Как сделать электродвигатель для велосипеда своими руками: Электродвигатель для велосипеда своими руками – Простейший электровелосипед своими руками

Содержание

Простейший электровелосипед своими руками

Электровелосипеды сегодня в тренде. Даже известные автокомпании нет-нет, да и представят модель футуристического велосипеда будущего, работа которого основана на чистой дешевой энергии. Ну и любители мастерить своими руками также не обходят стороной эту тему. Тем более что достать для таких устройств запчасти легче простого.
Хотите увидеть, как выглядит один из самых бюджетных электровелосипед? В этой статье мы не только покажем его, но и расскажем, как он устроен и даже за сколько можно купить запчасти для этого чуда техники.
Данная модель электровелосипед настолько проста, что ее сможет собрать любой, даже начинающий мастер. Это отличная возможность проверить свои силы в творчестве и умении мастерить. Ну а наградой будет вполне функциональный и практичный электровелосипед на базе обычного спортивного велика.
Простейший электровелосипед своими руками
Простейший электровелосипед своими руками

Список материалов


  • Спортивный велосипед или обычный;
  • Колесо для грузовых тележек или передвижного оборудования, его можно вполне сделать самому;
  • Двигатель постоянного тока на 24 В 300-350 Вт;
  • Аккумулятор свинцовый на 12 В/ 12 А — 2 шт.;
  • Кнопка-тумблер;
  • Метизы, проводка и немного металлических деталей.

Простейший электровелосипед своими руками
Простейший электровелосипед своими руками
Простейший электровелосипед своими руками
Простейший электровелосипед своими руками

Приступаем к сборке электровелосипеда


Особенностью данных велосипедов является отсутствие заднего ножного тормоза. В них предусмотрено ручное торможение заднего колеса посредством резиновых колодок, и двух разнонаправленных рычагов в форме дуги. Сжатие их происходит от натягивания стального тросика, подведенного к рукоятке на руле. Принцип движущего модуля основан на передаче крутящего момента от двигателя колесу велосипеда через вспомогательное колесо с резиновым покрытием.

Подготовка движка


Двигатель имеет правильную цилиндрическую форму, к корпусу которой приварены два металлических крепежных уголка. На вал двигателя необходимо закрепить колесо, которое и будет передавать крутящий момент при соприкосновении с покрышкой велика.
По размеру оно не должно превышать диаметр корпуса движка, чтобы не нагружать его чрезмерно при работе. Это может быть прорезиненное колесо для грузовых тележек, оборудования или даже мебели.
Простейший электровелосипед своими руками

Установка движка на велосипед


Используя пластины с отверстиями и небольшой кусочек доски, закрепляем движок к раме велосипеда на болты. Центруем его так, чтобы вспомогательное колесо имело равномерное соприкосновение с покрышкой велика.
Простейший электровелосипед своими руками
Простейший электровелосипед своими руками
Простейший электровелосипед своими руками

Простейший электровелосипед своими руками
Для защиты от грязи и пыли в велосипедах предусмотрено крыло, которое в нашем случае металлическое. Оставляем его на своем месте, делая отверстие болгаркой под колесо устройства.
Простейший электровелосипед своими руками
Простейший электровелосипед своими руками

Электрика


Для питающих аккумуляторов автор выбрал недорогие свинцовые на 12 В соединенные последовательно, предложив, как вариант размещение их в старой сумке от ноутбука. Ее можно прикрепить за седлом, сбоку от нашего устройства.
Простейший электровелосипед своими руками
Простейший электровелосипед своими руками
Простейший электровелосипед своими руками
Выводим провода от аккумуляторов, подключаем их последовательно с двигателем и ведем к тумблеру на руль. Никаких контроллеров регулировки оборотов нет, нажал на кнопку — на мотор с аккумуляторов подалось полное напряжение 24 В. Простейший тумблер можно закрепить где-нибудь в удобном месте на руле.
Для защиты движущего механизма нашего электровелосипед, можно закрепить металлические пластины по обоим бокам рамы.
Простейший электровелосипед своими руками
Простейший электровелосипед своими руками
Простейший электровелосипед своими руками
Простейший электровелосипед своими руками
Все спайки и контактные группы для безопасности стоит заизолировать термоусадкой, горячим клеем или изолентой.
Простейший электровелосипед своими руками
Такая конструкция электровелосипед действительно проста, и практически не требует специализированного технического обслуживания. Все что вам понадобится, это вовремя заряжать батареи, и следить за скоростью на дорогах, ведь по заверениям автора она может достигать 35 км/ч!
Простейший электровелосипед своими руками
Простейший электровелосипед своими руками
Простейший электровелосипед своими руками
Простейший электровелосипед своими руками
Простейший электровелосипед своими руками

Смотрите видео испытания и сборки электровелосипеда


Мощный недорогой электровелосипед своими руками / Habr

Привет, Гиктаймс!

Однажды, еще будучи обычным деревенским школьником, в автомобильном журнале я увидел небольшую заметку о электровелосипеде, построенным каким-то иностранным энтузиастом, и который умел разгоняться до 40 км/ч и имел запас хода в 70 километров. После этой небольшой заметки я бросил безуспешные попытки завести старый двигатель от бензопилы Дружба и понял, что будущее наступило. На дворе было начало двухтысячных.

Потом была учеба в ВУЗе, и первая постоянная работа. Работа была не ахти какая, 4-хдневка сменялась трехдневкой, времени было много, а денег мало, и мысли потихоньку снова возвращались к идее построить электровелосипед. Интернет был мне не так доступен как сейчас, да и он, интернет, не был завален таким количеством информации по самодельному и не очень самодельному электротранспорту, не было такого количества всевозможных комплектующих. И в голове рождались сумасшедшие идеи и фантастические конструкции из болгарок, электрорубанков, стартеров… Помню даже была идея разместить на ободе неодимовые магниты, а на перьях с двух сторон от колеса электромагниты.

Невоплощенная мысль то забывалась, то разгоралась с новой силой, но потребовалось еще лет 10 для того, чтобы она начала превращаться в реальность.

Я не пошел стандартным для многих путем — купить готовый набор и установить его на велосипед. Во-первых, потому, что не готов был тратить значительные суммы на покупку комплекта, а во-вторых, это бы точно не удовлетворило жажды конструирования и созидания. Вообще, я изначально поставил цель построить велосипед мощностью под 1 кВт с бюджетом 10 000р. Вполне амбициозная цель.

Итак, на тот момент у меня уже был «горный» велосипед Forward Sporting 103, тяжелый, стальной, с зубастым протектором, он хорошо ехал по любому бездорожью, даже по булыжникам на обочине трассы, но очень плохо ездил по гладкому асфальту, издавая почти самолетное жужжание, нарастающее с ростом скорости, протектор покрышек очень быстро съедал накат. Но он верой и правдой служит уже больше 10 лет. Конечно, это идеальный вариант для электрификации).

Из одного полезного сайта про электротранспорт узнал, что автомобильный генератор, оказывается, прекрасно работает в режиме мотора с дешевыми китайскими контроллерами для мотор-колес. В гараже как раз валялся генератор на 80 ампер от вазовской классики. Карты сошлись, старая мечта вспыхнула с новой силой, и я понял, что пора!

Тут же с одного китайского интернет-магазина были заказаны:

  1. Аккумуляторы 18650 – 2.6 а*ч, 40 шт
  2. Плата балансировки и защиты – 1шт
  3. Бессенсорный контроллер для электросамокатов на 1 квт номинальной мощности
  4. Вольт-, ампер-, ваттметр с вынесенным шунтом
  5. DC-DC преобразователь, умеющий делать из 60вольт 12

На местном базаре были куплены:
  1. Трещотка (вместе с задней осью)
  2. Цепь велосипедная
  3. Звездочка на 10 зубов от веломотора F50

В гараже были найдены звездочка от велосипеда передняя – на 48 зубов, задняя на 22 зуба, куски прямоугольных труб, болты, гайки, провода, изолента и прочая мелочь.

Изначально было решено пожертвовать рекуперацией в пользу сохранения наката и легкого педального хода, считаю эту функцию более полезной в плане увеличения пробега. Передняя звездочка от советского велосипеда теперь стала задней звездой электробайка. Левый фривил не нашел, поэтому обычная правая трещетка была переделана на левое вращение – с помощью бормашинки и алмазной шарошки были переделаны посадочные места собачек, а сами собачки развернуты в другую сторону.

Корпус трещотки немного расточен для посадки на левую сторону колеса, туда, где барабан колеса выходит за пределы фланца. У многих велосипедов без дисковых тормозов там достаточно места для установки такого самодельного фривила. У 48 зубовой звездочки была отрезана педаль, и средняя часть была выпилена болгаркой. Звезда соединена с трещоткой винтами с гайками. Вся эта конструкция крепится к колесу как задняя звездочка любого бензодырчика – длинными болтами через спицы и резиновые прокладки, изнутри в межспицевое пространство колеса вставляются полушайбы и все сжимается, крепко обхватывая с двух сторон фланец колеса.

