Batavia Maxxpack E-Bike kit
IPO-Windesheim
BATAVIA MAXXPACK E-BIKE KIT
In februari 2019 werd ik met twee andere studenten uitgedaagd door Batavia om een E-Bike conversie kit te ontwikkelen die van stroom voorzien wordt door hun MAXXPACK accu's. In de tweede helft van het semester heeft iedere student uit de oorspronkelijke projectgroep zijn eigen invulling voor de einduitkomst van het project opgeleverd.
Achtergrond
Voor dit project zijn we door Batavia uitgedaagd om voor hen een elektrische fietsondersteuning ontwikkelen. Deze fietsondersteuning moet te monteren zijn op normale bestaande fietsen, welke nog niet ondersteund zijn door een elektrische ondersteuning.
Batavia is een internationale onderneming met haar hoofdkantoor in Nederland. Het bedrijf richt zich tot elektrisch gereedschap, tuingereedschap en werkplaatsuitrusting. Dit is gericht op zowel de professionele- en Doe-het-zelf markt. De markt waar wij onze elektrische fietsondersteuning voor ontwikkelen is de Doe-het-zelf markt. Veel klanten binnen deze markt hebben al verschillend elektrisch accu gereedschap in huis. Deze gereedschappen vallen allemaal binnen een collectie genaamd de: 18V Maxxpack collectie.
Batavia heeft ons gevraagd om binnen deze collectie de fietsondersteuning te ontwikkelen. Dit houdt in dat de fietsondersteuning werkt op basis van meerdere 18 Volt Maxxpack accu’s. Met behulp van deze, al bij de klant aanwezige, accu’s moet er dus een ondersteuning gemaakt
worden wat gemakkelijk te monteren is op normale bestaande fietsen. Dit zijn voornamelijk stadsfietsen. De fietsondersteuning bestaat uit grotendeels twee onderdelen, dit zijn de elektrische ondersteuning en de accu’s. Omdat de accu’s al ontwikkeld zijn ligt onze focus vooral op het ontwikkelen van de juiste en passende ondersteuning.
Dit project is in de eerste helft van het semester gemaakt met twee medestudenten. De belangrijkste inzichten zijn door alle studenten meegenomen om een eigen invulling voor de afronding van het project te maken. In deze omschrijving zullen enkele belangrijke inzichten uit het gezamenlijke gedeelte toegelicht worden. Verder zullen alleen mijn persoonlijke project resultaten gedeeld worden.
Marktonderzoek
In het marktonderzoek is gekeken naar bestaande ombouw kits en bestaande elektrische fietsen. De nadruk is hierbij gelegd op de aandrijfmethodes.
Er bestaan al veel producten die gebruikt kunnen worden om een ‘normale fiets’ om te bouwen naar een elektrische fiets. Er zijn drie verschillende plekken waar zo’n aandrijving toegevoegd kan worden: de trapas, het achterwiel en het voorwiel. Voor enkele voorbeelden, zie onderstaande afbeeldingen.
Uit het onderzoek naar de aandrijving met behulp van een middenmotor blijkt dat het erg lastig is de verschillende kits te monteren. Bij het achterwiel blijkt dat de aandrijving met behulp van een rol op het wiel weinig nadelen met zich meebrengt, en vaak zijn deze producten ook nog erg makkelijk op de fiets te monteren. Het gebruik van een spatbord wordt hierdoor meestal wel gehinderd. Aandrijvingen op het voorwiel zijn al snel erg lomp en maken het besturen van de fiets lastig. Verder moeten er veel draden aangelegd worden wat het ingewikkeld maakt om te monteren.
