetros del fabricante es decir pueden manejar 70v pero no son capaces de administrar la potencia que demanda el motor con estos sobrevoltajes.

Dejar claro que durante todo el experimento hemos limitado la corriente por tanto el motor a máximo voltaje nos demandará una corriente que no le vamos a suministrar, de manera que garantizará la seguridad del experimento.

Podemos decir que a 55 volts superaríamos la tolerancia de los mosfets y al manejar más corriente estos se quemarían y el motor a partir de 55v va a máximas revoluciones por tanto los consumos serán muy elevados y no sería recomendable.

Vemos que de 57v a 61v no se observa ningún incremento de voltaje esto sucede por tener los mosfets a demasiada temperatura, es un indicativo que en una prueba de campo los mosfets no hubiesen tolerado estas tensiones y requerirá de otros que toleren más potencia.

Por último, el motor a 69v nos da cerca de 47km/h pero el motor incrementa su temperatura, este dato nos demuestra que en una prueba de campo con mosfets que tolerasen mas corriente el motor podría llegar a quemarse y nos recuerda que es un motor diseñado a 250w no de 1000w.

5. Pruebas de Campo:

Hemos realizado unas pruebas de campo con batería de 13s3p con la Qicycle China con Quihack para quitar el limite por software y un acelerador.

Hemos elegido la batería 13s3p, según las tabla del experimento anterior esta batería opera en voltajes que puede tolerar la controladora(48v-54v) con los mosfets de serie y está bajo de los 55v que determinamos el motor alcanzaba el máximo de revoluciones.

En teoría la batería 13s3p es de 48v con un voltaje máximo de 54v 7800mah 15A y descarga máxima de 40A
En realidad, nuestra batería tiene un voltaje máximo de 52v así pues no podremos determinar que la controladora soporta una batería de 13s3p pero si de 48v a 52v.De 53v a 54v teóricamente son soportados pero no lo podemos demostrar en la prueba de campo.


Con la rueda en el aire a 52V alcanza una velocidad de 37km/h igual que en el laboratorio y a 48v es el voltaje nominal alcanza 35km/h.

Circulando sin pedalear con el acelerador, a 52v con un conductor de 100kg alcanza los 34km/h si pedaleamos alcanzamos sin esfuerzo los 36,7km pero el voltaje decae muy rápido puede ser por la demanda de energía del motor

Cuando alcanzamos el voltaje nominal de la batería 48v sin pedalear con un conductor de 100kg alcanza los 32km/h y pedaleando los 34km sin esfuerzo.



Las pruebas se han realizado en carretera de montaña para poner al máximo la potencia del motor y que demandase toda la corriente que necesitara.
La diferencia de la velocidad con la rueda en el aire y en funcionamiento evidente se debe al esfuerzo que se le pide al motor con carga.
En estas pruebas no tenemos como objetivo determinar la autonomía de la batería 13s3p pero evidentemente la autonomía es inferior.

6. Conclusiones
Es posible deslimitar nuestra controladora haciendo el mod descrito y usando Qihack.. Esto nos va a aislar los mosfets de la controladora por tanto podremos hacer pruebas con total tranquilidad, el único componente que dañaremos son los mosfets y estos se pueden sustituir por otros de iguales características o superiores.

En el experimento se ha trabajado con los mosfets de serie donde podemos deducir hasta donde puede llegar nuestra controladora sin cambiar ningún componente.
Para trabajar con más potencia, debemos cambiar los mosfets por unos con mayor potencia de trabajo, al igual que se hace con el patinete Xiaomi m365.

Con esta modificación podremos usar cualquier batería no solo la 10s.

Esto es un estudio no un manual, ni una guía o tutorial a seguir, sin conocimientos básicos no deberías reproducir ya que podrías dañar tu equipo.

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