На вал генератора нужно установить звездочку на 10 зубов, для этого я приварил ее к гайке, которая раньше крепила шкив генератора. Гайка навинчивается на вал генератора, и сверлится насквозь вместе с валом и в получившееся отверстие вставляется длинный винт м6 с гайкой на конце.

Звездочки от веломотора пришлось немного обточить бормашиной – их зубья расчитаны на более широкую цепь.

Передаточного отношения 10/48 не хватит для резвого старта, будет чрезмерное потребление энергии, я это на тот момент уже прекрасно понимал. Требуется повысить передаточное число. Готового редуктора я не нашел, различные решения на основе редукторов дрелей/болгарок отмел сразу, хоть и мощности они передают сопоставимые, но эти мощности получаются за счет высоких оборотов, мне же требовалось передавать большой крутящий момент при сравнительно низких — до 3 тыс. в минуту – оборотах.

Поэтому было решено сделать промежуточный вал.

Изначально планируемая компоновка с мотором над задним колесом была отметена. Не хотелось терять возможность возить какой-нибудь багаж, ну или закрепить там детское кресло. Нужно было разместить все в треугольнике рамы. После многочисленных примерок была изготовлена рама для двигателя и промежуточного вала.

Промежуточный вал, изготовленный из строительной шпильки, вращается в двух подшипниках, и передает вращение с правой стороны рамы на левую. Звездочки крепятся так же как на валу мотора – они приварены к гайкам, зашплинтованным на валу винтами м6.

Общее передаточное число получилось 10.56. На этом с механической частью пожалуй все.

Батарея имеет конфигурацию 13S3P- 48 вольт и емкость 7.8а*ч, собрана из 39 банок 18650.
Банки спаяны паяльником 60 вт кратковременными касаниями. В процессе одна банка зашипела – то ли перегрел, то ли в газовый клапан попала паяльная кислота, благо акумов было 40 штук, а потребовалось 39.

Электрическая часть отличается от классического электровелосипеда необходимостью постоянного питания якоря генератора — ведь мой мотор, в отличие от готового мотор-колеса, не имеет постоянных магнитов. Задачу понижения батарейного напряжения до требуемого якорю, выполняет понижающий DC-DC преобразователь, который переваривает до 60 вольт входного и выдает регулируемое выходное напряжение.

В остальном ничего необычного – батарея, контроллер, ручка газа в виде переменного резистора даже пока без возврата в исходное положение)…. Китайский ваттметр с синей подсветкой в качестве бортового компьютера для контроля разряда батареи….

Но, несмотря на то, что это все больше похоже на самоходную бомбу, это поехало, и поехало весьма неплохо. С моим весом 75 кг в первую выездку удалось разогнаться до 37,7км/ч. Ускорение получилось весьма резвое, максималка тоже устраивает. Запас хода получился небольшой — в смешанном цикле с резвыми разгонами до максималки и ездой внатяг с небольшой скоростью вокруг гаража удалось выжать 10 км без помощи педалями, впрочем для батареи это был только первый цикл заряд – разряд. Ваттметр показал 350 с чем то ватт-часов, и напряжение 40 вольт в конце цикла.

Какие выявились недостатки? Ясно, что все провода надо собрать в жгуты, это пока еще только стенд для ходовых испытаний. Цепь в первичной передаче весьма шумит, требует натяжителя-успокоителя, но скорее всего буду переделывать на зубчатый ремень. Нужна ручка газа – в планах сделать в виде курка, с концевиком, запитывающим якорь только в момент нажатия. И целого отдельного исследования требует возможность регулирования мотора током якоря — это второй канал управления двигателем. Да, у моего двигателя нет постоянных магнитов, зато есть электромагнит, индукцию которого мы можем менять в широких пределах. Преимущество ли это? Не знаю. Ведь якорь требует дополнительной электрической мощности 30-50 вт. Зато, не меняя передаточного числа механической трансмиссии, мы можем менять характеристику мотора в широчайших пределах. Повышение тока на якоре снижает обороты, но повышает крутящий момент, понижение же — наоборот, повышает обороты, но понижает момент. Может быть, получится оптимально настроить его под свою конфигурацию «железа»? Или как вариант вывести регулятор на руль и получить этакую электронную коробку передач – на разгоне и на подъемах повышать тягу, а на прямых участках и больших скоростях повышать обороты, таким образом выжимая из своей конфигурации максимум?.. У кого есть мысли, как можно всесторонне исследовать эту тему? Сейчас думаю над методологией.

Немного о зарядном устройстве. Моя батарея требует зарядного напряжения 54 в при токе до 3 ампер. Для зарядки был приобретен регулируемый повышающий DC-DC преобразователь – вход от 12 до 50 вольт, выход от 12 до 60.

Ему на вход подается 12 вольт выпрямленного напряжения от блока питания для светодиодных лент. Этот блок питания может выдавать до 12 ампер. Все собрано в корпусе из фанеры, сделанном на самодельном лазерном резаке, снабжено регуляторами тока и напряжения и вольтамперметром. В корпусе установлены два кулера – один работает на вход, другой на выход воздуха, таким образом, наиболее горячие части (радиаторы) обоих электронных блоков постоянно обдуваются. Зарядное устройство используется также для периодической подзарядки автомобильного аккумулятора. Весьма полезная в хозяйстве вещь получилась!

Доволен ли я результатом – более чем! Ведь при таких характеристиках удалось получить работоспособный аппарат с неплохими характеристиками с бюджетом меньше 10 000р!

Подобной компоновки я нигде на просторах интернета не встречал. Но она дает возможность каждому самодельщику за совсем небольшие деньги получить вполне неплохой электротранспорт, превосходящий по характеристикам, как мне кажется, многие серийные образцы, прикоснуться к этому увлекательному и, безусловно, прогрессивному направлению развития техники, получить радость творчества и незабываемое ощущение от езды на электротяге…

Мощный электровелосипед на асинхронном электродвигателе

Мощный электровелосипед своими руками
Этот мощный электровелосипед способен спокойно возить двух человек. В отличии от классической конструкции электровелосипеда на мотор-колесе, эта модель использует асинхронный электродвигатель. В результате повышенное КПД и сильный начальный момент. Хотя конечно в скорости он немного проигрывает своему собрату. За то рвет прям с меcта на дыбы.
Мощный электровелосипед своими руками
На данный велосипед установлен готовый электрокомплект специально предназначенный для этой цели. Все можно купить на Али Экспресс.
Мощный электровелосипед на асинхронном электродвигателе

Комплект для электровелосипеда



Мощный электровелосипед на асинхронном электродвигателе
В обще, такие наборы предназначены для трехколесных велосипедов, но мы его приспособим для двухколесного.

Инструменты и материалы


Для сборки электрического привода и его установки на обычный велосипед нужно следовать прилагаемой инструкции и иметь простой набор инструментов:
  • набор гаечных ключей;
  • набор отверток;
  • электросварочный трансформатор с тонкими электродами;
  • полосовая сталь шириной 20 мм толщиной 2-3 мм;
  • стальной уголок на 25 мм, длиной до 100 мм;
  • стальной уголок на 20 мм длиной 600-700 мм;
  • отрезная шлифмашинка;
  • электродрель со сверлами для металла, диаметром 8.5 мм;
  • болт на 8х30 мм с гайкой и шайбами, 6 шт.
  • наждачная бумага;
  • краска для металла;
  • паяльник с припоем и флюсом;
  • изолента,
  • скотч.