Uit het prijsoverzicht kan opgemaakt worden dat er enkele relatief goedkope producten beschikbaar zijn die een normale fiets naar elektrische fiets kunnen ombouwen. De meeste producten zijn echter een stuk prijziger, er zijn maar weinig ‘goedkope’ methodes
De verschillende methodes om een fiets naar elektrische fiets om te bouwen hebben elk hun eigen voordelen en nadelen. De meeste producten hiervoor zijn erg prijzig, er zal dus wellicht behoefte zijn aan een betaalbare optie. De te gebruiken aandrijfmethode is niet goed uit te sluiten vanuit het marktonderzoek.
Functieanalyse
Om meer inzicht te krijgen in veel voorkomende onderdelen op de bestaande kits en de toepassing van deze onderdelen is een functieanalyse uitgevoerd. Zie onderstaande afbeelding voor de resultaten en conclusie.
Ideefase
Na vele creativiteitssessies zijn door de studenten enkele ideeën ontwikkeld. Onderstaande concepten zijn de door mij ontwikkelde ideeën.
Conceptfase
Van de in totaal 6 ideeën is concept 4 door mij gekozen om verder te ontwikkelen. Na het feedback moment met de opdrachtgever is gebleken dat er een aantal aanpassingen gedaan moeten worden om het idee te verbeteren.
- Het bieden van een trap ondersteuning tot 25 km/u
- Het gebruik maken van Maxxpack accu’’s om de ondersteuning van stroom te voorzien
- Het reageren op de input van de gebruiker door middel van een interface
- Het spatwaterdicht zijn van het product
- Het maximale gewicht van de module van 10kg
- De maximale kostprijs van het product van €150,-
- De schokbestendigheid van het product
- Het verwerken van de accu’s in een afneembare module
Ideefase 2.0
Om enkele van de verbeteringen aan het ontwerp te ontwikkelen is een tweede ideefase ingericht. Hierin zijn met behulp van verschillende configuratieschetsen enkele vernieuwingen voor het ontwerp ontwikkeld.
Configuratieschetsen accumodule
Configuratieschetsen accumodule op aandrijfmodule
Bij de configuratie van de accumodule op de aandrijfmodule is uiteindelijk gekozen voor methode twee. Deze methode zorgt ervoor dat de accumodule tijdens de rit goed bevestigd blijft en sluit wat uiterlijk betreft goed aan bij de rest van het ontwerp. Omdat deze accumodule smaller is dan de aandrijfmodule is ervoor gekozen ze nagenoeg dezelfde breedte te geven, zie onderstaande afbeelding.
Configuratieschetsen accumodule
Vanwege de aanwezigheid van een scharnier voor de deksel en een handvat om de module aan vast te houden is gekozen voor de accumodule in schets 1. De schets is bewerkt tot onderstaande eindschets.
Realisatiefase
In de realisatiefase zijn alle onderdelen van de module uitgewerkt. Enkele onderdelen zoals de motor en de rol zijn inkooponderdelen dus deze zijn enkel in de kostenanalyse meegenomen. Van alle kunststofonderdelen, zie onderstaande afbeeldingen, is de maakbaarheid geanalyseerd door met het gekozen materiaal, polyamide, voor ieder onderdeel een draft analyse uit te voeren in het gebruikte CAD programma. Daarnaast is voor alle kunststof onderdelen de kostprijs uitgerekend op basis van een seriegrootte van 3000 stuks. De geschatte totale kostprijs van de module komt op een €68,94 per stuk, exclusief de accu’s.
Eindrenders & presentatieposter
Reflectie ontwerpproces
Na een analyse van het eindconcept ten opzichte van het programma van eisen en wensen is gebleken dat de module voldoet aan bijna alle eisen van de opdrachtgever. Er is bij de module nog geen methode om te detecteren wanneer de gebruiker trapt en dus om het moment van ondersteuning te bepalen. Daarnaast is er nog geen methode ontwikkeld om de snelheid van de module tot 25 km/u te beperken. Dit heeft te maken met de grenzen van het project, de opdrachtgever gaf aan dat ze zelf de (elektro)technische kant van het project zouden aanpakken.