Порядок сборки и монтажа электропривода


Механическая часть


Мощный электровелосипед своими руками
Сначала производится демонтаж главной звездочки велосипеда на каретке. Для этого ослабляем и снимаем цепь, откручиваем гайки и вынимаем звездочку с защитным диском. Снимаем с оси педали с шатунами. В данном варианте сборки электровелосипеда педали нам не понадобятся. Сразу одеваем цепь на звездочку электромотора.
Мощный электровелосипед своими руками
Электромотор имеет 2 уголковых кронштейна с отверстиями и сделан для крепления на другой модели велосипеда. Поэтому нам потребуется изготовить особый крепеж для монтажа двигателя на раму в районе каретки.
Мощный электровелосипед своими руками
Мощный электровелосипед своими руками
Отрезаем кусок полосы длиной 200мм, к нему (примерно посредине) привариваем второй кусок, длиной 120 мм, имеющий загиб, длина которого чуть больше основной трубы рамы велосипеда. У нас должна получиться вилка, которая охватывает трубу рамы. С одного края вилки сверлим 2 отверстия (расстояние между ними и диаметры должны соответствовать отверстиям на кронштейне мотора) для крепления верхнего кронштейна мотора.
Мощный электровелосипед своими руками
Мощный электровелосипед своими руками
На противоположных концах нашей вилки сверлим по 1 отверстию. После одевания вилки на трубу рамы, второй конец сжимается болтом и прочно удерживает электромотор на раме.
Мощный электровелосипед своими руками
Для крепления нижнего кронштейна электромотора отрезаем уголок (примерно 70 мм) и привариваем его к оси каретки. Затем производим примерку и обозначаем 2 отверстия на уголке для соединения его с кронштейном мотора. Сверлим отверстия и крепим на болты нижний кронштейн. Зачищаем места сварки и производим покраску всех элементов крепления.
Электромотор из данного комплекта имеет мощность 750 Вт, поэтому в качестве источника электричества используются 2 аккумулятора на 12 В, соединенные последовательно. В результате такая батарея имеет напряжение 24 В и емкость 12 Ач.
Аккумуляторы довольно тяжелые и для надежного их закрепления на раме велосипеда необходимо из тонкого уголка сделать рамку.
Мощный электровелосипед своими руками
Производим замеры и резку металла. Свариваем рамку. Зачищаем швы, производим покраску и сушку рамки. Помещаем аккумуляторы в рамку.
Мощный электровелосипед своими руками
Для упора рамки с батареей в раму велосипеда из полосы изготавливаем хомут, который может передвигаться и крепится к вертикальной задней трубе рамы велосипеда. Передняя часть рамки ложится на наклонную трубу рамы велосипеда. Передвигая хомут, надежно прижимаем рамку с батареей к велосипедной раме.
Мощный электровелосипед своими руками
Берем ленту скотч и приматываем блок управления к нижней части рамки с батареей, захватывая верхнюю горизонтальную трубу велосипеда.
Мощный электровелосипед своими руками

Электрическая часть


На пайку соединяем последовательно аккумуляторы куском провода в изоляции. От клемм монтируем 2 провода (выводы на 24 В). Припаиваем зарядочный разъем.
Мощный электровелосипед своими руками
Мощный электровелосипед своими руками
Мощный электровелосипед своими руками
Соединяем шлейф проводов, идущий от ручек управления электроприводом велосипеда, которые монтируются на руле. Провода соединяем на пайку, согласно их цвета и диаметра. Все соединения надежно изолируем изолентой.
Мощный электровелосипед своими руками
С помощью небольших болтов производим соединение силовых проводов от батареи с аналогичными проводами от блока управления. Все соединения прячем под скотч.
Проверяем работу органов управления и начинаем обкату электровелосипеда.
Мощный электровелосипед своими руками

Выводы


Мощный электровелосипед на асинхронном электродвигателе
Желательно приобретать набор для оснащения велосипеда электроприводом, который соответствует данной модели велосипеда. Если это невозможно, придется немного поработать руками и головой и произвести сборку электровелосипеда в домашних условиях.
Мощный электровелосипед на асинхронном электродвигателе

Смотрите видео


Электровелосипед своими руками: как сделать двигатель, аккумулятор

Интерес к велосипедам не ограничен ни возрастом, ни социальным положением. Велосипед, долгое время сохраняясь в своей основе неизменным, периодически претерпевает некоторые конструктивные изменения. Смастерить, к примеру, электовелосипед своими руками из обычного велосипеда – мечта многих умельцев.

Особенности электровелосипеда

Приладив к обычному велосипеду электропривод, мы получаем электровелосипед. Всё просто и понятно. Его главная особенность – присутствие двигателя. Наличие двигателя сохраняет возможность покрутить педали, но лишь в крайних случаях.

На таком велосипеде приятно путешествовать, удобно преодолевать затяжные подъёмы, с небольшим процентом уклона, и ехать против ветра.Если сопротивление ветра или подъём мешают прибыть вовремя к месту назначения, можно, покрутив педали, сократить время пребывания в пути.

Оснастив свой электровелосипед, можно:

  • увеличить скорость движения велосипеда по ровной местности;
  • легко преодолевать крутые подъёмы;
  • отказавшись от мощного двигателя, увеличить автономность аккумуляторных батарей;

При этом такой велосипед не лишает владельца возможности нагружать себя физически, наслаждаться тишиной во время поездок и дышать чистым воздухом.

О преимуществах и недостатках

Чертеж

Пробки, шум, аварии и загазованность – основные проблемы крупных и средних городов. В сложных условиях транспортного перенасыщения, велосипед с электроприводом получает заметное преимущество перед другими видами транспорта.

В ближайшие десятилетия собственное авто перестанет быть необходимостью, приоритеты перераспределятся в пользу транспорта с элекроприводом и приводом мускульного типа.

Достоинства электрических велоагрегатов:

  1. Просты в обслуживании и управлении.
  2. Не требуют прав на управление, регистрации и парковочных мест.
  3. Можно совершать прогулки, путешествия или деловые поездки на большие расстояния.
  4. Возможны длительные поездки малоподготовленным и возрастным путешественникам.
  5. Езду на велосипеде с электроприводом чередуют с ездой при помощи мускульной силы – спортивная тренировка.
  6. Если батарея разрядится, можно продолжать движение, используя возможность мускульного привода.

ВелосипедК недостаткам электровелосипедов относят:

  1. Весят они больше обычного велосипеда.
  2. Большая масса усложняет езду в режиме мускульного привода.
  3. Стоят дороже обычных.

Обычный мопед с бензиновым двигателем становится менее привлекательным по сравнению с электроприводным велосипедом.

Основные компоненты и требования к ним

Основное отличие обычного велосипеда от электро – набор необходимых деталей, которые обеспечивают возможность передвижения без использования мускульной силы.

Для реконструкции обычного велосипеда в электровелосипед понадобится:

  1. Электрический двигатель – подбирается в зависимости от предполагаемого режима эксплуатации и назначения электровелосипеда – скоростная езда, езда по ровной или холмистой местности, перевозка дополнительных грузов.
  2. Электоконтроллер – прибор управления подачи и распределения нагрузки на двигатель. Отвечает за скорость движения. Котроллер следит за уровнем заряда аккумуляторов и сообщает водителю, если их состояние приближается к критическому минимуму.
  3. Аккумулятор – батарея, питающая двигатель, под управлением контроллера. Отличаются по химическому составу заправки батареи, способности отдавать ток, ёмкости, сроку эксплуатации, весу и цене.
  4. Регулятор скорости – прибор, с помощью которого водитель регулирует скорость передвижения. Регулятор устанавливается на руле велосипеда.

Запчасти

Дополнительное оборудование – детали, обеспечивающие комфорт и безопасность водителя. К ним относятся осветительные приборы, приборы навигации, сигнал и аварийная сигнализация.

Рама

Рама электровелосипеда претерпевает серьёзные нагрузки. Для её самостоятельного изготовления лучше использовать не алюминиевые, а стальные профильные трубы. Прочность стальных конструкций выше, а в обработке сталь проще. Разница в весе 3 – 5 кг для велосипеда не критична. Готовая рама обшивается материалом из пластика нужного цвета.

Выбор привода

РеменьПриводы классифицируют по месту расположения ведущего колеса.

Велосипед может быть:

  • переднеприводный;
  • заднеприводный;
  • полноприводный.

При самостоятельном монтаже с использованием мотора-колеса проще в сборке переднеприводная модель. Установка мотор-колеса в разъёмы передней вилки занимает минимум времени. Иногда может потребоваться лёгкая проточка мест посадки оси колеса. Модернизация переднего привода сохраняет задний педальный привод неизменным.

При переднеприводном варианте, вес ведущего колеса компенсируется весом аккумуляторов, расположенных в районе багажника. Такой баланс делает езду и торможение менее опасными, снижается возможность заносов.

При установке мотор-колеса убедитесь в правильности направления его вращения. В случае ошибки возможно падение.

Заднеприводная модель для самостоятельной сборки менее привлекательна. Вносите изменения в конструкцию велосипеда при модернизации. При использовании мотор-колеса, процесс реконструкции упрощается, а при использовании внешних двигателей заднеприводный вариант остаётся единственно возможным.

Передача крутящего момента от двигателя к ведущему колесу осуществляется:

  • фрикционно;
  • методом ременно-цепной передачи.

Ременно-цепной способ наиболее распространён. Фрикционный способ больше подходит для детских машинок. На больших велосипедах фрикционная передача допускает пробуксовки, прорезиненый ролик быстро изнашивает покрышку колеса. Прижимное давление двигателя на шину, создаёт нагрузку на раму.

Выбор мотора

Подобрать двигатель для электровелосипеда важно и ответственно. Используют старый шуруповёрт с набором запасных батарей. Подойдёт завалявшийся в гараже ненужный стартер от автомобиля или болгарка.

Используют готовое колесо, внутри которого имеется электрический двигатель определённой мощности. Это мотор-колесо. Такие колёса выпускаются различного размера и с двигателями мощностью от 150 до 1000 Вт. К подходящему по характеристикам подбирается подходящий по мощности контроллер.

Двигатель для цепной и реверсивной передачи крутящего момента подбирается по напряжению и силе тока. Эти параметры зависят от желания мастера. Чем выше скорость, тем выше показатели. Чтобы развить скорость в 25 – 30 км/ч, мощность двигателя должна быть 350 – 400 ватт. Эти же параметры определяют дальность поездки.

Выбор и размещение аккумулятора

ШнурБатареи представлены на рынке следующей линейкой:

  • 36V – 8,8Ah;
  • 36V – 11Ah;
  • 36V – 14,5Ah;
  • 48V – 11,6Ah;
  • 48V – 20Ah.

Популярный аккумулятор – литийионный (Li-ion). Кроме велосипедов, им комплектуются фотоаппараты, ноутбуки, телефоны. Это говорит о качестве и надёжности этого источника питания.

Уметь отличать аккумуляторы с нужными параметрами – достаточный минимум знаний, для самостоятельной сборки и эксплуатации электровелосипеда.

Свойства аккумуляторов зависят от химических свойств реагентов, которыми комплектуются батареи.

Важные характеристики:

  • номинальное напряжение;
  • энергоёмкость;
  • скорость заряда и саморазряда.

Производители указывают, какие предельные температурные условия не повлияют на заявленные характеристики источника питания. Литий-ионные аккумуляторы снабжены встроенным контроллером зарядки – разрядки.

Схема

Выбор контроллера

Контроллеры обеспечивают подачу питания от аккумулятора к двигателю. Электронный блок, преобразовывающий постоянный ток аккумулятора в переменный ток, необходимый для питания трёхфазного двигателя колеса. В процессе преобразования тока прибор сильно греется.

Это следует учитывать и размещать контроллер в месте, которое обеспечит ему хороший обдув.

  1. Контроллер управляет скоростью движения электровелосипеда.
  2. Непосредственное управление осуществляется при помощи ручки «газа», которая связана с контроллером и регулирует мощность двигателя.

Для безопасности в контроллерах для электровелосипедов производители устанавливают конструктивные ограничители скорости. Величина устанавливается в соответствии с требованием законодательства. Обычно скорость ограничена 25 км/ч.

Существуют встроенные контроллеры. Производители встраивают их внутри колеса-двигателя.

Особенности монтажа

КолесоСобрать качественный велосипед с электиропиводом при помощи комплекта необходимых деталей – дело не минутное.

Собранный самостоятельно велосипед должен:

  • получиться удобным и функциональным;
  • отвечать всем тем требованиям и пожеланиям, которые имели место в начале сборки.

Дорогая деталь электрооборудования – аккумуляторная батарея. К её выбору и установке надо отнестись с особым вниманием. Некоторые умельцы рекомендуют собирать АКБ самостоятельно, уверяя, что магазинные батареи сомнительного качества, а стоимость их завышена.

Для качественного крепления АКБ необходимо усиливать раму. Колёса для электровелосипедов изготавливаются усиленные, с двойным ободом и утолщёнными спицами. Такие нюансы следует знать, покупая любые детали на вторичном рынке.

Правила эксплуатации

Правила эксплуатации электровелосипеда определяют режим его использования, обслуживания и ремонта. Эти мероприятия обеспечат долгий срок службы транспортного средства, его надёжность и безаварийность поездок.

Правильная эксплуатация – максимальный пробег при минимальных затратах.

Каждый владелец транспорта с электроприводом старается учесть возможные факторы, препятствующие получению максимального КПД от составляющих электрического велосипеда.

Учитывайте следующее:

  1. Автономность аккумулятора напрямую зависит от температуры окружающей среды.
  2. Ровная дорога – комфортная езда. Затяжные подъёмы быстрее садят аккумулятор.
  3. Грунтовые дороги менее предпочтительны, нежели асфальтированные.
  4. Слабо накаченные шины влияют на срок автономности аккумуляторной батареи.
  5. Направление и скорость ветра влияют на время и расстояние безмускульного пробега электровелосипеда.
  6. Излишняя загруженность и скорость езды скажется на расстоянии, которое удастся преодолеть без подзарядки АКБ.

Знать эти правила и использовать их во время поездок и путешествий – залог комфортного использования вело транспортного средства. Износ деталей и низкий КПД – причина несоблюдения нескольких простых и понятных правил эксплуатации.

Электровелосипед – универсальный вариант, с которым не придётся стоять в душных городских пробках и переживать о наличии парковочного места. С электровелосипедом проблемы цен на горючее не волнуют, так же как и оплата страховки и прохождение ежегодного технического осмотра. Поездка по городу превратится в маленькое самостоятельное путешествие. Путешествие, которое проходит в тишине и забавном состязании с лёгким попутным ветерком.

Электровелосипед своими руками / Habr

Тема электротранспорта меня интересовала всегда.
И вот наступил долгожданный момент, когда я от теории наконец перешел к практике. О своём опыте я поведаю ниже.

Пара мыслей в качестве вступления.
Почему именно сейчас так активно заговорили про электромобили, электросамолёты, электробайки? Наконец почти разрешилась основная проблема электротранспорта — начали появляться достаточно компактные и емкие батареи. Более того, они заряжаются за терпимое время. Собственно только этого и ждали, все остальное давно создано и «обкатано» — кузов, ходовая часть, электроника, электромоторы. Все это уже используется сотню лет. А электромоторы позволяют использовать непривычные решения — к примеру устанавливать себя в ступицы самих колес.

К делу!

Технические характеристики:

— велосипед обычный, средней ушатанности, цена примерно 200$
— электромотор на 48V и мощность 380W
— батарея на 48V и 10A
— скорость без помощи педалей по ровной дороге 35-40 км/ч
— дальность поездки 22-25 км по легкой холмистой местности и в городе
— время полного заряда 2 часа

Надо отметить, что переоборудование не сильно бросается в глаза и большинство людей на улице просто не замечают ничего необычного в велосипеде.

Весь комплект приобретен в Китае через eBay. Искать комплекты стоит по ключевым словам «ebike, Motor Conversion, kit, LiFePO4». Вся покупка обошлась в примерно 650$ USD с пересылкой из Китая.
Покупать придется два комплекта — сам KIT и батарею.

KIT состоит из уже собранного колеса, контроллера, рукоятки газа, рукояток тормоза, датчика под педали, фары с замком, кнопки звукового сигнала, сумки для батареи.

Вторая часть комплекта — это батарея и зарядное устройство.

Комплекты бывают на 12, 24, 36 и 48 вольт и мощностью в 250, 380, 500 и 1000 ватт.
Батарею выбирается соответствующего напряжения. Я бы советовал не гнаться за мощностью. 380W для ровной и холмистой местности вполне достаточно. Увеличивая мощность скорость будет увеличиваться не значительно, но в гору «тянуть» будет лучше.
Мой личный опыт — я очень редко помогаю педалями и звездочки стоят все время в положении «максимальная скорость».
Стоит заметить, что в многих странах есть ограничение в 250W.
Почему я выбрал 48V, я сейчас точно сказать не смогу, но в мае, когда я прочесывал интернет перед покупкой была поставлена метка — брать только 48V. С мощностью батареи все просто — у меня 10A, это 25 км. Если купить 20A, будет 50 км пробега и 16 кг батареи вместо 8-ми. Решите, стоит ли вам таскать лишние 4-8 кг веса, если вы не собираетесь далеко ездить. Я понимаю, что мощность не в амперах измеряется, но так их продавцы различают. Не ватт/час, а именно напряжение/амперы.

Мотор

Колесо-мотор 4. уже собраны. Покрышка и камера в комплект не входит. Колесо надо выбирать по размеру колес вашего велосипеда, для меня это был номер 26 — самый распространенный размер. Если вы покупали камеру или покрышку — размер вы знаете точно.

Главное, что надо помнить монтируя колесо — кабель должен выходить из колеса слева! Тогда оно будет вращаться в правильную сторону. Вторая и не очевидная опасность — из колеса выходит три толстых провода и несколько тонких. Первое что делает человек смонтировав колесо — он его крутит. Колесо вырабатывает электричество, между силовым проводом и одним из тонких проводков проскакивает искра и все, сгорел датчик, покатушки отменяются. Поэтому вынув колесо из коробки сразу обматываем эти провода изолентой и до момента подключения к контроллеру так их держим.
Возможно придется слегка подтачивать посадочное место на вилке и ось на колесе, у меня так и получилось. Дремель и несколько режущих дисков хватило, чтобы установить колесо.
Тут надо быть максимально аккуратным, чем плотнее колесо сядет на своё место, тем меньше проблем будет в будущем. Не сточите лишнего. Владельцам дорогих велосипедов с алюминиевыми вилками стоит выбрать заднее колесо, я читал как мощное киловатное колесо просто выламывало усы на вилке при пробном включении. Передняя вилка рассчитана на нагрузку вверх и назад, а колесо тянет вперед и по кругу. А вот мотор на заднем колесе дает нагрузки на раму не отличающиеся от педалей.

Контроллер

Контроллер — маленькая алюминиевая коробочка 3. с пучком проводов. Особых проблем с ней нет. Найти удобное место на раме и закрепить. У меня удачно на нижней балке оказалось два болта просто вкрученные в раму. На один из них я и повесил контроллер, второй не совпал и я зафиксировал её пластиковым стрипом. Стоит ими запастись, незаменимая вещь для фиксации кабелей.

Единственная замечание. Из-за законодательного ограничения скорости в некоторых странах в контроллере есть блокировка. Чаще всего это провод, который надо просто разомкнуть. Заблокированный контроллер не даст разогнаться быстрее 25 км/ч.

Управление

Во первых надо заменить рукоятки тормозов. Я не стал менять рукоятку переднего тормоза. Заменил только заднюю. Зачем надо менять? В рукоятке находится контакт, который отключает электромотор в момент торможения.

Во вторых на левую сторону руля надо установить рукоятку газа. Снимаем резиновую ручку, отрезаем её с внутренней стороны на необходимую ширину. Ставим все на своё место.

В третьих надо установить фару. В фаре находится «замок зажигания» и звуковой сигнал. Кнопку звукового сигнала я не стал подключать, могу и так поорать. А вот пара ключиков весьма порадовала. Ключ заменяет выключатель питания, а дальнейший поворот включает фару. Это удобно. Вытащить ключ из «фары» не выключив велосипед не получится. Велосипед довольно тяжелый, а ход на педалях тоже не так прост (ведь они стоят на максимуме и еще надо провернуть мотор, который в таком случае становится генератором) — запрыгнуть и укатить на вашем велосипеде вору будет не так просто. Даже просто укатить его в руках. Это позволяет не сильно «напрягаться» отвлекаясь от велосипеда на несколько минут и не пристегивать его каждый раз замком.
На фото заметно, что фара сделана из дешевого пластика и начала протираться от обрезиненного тросика передач.
Светодиоды в теории должны показывать степень разряда батареи. Возможно на свинцовых так и есть, но на LiFePO4 батарее это не работает. Сначала светится полный заряд, потом красный светодиод — батарея пустая. Кроме того, это суперлайт светодиоды и они банально слепят ночью прямо в лицо, да и днем тоже мешают. Поэтому там и находится эта полоска клейкой бумаги. Потом я сточу кончики светодиодов и капну сверху по капле термоклея, чтобы получить просто матовое свечение.

Я упомянул, что в комплекте есть датчик на педали. Его я не ставил. Он заменяет рукоятку газа. Начав крутить педали вы включаете мотор, но он только помогает ехать. Не более того, думаю это должно быть довольно экономно, но меня не заинтересовало.

Батарея

Как я уже писал это разновидность литиевой батареи. LiFePO4 — она дешевле своих собратьев из сотовых телефонов, не взрывается, хорошо отдает большие токи, быстро заряжается, имеет до 1500 циклов заряд-разряд до начала заметного снижения емкости. Такие батареи появились всего год-два назад и на рынке еще мало известны.
Китайцы сами собирают их из отдельных элементов необходимого вольтожа, мощности и размера.

Кроме батареи в сумке находится плата-балансира зарядки. С неё идет пучок проводов в саму батарею. Тоесть батарея заряжается по частям и отдельные «банки» элементов балансируются между собой.

Почему не обычная кислотно-свинцовая батарея? Аналогичная по параметрам моей батареи будет весить больше 20-ти кг. Будет возня с электролитом, долгая зарядка, количество циклов заряд-разряд не больше тысячи, а всего сотня-две. Мало того, если я пойду покупать у себя в магазине такие батареи — это будет стоить не намного меньше. Так что даже по деньгам я не выгадаю.

Аппарат в квартире на зарядке. Полный заряд занимает два часа, зарядка легкая и сравнительно небольшая, можно кинуть в рюкзак и заряжать велосипед в дороге. В придорожном кафе к примеру или на заправке.

Заключение

Впечатления от езды на таком велосипеде непередаваемы. Звука мотора не слышно. На трассе впадаешь в транс. Чувство сродни с тем, какое я испытывал летая во сне. Равномерное, бесшумное движение через пространство. В городе водители мешают. Двигаются медленно, долго трогаются. По полям переднее колесо прет отлично, но батарея садится быстро.

Что приятно — права не нужны, страховка не нужна, в квартиру закатывается, бензином не пахнет.

От первого электровелосипеда своими руками – до перспективного стартапа. Истории сотрудников REG.RU

Технический директор REG.RU Валерий Студенников попытался решить транспортную проблему лично для себя, а затем превратил своё хобби в интересный стартап.

Представляем вашему вниманию рассказ основателя Electron Bikes о том, как сделать мощный электровелосипед своими руками, почему любителей скорости не устраивают существующие модели байков и до какой скорости может разгоняться обычный с виду велосипед.

Первое знакомство с электробайками


Впервые я увидел электровелосипеды четыре года назад, в 2011 году, на веловыставке в Москве. Дорогие, неказистые, очень слабые по характеристикам, но чем-то они зацепили, появилось желание приобщиться к этому интересному виду транспорта. Изучение рынка на тот момент показало, что купить готовый электробайк с хорошими характеристиками по адекватной цене просто нереально. На рынке представлены либо очень маломощные и низкоскоростные велосипеды с небольшой батареей («слабый» во всех отношениях Китай или дорогая, гламурная, но такая же тихоходная Европа), либо супер-дорогие монстры, чья стоимость у производителя начинается от $10000 (Stealth Electric Bikes, Hi-Power Cycles), у которых тоже есть свои недостатки (неадекватно большой вес из-за тяжёлой рамы и тяжёлого мотор-колеса, слабая тяга «на низах» из за применения безредукторных моторов, небольшой запас хода).
Но настойчивое желание получить бесшумный, лёгкий и при этом мощный и резвый электровелосипед никуда не исчезло. Поэтому пришлось выбрать единственный доступный вариант — собирать байк самому из имеющихся на рынке комплектующих, как это делают многие другие энтузиасты.

Первый блин


Первым «комом» была попытка собрать байк на основе киловаттного мотор-колеса MagicPie со встроенным контроллером, купленного в комплекте с батареей 10 А*ч для установки на багажник. Собрать аппарат удалось, однако радость от нового велосипеда, разгонявшегося до невиданных 42 км/ч, была недолгой — багажник под весом батареи прожил ровно три дня, сломавшись на разбитых самарских дорогах. Управляемость и развесовка при таком расположении батареи также не сильно радовали. Тяжело приходилось и заднему колесу, которое и без того прибавило в весе — на скорости в очередной яме можно было легко пробить камеру или даже погнуть задний обод.

Поэтому при следующей доработке батарея с помощью самодельных креплений перекочевала на нижнюю трубу велосипеда. В результате развесовка получилась лучше, но выглядела конструкция страшно и неприлично. Для описания подобных творений очумелых ручек у отечественный байкостроителей появился даже устоявшийся термин — «шахид-дизайн».

На байке с более правильной развесовкой можно было уже довольно комфортно ездить, но стало понятно, что стандартной батареи 500 Вт*ч (50 В, 10 А*ч) для велосипеда мощности выше среднего хватает ненадолго — на электричестве можно доехать из пункта А в пункт Б, а обратно уже только на педалях. В итоге была куплена большая батарея 1000 Вт*ч (50 В, 20 А*ч), которая в передний треугольник рамы вроде бы влезала, но закрепить её пришлось изолентой 😉 Выглядело всё это вот так:

У получившегося монстра из-за ширины батареи даже не вращались педали.

Понятно, что оставлять это так было нельзя.

Нужно было что-то придумать с батареей — изменить её пространственную компоновку, чтобы за неё не задевали педали, и разобраться с её креплением, изготовив надёжный батарейный бокс. Для выполнения этой задачи после долгих поисков и отсеивания кандидатов был привлечён Александр Костюк — знакомый по велоклубу «ВелоСамара», который также глубоко проникся идеей проектирования электровелосипеда. Имея за плечами многолетний опыт конструирования и постройки различных прототипов всего что только движется, он взялся за задачу построения бокса. Решено было сделать его из листа АМг (сплав алюминия с магнием) толщиной 2.5 мм, соединив алюминиевыми уголками. Окраска бокса — порошковая. Также на велосипед был установлен ваттметр Cycle Analyst, позволяющий измерять кучу показателей, включая расход энергии в ватт-часах на километр. С таким прибором можно было больше не переживать, что батарея неожиданно разрядится в самый неподходящий момент — каждый потраченный ампер-час или ватт-час на счету. В итоге получился вот такой байк:

На таком аппарате с ёмкой, удобно и надёжно закреплённой батареей уже можно было спокойно кататься по городу без опасения, что что-нибудь отвалится в самый неподходящий момент. Да и выглядел велосипед уже поприличнее. Готов был байк аккурат под зиму 2012-2013 и отлично показал себя в зимних условиях, включая езду и в снегопады, и в метель и в морозы минус 35 градусов.

Только вперёд!


После успешного завершения постройки первого аппарата, возникла идея продолжить конструировать электробайки совместно с Сашей. У меня было некое видение того, что хочется, а у Саши — огромный конструкторский опыт.
Мы решили не останавливаться на достигнутом ещё и потому, что на российском рынке на тот момент просто не было электровелосипедов (да и сейчас нет), на которых нам самим хотелось бы ездить. Ниша достаточно мощных (сопоставимых по скорости и динамике со скутером или мотоциклом) и при этом лёгких и адекватных по цене электровелосипедов была совершенно пуста. А маломощные велосипеды меня и Сашу совершенно не интересовали, ведь нам, активным и молодым, хотелось кататься «с ветерком», чтобы байк при этом имел приличный пробег и надёжную конструкцию для езды по суровым российским дорогам и бездорожью.

Решено было создать универсальный электрокомплект, позволяющий превратить любой современный горный велосипед в электро. Горные велосипеды были выбраны в качестве базы не случайно — они очень популярны в России (количественно составляют основной класс велосипедов для взрослых), универсальны (позволяют ездить как по городу, так и по бездорожью) и надёжны. Также немаловажно, что детали и узлы горных велосипедов стандартизованы, что позволяет также стандартизовать электрокомплект.

Предстояло подобрать адекватные комплектующие для байка и решить ещё целый ряд инженерных задач:

  • Подобрать мотор, способный выдавать большую мощность и момент, при этом лёгкий.
  • Собрать компактную и лёгкую батарею достаточной ёмкости, способную держать большие токи.
  • Укрепить дропауты заднего колеса, чтобы в них не проворачивалась ось высокомоментного двигателя.
  • Разработать датчики срабатывания для гидравлических тормозов (серийные гидротормоза с датчиками только начинают появляться в продаже и имеют свои недостатки), ведь автоматическое отключение мотора при нажатии тормозов — одно из базовых стандартных требований для электробайков. А механические тормоза уже не подходят по характеристикам для безопасного торможения на тех скоростях, что мы намеревались достичь.
  • Продумать решения для питания передней фары и заднего фонаря (с сигналом) от бортового напряжения электровелосипеда, предусмотрев встроенный преобразователь постоянного тока.
  • Определиться с подходящими разъёмами (желательно герметичными), велокомпьютерами-ваттметрами, светотехникой и многим другим.

Но самое главное — необходимо было разработать универсальный бокс для батареи и контроллера для быстрого превращения обычного серийного велосипеда в электро. Собранная ранее металлическая коробка на эту роль не подходила, поскольку требовала слишком больших трудозатрат в изготовлении и была заточена по форме и размерам только под конкретную раму.

Итоговое решение должно было быть простым в монтаже, технологичным и дешёвым в изготовлении.

Вот один из первых этапов на этом пути, бокс построенный весной 2013 года:

Вот ещё один из промежуточных этапов:

Что получилось?


В результате года работы и экспериментов были разработаны по-настоящему универсальные и гораздо более эстетичные коробки, электрокомплекты и велосипеды на их базе:

Характеристики этих аппаратов:

  • скорость — до 63 км/ч;
  • мощность — до 2.5 кВт;
  • ёмкость батареи — до 1 кВт*ч;
  • дальность пробега — 40 км на максимальной скорости (63 км/ч) и до 100 км в режиме «эконом» (30 км/ч).

Вот видео передвижения мощного электровелосипеда в «городских джунглях»:

В условиях пересечённой местности байк тоже не пасует:


Ещё видео




Велосипед или мотоцикл?


Байки на базе созданного электрокомплекта получились действительно очень резвые, способные полноценно двигаться в городском потоке на скорости 60 км/ч. По новым правилам, регламентирующим мощность и скорость электробайков, они формально не относятся ни к велосипедам (чья мощность на электротяге ограничена 250 Вт и 25 км/ч), ни даже к мопедам (чья конструктивная скорость не должна превышать 50 км/ч), а относятся к классу мотоциклов. Притом что внешний вид этого байка не вызывает особых подозрений — обычный с виду велосипед c коробкой внутри рамы. Да и вес аппарата не сильно увеличился, мощный электрокомплект добавляет всего 14 кг к велосипеду, в результате вес готового байка получается в районе 26 кг. Такой аппарат взрослому мужчине вполне по силам поднимать по лестнице, переносить через препятствия.

Так что получился функционально вполне себе мопед, но в велосипедной оболочке. В результате можно пользоваться преимуществом обоих видов транспорта: велосипеду у нас везде «зелёный свет» (пешеходные зоны, тротуары, наземные и подземные переходы, переходные эстакады, парки, тропинки да и просто бездорожье), при этом на дороге доступна скорость и динамика мопеда / скутера (при большей, чем у любого скутера или мотоцикла маневренности), что делает мощный электровелосипед в условиях реального трафика самым быстрым наземным городским транспортом.

И хотя мощность наших стандартных электрокомплектов и без того сравнима с мопедом, в качестве спортивного интереса и эксперимента (весьма не дешёвого, как оказалось после подсчёта стоимости всех комплектующих), были собраны тяжёлые и мощные электровелосипеды на базе специализированных пространственных рам от Qulbix:

и украинской «рамы Чоботара»:

Эти 6-10-киловаттные монстры способны развивать скорость уже до 90 км/ч, имея при этом динамику лёгкого мотоцикла. А при открытии полного газа с места привстают «на козла». Батарея 3 кВт*ч позволяет проехать 120 км на скорости 40 км/ч или 40 км на скорости 90 км/ч, благодаря чему можно использовать такой байк в качестве дальнобойного загородного транспорта и для езды по трассе.

Что дальше?


Конструкция электрокомплектов и электровелосипедов Electron Bikes продолжает постоянно улучшаться. Уже скоро будут готовы к промышленному серийному выпуску две модели велосипеда:

«Стандарт» (на базе обычной велосипедной рамы): мощность 2.2 кВт, ёмкость батареи 1 кВт*ч, скорость до 63 км/ч;

Электрочопперы (без педалей) «Электро-классик»: мощность 6 кВт, скорость до 85 км/ч, ёмкость двух съёмных батарей до 3 кВт*ч;

и «Электро-боббер».

.

Последний также оборудован уникальной параллелограммной вилкой из титана, выпущенной ограниченным тиражом.

Немного об устройстве электровелосипеда


Под конец немного об устройстве и компонентах электровелосипеда, а также о технических сложностях, стоящих на пути создателей мощного байка.

Основные электрические компоненты электровелосипеда“Сердцем” или мускулами электровелосипеда является электромотор (подробнее о моторах и их типах ниже). В современных электровелосипедах используются бесколлекторные синхронные двигатели постоянного тока (Brushless Direct Current Motor или BLDC), позволяющие эффективно работать в широком диапазоне оборотов с высоким моментом. Изредка используются асинхронные моторы, в качестве центральных. (Про “Двигатели Шкондина”, про которые так много шуму в интернете, можно выпустить отдельный разоблачающий материал ;).

“Мозг” же электробайка — контроллер. Контроллер управляет электродвигателем, подавая в нужный момент питание на его обмотки в зависимости от требуемой скорости вращения и мощности. Контроллер также управляет всей всей “логикой” велосипеда: на входе получая сигналы от положении ручки газа, переключателей режимов работы (можно, например, в разных режимах ограничивать скорость, мощность или даже включать задний ход), кнопки круиз-контроля (очень помогает при езде в загородном режиме), сигналы с датчиков тормозов (т.к. нужно выключать питание мотора при нажатии ручки тормоза или даже включать рекуперативное торможение двигателем, если оно поддерживается) и т.п.

Энергия для питания сердца и мозга электробайка запасается в аккумуляторной батарее. Обычное напряжение батарей электровелосипедов — от 36 В до 48 В. Скоростные аппараты могут комплектоваться высоковольтными батареями (до 100 В).
В настоящее время в подавляющем большинстве электровелосипедов используются литиевые батареи (подробнее об их типах ниже), имеющие наилучшую энергоёмкость. Тяжёлые свинцовые батареи применяются лишь на самых дешёвых аппаратах.
Батарея состоит из отдельных аккумуляторных ячеек, соединённых последовательно / параллельно.

У батареи также есть свой “мозг” — это система управления батареей (Battery Management System или BMS). Защищает батарею от перезаряда, переразряда, превышения допустимого тока, а также балансирует отдельные ячейки батареи, чтобы они разряжались равномерно.

Для отображения всей необходимой информации и точного “подсчёта калорий” необходим ваттметр, позволяющий точно сказать, сколько энергии потрачено и сколько ещё осталось. Специализированный ваттметр сочетает в себе функции велокомпьютера, считая также скорость, расстояние и производные показатели, такие как как энергопотребление на километр пути (Вт*ч / км).

Для питания низковольтных потребителей (фара, задний фонарь, гудок, повторотники) необходимо снижать бортовое напряжение до более низкого (5, 8 или 12 вольт). Для этого используются высокоэффективные преобразователи постоянного тока (DC-DC).


Сложности переходного возраста


Задача создания мощного байка осложняется тем, что вся индустрия комплектующих для электровелосипедов в данное время рассчитана на маломощные аппараты. Класс мощных и скоростных электробайков, стоящих на полпути к мотоциклам, только формируется, поэтому создателям таких аппаратов на каждом шагу приходится что-то придумывать.

Батареи


Серийно выпускаемые батареи для электровелосипедов создаются, как правило, из элементов, не способных выдерживать большие токи. C-rating (отношение тока, которое способна выдавать батарея, к ёмкости батареи, выраженной в ампер-часах) серийных батарей, составленных, как правило, из литий-ионных ячеек, не более 1, в то время как под мощные велосипеды, которые мы создаём, требуются батареи с C-рейтингом минимум 2.5. То есть, например, при ёмкости 20 А*ч способные длительно выдавать ток 50 A. Что при 50-вольтовой батарее позволило бы выдавать мощность 2.5 кВт — интересующий нас минимум. В результате батареи приходится паять (а сейчас уже сваривать с помощью точечной сварки) самостоятельно из подходящих для этого элементов. Поиск и подбор подходящих по характеристикам элементов, их тестирование и отбраковка — также отдельная задача. Сейчас мы используем призматические элементы LiFePO4 и LiNiCo, позволяющие создать энергоёмкие и компактные батареи.Основные типы литиевых аккумуляторных элементов
  • LiFePO4 (литий-железо-фосфатные). Могут эксплуатироваться на морозе до -30 градусов, доступен быстрый заряд за 45 мин, имеют самое большое число циклов заряда-разряда (1500-2000), позволяют отдавать большую мощность, пожаробезопасны, не горючи. Однако, имеют вдвое более низкую удельную ёмкость, чем у литий-ионных аккумуляторов (т.е. в 2 раза выше вес при той же ёмкости), относительно дороги (но удельная цена эксплуатации самая низкая из за большого числа циклов).
  • Используются нами в качестве основного решения в комплектах для велосипедов-хардтейлов, однако из за своих габаритов не подходят для установки в передний треугольник рамы велосипедов-двухповесов, где очень мало свободного места.
  • Li-Ion (литий-ионные). Классические литиевые батареи, используемые в основном для питания электроники. Они наиболее легкие и ёмкие, наиболее дешёвые, имеют максимальную на сегодняшний день удельную емкость (Вт*ч/кг). Однако, имеют узкий температурный диапазон эксплуатации (от 0 до +40 градусов Цельсия), небольшое число циклов заряда-разряда (300-400), не позволяют отдавать большие токи. Эти батареи наиболее часто используются в маломощных электровелосипедах, но для мощных аппаратов они малопригодны из за низкого C-rating.
  • LiPo (литий-полимерные). Высокая энергоёмкость, почти такая же, как у элементов Li-Ion. Допускают высокие разрядные токи, высокий C-rating. Однако, как и Li-Ion имеют меньшее число циклов заряда-разряда (300-700) и узкий температурный диапазон: при эксплуатации ниже 0 выходят из строя, а на жаре, от короткого замыкания или механических повреждений могут воспламениться. Из за своей высокой пожароопасности на электровелосипедах применяются только бесстрашными энтузиастами.
  • LiNiCo / LiNiCoMnO2 (литий-никель-кобальт). Имея преимущества LiPo (высокую энергоёмкость и способность выдавать большие токи), лишены их недостатков: имеют более широкий температурный диапазон, и, главное пожаробезопасны. В результате своей компактности используются нами в электрокомплектах, предназначенных для установки на велосипеды-двухподвесы.

Моторы


Но самую большую проблему в задаче создания мощного и лёгкого электровелосипеда представляют собой моторы.
Серийные моторы либо слишком маломощные, либо тяжёлые, либо имеют низкий КПД, либо перегреваются, либо всё вместе сразу 😉

Моторы, применяемые для электровелосипедов, можно разделить на три класса, у каждого из которых есть свои недостатки применительно к мощным электробайкам.

Безредукторные мотор-колёса (direct-drive)
Усилие магнитного поля передается сразу на колесо, потому и зовутся direct drive (прямой привод).
Неприхотливы, надёжны, так как в них нет никаких изнашивающихся элементов, кроме подшипников. Допускают использование в качестве электрического тормоза для рекуперативного торможения. Но имеют два больших недостатка.

Первый — большой вес. Например, мотор номинированный на 2.5 kW будет весить в среднем от 7 кг, а мотор на 6 kW целых 12 кг. Это сильно сказывается на весе готового велосипеда. Кроме того, размещение тяжёлого мотора в заднем колесе смещает назад центр тяжести (велосипед становится неудобно носить, совершать на нём трюки / прыгать), а также увеличивает “неподрессоренную массу” колеса, что в худшую сторону сказывается на его живучести, повышая требования к прочности обода, толщине спиц. В связи с этим колёса с тяжёлыми директ-драйвами часто спицуются в мото-обод, т.к. подобрать велосипедные обода нужной прочности сложно.

Второй недостаток — низкий КПД при езде на низких оборотах. Например, при езде в горку, по грязи, песку или бездорожью, где разогнаться не получается, такой мотор будет сильно перегреваться. Например, при езде в горку 20% сферический мотор direct drive на 6 кВт будет работать примерно на 20% своего КПД, а 80% будет уходить в тепло. В таком режиме мощный мотор-колесо может перегреться и сгореть за пару минут, если его вовремя не отключить (обычно реализуют автоматическое отключение мотора по сигналу с термодатчика). Что неудивительно: при слабом теплоотводе в замкнутом пространстве мотора и работе в режиме низкого КПД обмотки нагреваются со скоростью мощного электрического чайника (4.8 кВт в нагрев в нашем примере с 6 кВт мотором). Впрочем, чтобы “чайник” нагревался медленнее, в него можно «налить воды» — отдельные энтузиасты решают проблему с помощью водяного охлаждения.


Редукторные (geared) мотор-колёса
Содержат встроенный планетарный редуктор, обычно имеющий передаточное число 5:1. Имеют меньший вес при той же мощности, больший КПД “на низах” по сравнению с безредукторными моторами. Однако, механически менее надёжны (больше движущихся механический частей) и не поддерживают рекуперативное торможение. Но, главное, серийно не выпускаются для мощностей больше 1000 Вт.

Центральные моторы (middrive)
Миддрайвы, как следует из их названия — это внешний привод с высокооборотистым электромотором, устанавливаемый как правило в районе кареточного узла, передающий усилие через систему цепей, шестерен или ремней. Позволяют добиться наилучшего соотношения мощность-вес (чем выше обороты электромотора, тем более лёгким его можно сделать при той же мощности). Например, авиамодельные двигатели при мощности 6 кВт могут весить лишь чуть более килограмма:

Для сравнения, мотор-колёса direct-drive той же номинальной мощности (Cromotor, Crystalite, Quanshun) весят 12 (!) кг. Также расположение мотора ближе к центральной части велосипеда даёт более правильную развесовку, позволяя использовать такие велосипеды в том числе для прыжков и трюков. Могут работать в оптимальных режимах даже на крутых склонах и глубокой грязи.

Однако, мощность серийных центральных моторов для электровелосипедов обычно ограничивается 500 Вт. Наиболее мощное решение, доступное на данный момент — набор от Cyclone на 1500 Вт:

Более мощные решения на базе центральных моторов собираются энтузиастами самостоятельно, серийных готовых предложений нет. При у создателей таких мощных байков этом возникает ряд технических задач.

Редукция. Для высокооборотисных моторов для снижения оборотов (с нескольких тысяч до 500-700) необходимо применять редуктор (готовых специализированных редукторов нет, каждый изобретает сам) либо цепную / ременную передачу с высоким передаточным отношением (изготавливая самостоятельно звёзды нужного диаметра).
UPD: Впрочем, решения начинают появляться.
Передача. Для высокомощных двигателей стандартная цепь от многоскоростных горных велосипедов не подходит — она попросту порвётся или будет изнашиваться очень быстро. Необходимо использовать широкую прочную цепь для односкоростных велосипедов BMX, цепь от мопеда или минибайка или высокопрочный ремень. А это часто ведёт к необходимости изготовления нестандартных шестерёнок, втулок и обгонной муфты.

Охлаждение. Компактные высокооборотистые моторы (часто в качестве миддрайвов применяют авиамодельные двигатели, рассчитанные на эксплуатации в условиях очень интенсивного обдува воздухом), при использовании на электровелосипедах требуют отдельного подхода к охлаждению: принудительного обдува, установки радиатора, обработки обмоток теплопроводным составом для лучшего отвода тепла и т.п.
Переключение скоростей. Если для передачи таки используется велосипедная цепь и стандартная велосипедная кассета для переключении передач, то при переключении под высокой нагрузкой кассета очень быстро придёт в негодность. Не сильно спасают положение и планетарные втулки, лишь некоторые из которых способны переключаться под нагрузкой. Более живучий вариант — вариаторные втулки NuVinchi, позволяющие плавно менять передаточное соотношение. Другая проблема — в городском цикле постоянное ручное переключение скоростей неудобно, нужно следить не только за ручкой газа, но и за ручкой переключения передач, что снижает простоту и удобство управления электровелосипедом. Выходом здесь могут являться автоматические планетарные / вариаторные втулки, появившиеся в последнее время. Тем не менее в мощных (от 2 кВт) велосипедах с центральным мотором от переключения передач часто отказываются, что упрощает конструкцию и управление, благо выскокооборотистый синхронный двигатель с редукцией позволяет выдавать высокий момент на любой скорости.

А ещё восокооборотистые двигатели, редукторы и цепные передачи шумят.

Тем не менее, благодаря своим преимуществам, центральные моторы имеют огромный потенциал и всё чаще будут использоваться в мощных электровелосипедах по мере появления готовых узлов и решений. Пока, тем не менее, мощные миддрайвы остаются уделом отдельных энтузиастов или фирм, создающих индивидуальные решения под себя.


Вело-компоненты


Велосипедные компоненты для заряженного байка также испытывают повышенные нагрузки и требуют внимательного подбора.
Прочные колёса

Для мотор-колёс нужен усиленный обод (обычный может смяться от увеличенной нагрузки на колесо, высокой скорости и “колдобин” на дорогах), более толстые спицы. Зачастую с тяжёлыми мотор-колёсами применяют мото-обод.


Мощные и износостойкие тормозаДля оттормаживания тяжёлого велосипеда на высоких скоростях нужны хорошие гидравлические тормоза с увеличенным диаметром диска и большим ресурсом колодок.
Фактически специализированных тормозов для мощных электровелосипедов не существует или они только начинают появляться. Поэтому используются либо обычные тормоза, с трудом справляющиеся с нагрузкой и быстро изнашивающиеся, либо наиболее мощные тормоза для вело-даунхилла, которые очень дороги. Также можно использовать тормоза от минибайка, самостоятельно приспосабливая их к велосипедным стандартам (изготавливая переходники для крепления тормозной машинки, тормозного диска или даже сам тормозной диск).
Усиленные вилки

Велосипедные амортизаторы также испытывают повышенный износ при работе на больших скоростях при увеличенном весе аппарата. Для наиболее мощных и тяжёлых электровелосипедов единственным подходящим по прочности выбором являются двухкоронные вилки для даунхилла; однако, предназначенные для отработки очень больших неровностей, они слишком мягкие для езды по асфальту.


* * *

Таким образом, класс мощных электровелосипедов требует особого внимания к компонентам, многие из которых слишком дороги или требуют доработки. Специализированных компонентов для байков, стоящих посередине между велосипедом, мопедом и мотоциклом, либо не существует, либо они только начинают производиться. Это создаёт определённые сложности, но также и открывает простор для творчества.

Транспорт или развлечение?


Тем не менее, мы верим, что мощный электровелосипед — персональный транспорт будущего, который будет набирать популярность. Обладая всеми практическими достоинствами и скоростью скутера, он более универсальный и проходимый, маневренный, бесшумный, экологичный, дешёвый в эксплуатации. Электровелосипед можно хранить дома, для него не нужен гараж или охраняемая стоянка, как для мотоцикла или скутера, который опасно оставлять на ночь на улице.

Однако это не только практичный транспорт, это ещё и прекрасный способ проведения досуга: катание на скоростном бесшумном байке по пересечённой местности в режиме «эндуро» — нескончаемый источник адреналина. Также, в отличие от скутера или мотоцикла, который с наступлением холодов ставится в гараж, на электробайке можно безопасно кататься зимой — доступен большой выбор зимних шипованных велосипедных покрышек. Катание на Зимнем электробайке — это непередаваемые ощущения и совершенно новое развлечение, которое, я уверен, получит со временем заслуженную популярность.

PS. Фото байков и производственного процесса, не вошедшие в статью, можно посмотреть тут и тут.



Надеемся, что приведенная история не только вдохновит читателей обзавестись электровелосипедом, но и придаст уверенности в том, что создать собственный материальный продукт в свободное время — совершенно реально.

Мотор-колесо для велосипеда своими руками

Мотор-колесо для велосипеда фото

Но передвижение на мускульной тяге часто бывает утомительным, особенно при поездках на большие дистанции и во время крутых или затяжных подъемов. В таких случаях неоценимую помощь оказывает установленный на велосипед электродвигатель.

В продаже представлен широкий ассортимент такого оборудования, но некоторые изобретатели идут дальше и решают сделать мотор-колесо для велосипеда своими руками. Для реализации таких идей, кроме знаний и навыков в сфере механики и электротехники, надо иметь:

  1. Колесо диаметром от 20 до 28» – новое или б/у, но обязательно в безупречном состоянии – отлично отрегулированное на спицах и не выписывающее «восьмерок» на ходу.
  2. Аккумуляторную батарею и чехол или сумку для ее хранения.
  3. Регулятор скорости.
  4. Контроллер – плату, обеспечивающую корректную работу мотор-колеса.
  5. Комплект предохранителей и провода.
  6. Инструменты, оборудование и материалы для изготовления электродвигателя.

Как сделать электроколесо на велосипед?

Электроколесо на велосипед фото

Чтобы браться за изготовление мотор-колеса в домашних условиях, необходимо досконально разбираться в принципе его работы. Бесколлекторный электродвигатель постоянного тока заспицовывается в обод и может устанавливаться вместо переднего или заднего колеса (или одновременно по электродвигателю вместо 2-х колес). Мощность таких электромоторов может составлять и 250, и 1000 Вт – в зависимости от того, какие скоростные и тяговые характеристики вам нужны.

При желании использовать самодельное мотор-колесо для велосипеда очень важно правильно рассчитать все узлы, иначе велик риск затиров и заклинивания электродвигателя, разрушения деталей и выхода из строя всего электровелосипеда. Поэтому перед началом сборки необходимо выяснить подходящие параметры создаваемого устройства – рассчитать его мощность, развиваемую скорость, рабочее напряжение.

Также важно определиться с параметрами колеса, на которое будет устанавливаться электродвигатель. Когда схема мотор-колеса своими руками разработана, и есть в наличии все детали для ее реализации, можно приступать к сборке. При соединении электрических компонентов важно обеспечить качественную изоляцию соединяющих их проводов. Также необходимо защитить механизмы электродвигателя от воздействия негативных факторов – песка, пыли, грязи и пр.

Рекомендации по самостоятельной сборке мотор-колеса

  1. Если вы планируете сделать мотор-колесо самому, обратите внимание на следующие рекомендации:
  2. При сборке можно использовать б/у детали, если они исправны и подходят вам по размерам и характеристикам.
  3. Важно убедиться в качестве и прочности используемых материалов, а также в соответствии проектируемого электродвигателя по мощности и оборотам – от качества комплектующих зависит износоустойчивость и энергопотребление всей конструкции.
  4. Необходимо выполнить предельно точный расчет прочности, а новые компоненты – прикатать, чтобы снизить риск непредвиденной поломки.
  5. Перед изготовлением мотор-колеса рекомендуется просчитать экономическую целесообразность его создания. Не исключено, что разработанный вами электромотор окажется дороже покупного варианта, будет уступать его по техническим характеристикам и эстетическим свойствам.

Создание электромотора

Купить или сделать самому?

Вопрос о целесообразности собственноручного создания электромотора спорный – у большинства велосипедистов идея самостоятельно мастерить электромотор вызывает по меньшей мере недоумение. Ведь в продаже представлена масса надежных моделей различной мощности, в т.ч. – в готовых наборах со всеми компонентами, необходимыми для оснащения велосипеда электротягой. Но все же некоторые умельцы отчаянно стремятся к разработке собственных электромоторов.

Если вы уверены в своих силах и в том, что сможете правильно произвести расчеты на надежность, прочность и безопасность, имеете все необходимые детали и владеете навыками сборки электромоторов, смело принимайтесь за дело и выкладывайте в сеть видео «сделай мотор-колесо сам». Но в большинстве случаев гораздо проще и безопаснее использовать готовый набор для электрификации велосипеда, к тому же его можно подобрать в полном соответствии со своими потребностями.

Подробнее о выборе мотор-колеса читайте в нашем предыдущем материале.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *