Как сделать электровелосипед из обычного велосипеда? Как сделать электровелосипед своими руками из недорогого комплекта Как самому сделать электровелосипед в домашних условиях.

Переоборудовать велосипед в электрический можно двумя способами. Покупные детали, несомненно, смотрятся эффектнее, да и компоновка получится настолько плотная, что визуально каких-либо изменений в конструкции будет практически незаметно. И все-таки изготовление электровелосипеда своими руками дает множество преимуществ, в том числе, и в плане его ремонтопригодности. Главное, понять, что из подручных материалов можно использовать и как правильно произвести сборку.

Выбор комплектующих для электровелосипеда

Двигатель

Судя по отзывам на форумах, большинство домашних умельцев вполне устраивает двигатель от бытовой стиральной машинки порядка 350 – 400 Вт. Кстати, многие электровелосипеды промышленного изготовления, например, Wellness HUSKY (цена в пределах 51 000 рублей), оснащены именно такими движками. Главное, правильно подобрать тип электромотора. Коллекторный двигатель в равной степени хорошо работает от сети и переменного, и постоянного тока.

Погоня за увеличением мощности – дело бесперспективное. Единственное преимущество – повысится тяговое усилие при движении электровелосипеда в гору, а вот скорость вряд ли существенно прибавится.

К слову сказать, в интернете есть самоделки на основе шуруповерта. Данный опыт перенимать не стоит – дело бесперспективное. Кто знает, что это за бытовой электроинструмент, уже понял. Да и цена на батареи к нему «кусается», а срок службы при таком использовании – сезона 2, не больше.

Аккумулятор

Прежде чем выбирать АКБ, следует определиться, для чего именно нужен электровелосипед. Для дальних поездок и емкость батареи должна быть соответствующая. Как поступить? Скомпоновать несколько в батарею или выбрать один, но с большим зарядом? В первом случае усложняется монтаж, так как все элементы придется не только крепить, но и соединять в единую схему эл/питания. Во-втором – значительное увеличение габаритов АКБ. Следовательно, найти для нее место будет совсем не просто. Но с точки зрения удобства комплектации электровелосипеда данный вариант предпочтительнее.

По мнению тех, кто уже собирал электровелосипед своими руками, оптимальные параметры батареи – 48 В (20 А/ч, как минимум) . Под нее и подбирается двигатель (380 Вт). Вполне достаточно, чтобы обеспечить скорость на слабопересеченной местности до 40 км/час. На пару часов заряда хватит. По типу батареи лучшей считается Ni-MH АКБ. Применительно к электровелосипеду ее основные достоинства – большая емкость, повышенный эксплуатационный срок. Да и цена вполне приемлемая.

Если в основном электровелосипед можно собрать из подручных материалов, то батарею следует купить. Изделие на 5 000 мА/ч позволит проехать до 10 км без дозаряда со скоростью 20 км/час. При движении по городу (например, на работу и обратно) вполне достаточно.

Тип передачи

Если двигатель от бытовой техники, то шкив на валу уже есть. Следовательно – передача ременная. Это самое простое решение, так как останется лишь установить аналог на колесе (естественно, заднем). Можно шкив заменить на зубчатый венец. Отлично подходит звездочка серии 52Т. Получится примерно так.

Зарядное устройство

О нем также следует побеспокоиться заранее. Если батарея подобрана, то приобрести соответствующую модель, подходящую по параметрам, несложно.

Особенности сборки электровелосипеда

За основу может быть взята любая модель велосипеда, поэтому расписывать порядок работы в виде пошаговой инструкции бессмысленно. А вот на отдельные нюансы изготовления электровелосипеда своими руками обратить внимание стоит. Все, что будет недосказано, наглядно продемонстрируют иллюстрации.

• Если рама металлическая, то большинство креплений можно сделать сваркой. С алюминиевым или карбоновым вариантом корпуса сложнее, Придется высверливать отверстия и для фиксации составных частей схемы использовать гайки и болты.
• Для экстренной остановки двигатель электровелосипеда придется отключать. Размыкатель эл/цепи удобнее расположить в тормозной рукоятке.
• Оптимальное место для «замка зажигания» – фара. При необходимости в ней же можно поместить и сигнальную кнопку, хотя для электровелосипеда это лишнее. Учитывая небольшую скорость, предупредить пешехода получится и голосом. Да и усложнять схему вряд ли целесообразно, так как звуковой сигнал – один из потребителей электроэнергии. А емкость АКБ не беспредельна.

Чем можно дооснастить электровелосипед

Те, кто разбирается в электро- и радиотехнике, стараются сделать модель более совершенную. Но собрать ее только лишь из подручных материалов не получится – кое-что придется приобретать, а значит, тратить деньги.

• Ваттметр. Он точно покажет, на какое расстояние еще можно рассчитывать, учитывая расход энергии. Это позволит при необходимости поменять планы, скорректировать маршрут передвижения. Целесообразно прибор разместить на руле, чтобы он постоянно был в зоне прямой видимости.
• Контроллер. Есть несколько вариантов таких устройств. Простейшее, служащее всего лишь клеммной коробкой, крепится где угодно. Но многие из них собираются, например, на микросхемах. Независимости от выбранного решения, нужно учитывать, что все радиодетали нуждаются в эффективном охлаждении. И это понятно – эл/ток, проходя по цепи, частично преобразуется в тепловую энергию (из-за внутреннего сопротивления ее элементов). Значит, контроллер желательно расположить на раме так, чтобы он лучше обдувался встречным потоком. Часть краски на этом участке нужно снять, и дополнительно подложить пластину из алюминия, низ которой (в месте касания) покрывается термопастой.

Рано или поздно каждый байкер ненадолго становится «продажным», и, намотав несколько десятков километров за день, начинает малодушно мечтать о средствах «малой механизации» обычного велосипеда. Впрочем, после отдыха эти нескромные желания обычно проходят, и велосипед вновь становится объектом вожделения. Тем не менее, идея сделать электровелосипед своими руками очень популярна и с каждым годом получает более широкое распространение. Расскажем подробнее, как это сделать.

Из области мечты:
На фото экстремальный шестикиловаттный байк, развивающий с места скорость в 60 км\час за три секунды. Пиковая сила тока – 100 ампер на литий-железо-фосфатных аккумуляторах… По заявке производителей, он держит скорость около 60 км\ч на протяжении 40 км. Кудесники обитают здесь: http://www.voltbikes.ru/blog/projects/E-bike-3000W-6000W-lifepo4/

Наши задачи гораздо скромнее. Сразу ограничимся, что не имеется в виду производство электровелосипеда «с нуля», а будет рассказано о том, как выбрать и установить на ваш любимый байк специальный комплект для переделки. После этой переделки электробайк сможет вас выручать в сложной ситуации.

Для чего это вам нужно?

Прежде всего вы должны подумать, для чего будет использоваться велосипед, получивший оснащение в виде электродвигателя. Он станет тяжелее, на нем нельзя будет заниматься кросс-кантри и даунхиллом, потому что центр тяжести системы повышается, вес увеличивается, да к тому же падать на таком байке не стоит. Это может привести к поломке электродвигателя и потребовать его замены.

Как правило, требуется для следующего:

• запаса хода «на всякий случай», при усталости, для резерва. Это очень хорошее решение для велосипедистов-любителей в возрасте, а также для людей, страдающих сердечно-сосудистыми заболеваниями, ожирением. Это позволяет выезжать на спокойные прогулки без опасности выбиться из сил на обратном пути, в том случае, если не получается их правильно рассчитать;
• постоянное использование для подъема в горку, в виде подключения на сложных участках маршрута. Для этого электровелосипед должен иметь возможность движения сразу на двух источниках энергии: мускульной силе и двигателе.

На пересеченной местности электробайк лучше не использовать. Его удел – это проселочные тропинки, асфальтовое покрытие. Также электровелосипед не любит прыжков.

Определяемся с мощностью

Прежде чем заказывать комплект в интернет-магазине, нужно определиться, какое расстояние вы хотите проехать на одной зарядке аккумулятора, с какой средней скоростью, в какие горки можно будет подниматься, сколько будет стоить переделка велосипеда.

Ключевыми факторами будут являться:

• мощность двигателя, который расположен вокруг ступицы колеса (от нее зависит скорость и тяговые качества велосипеда с электроприводом);
• емкость аккумуляторной батареи. От нее зависит время автономного катания и масса дополнительного оборудования, которая обычно не превышает 10-ти килограммов.

Конечно, можно в оценочный перечень включить дополнительные данные, например, число перезарядок батареи (ресурс), время, затраченное на полную зарядку и многие другие показатели.

Многое зависит от массы велосипедиста. Подростку весом 50 кг и грузному мужчине с массой тела в 125 кг, видимо, нужны разные комплекты.

Думаем о будущем

Важно также представить себе, можно ли будет установить выбранную вами модель на ваш велосипед. Будет обидно, если переделать ваш байк не получится и потребуется покупка нового.

Сможете ли вы своими силами сделать эту работу, или нужно искать квалифицированного веломеханика со знанием электротехники, что весьма большой дефицит?

Точно определите, где будет размещаться аккумуляторная батарея, оцените ее габариты, чтобы самодельный электровелосипед был комфортным.

Что входит в комплект

Для того чтобы превратить байк в , вам нужны следующие основные компоненты (они входят в каждый набор):

• мотор-колесо. Это сердце электробайка, электродвигатель. Просто вы меняете одно колесо на другое;
• аккумуляторная батарея;
• крепеж батареи, провода;
• панель управления, или консоль.

Для того чтобы разочарования не были бесконечными, нужно знать, что достаточно быстрая и продолжительная езда возможна только при мощности около 1000 Вт, то есть 1 кВт. Если определяться с ценой, то за мотор-колесо с киловаттным движком в среднем придется отдать 20 тысяч рублей.

Велосипед с электроприводом можно сделать на более емком или менее емком аккумуляторе. Так, батарея емкостью 18 А\ч обойдется в 30 тысяч рублей.

Идеальный, но дорогой вариант – это двигатель в 2000 Вт.

Достаточно интересным и «бюджетным» вариантом может считаться грузовой трехколесный велосипед на автомобильных аккумуляторах. Как известно, один такой аккумулятор имеет емкость в 55 А\ч и может давать очень неплохие результаты. Сделать такой электровелосипед своими руками несложно, гораздо сложнее найти надежный грузовой байк с тележкой для размещения аккумуляторов. Кроме того, велосипед с опорой больше, чем на два колеса, может быть более комфортным для выезда на рыбалку, для велотуризма в пределах «досягаемости» розетки.

Однако в настоящее время уже созданы зарядные устройства, которые могут питать от солнечных батарей, заряжая его во время спуска, а также заряжать на привалах с помощью миниатюрных паровых турбогенераторов, работающих от энергии костра.

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 тормоза

Для 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

Сейчас среди людей, отдающим предпочтение велосипеду, как средству передвижения, становится популярным устанавливать электромоторы. Ведь они значительно облегчают езду. Электромотор для велосипеда можно собрать и установить своими руками.

Описание

Данное приспособление для велосипедов бывает нескольких видов:

• мотор-колесо;
• подвесной двигатель;
• двигатель на фрикционной передаче.

Так же как и машины, велосипеды с мотором могут быть:

• переднеприводными;
• заднеприводными;
• полноприводными.

Мотор-колесо

Этот двигатель имеет множество плюсов, что и привело его к популярности среди велолюбителей:

1. Простое монтирование и снятие мотора. Не требующие особых навыков.
2. Возможность установки на обычный велосипед.
3. Есть возможность создания как переднеприводной, так и полноприводной модели.
4. Приспособление практически не заметно и имеет вид обычной ступицы.

Мощность такого двигателя может быть от 150 до 2000 Вт. От этого показателя зависит, какой нужно устанавливать мотор. С напряжением от 24 до 48 В. Так в зависимости от выбранных показателей, необходимо подбирать подходящий аккумулятор.

Справка! С таким двигателем велосипед сможет развивать скорость до 70 км/час. При этом заряда в среднем хватит на 50–60 км. При поднятии в гору, показатели снижаются.

Недостатки:

• увеличение веса велосипеда;
• возможно понадобится установка усиленной вилки;
• ограничения по мощности привода.

Подвесной двигатель

Данный вид двигателя является самостоятельной деталью, крепящийся к нижней части рамы велосипеда. Обязательным условием при монтаже является необходимость установки защитного кожуха для мотора.

Двигатель передает усилия через цепную передачу на заднюю звезду велосипеда. Питание двигателя осуществляется при помощи аккумуляторной батареи.

1. Наличие ступенчатого переключателя передач.
2. Более эффективен и экономичен.
3. Увеличенные скоростные показатели. Велосипед с таким электродвигателем может развивать скорость до 120 км/ч.
4. Возможность установки практически на любой велосипед.

1. Могут возникнуть сложности с установкой.
2. Шумная работа двигателя.
3. Рама велосипеда должна быть крепкой, чтобы выдержать громоздкую конструкцию.
4. Увеличение веса велосипеда после установки такого мотора.

Двигатель на фрикционной передаче

Данный вид двигателя очень просто устанавливается, для этого даже нет необходимости разбирать велосипед. Принцип действия: крутящий момент от электромотора идет напрямую к колесу. Но данный вид имеет больше минусов чем плюсов.

1. Легкость установки.

1. Низкая производительность.
2. Быстрый износ колес.
3. В дождь работа двигателя ухудшается.

Самостоятельное изготовление

Самостоятельно смастерить электродвигатель очень сложно. При этом возможно два варианта:

1. Снять двигатель с электроприбора (бензопилы, стиральной машины, газонокосилки и так далее).
2. Приобрести комплект для электромотора.

Двигатель с электроприбора

Изначально для этого нужно найти, где взять мотор. И это не так уж и легко. В основном электроприборы рассчитаны на напряжение 220 В. А это означает, что для того чтобы привести такой механизм в действие потребуется аккумулятор большой мощности. А это, в свою очередь, очень утяжелит велосипед.

Так же может сложиться прямо противоположная ситуация. Например, вы взяли мотор с газонокосилки. Он может оказаться слишком слабым для того, чтобы хотя бы сдвинуть с места ваш велосипед.

Это значит, что самостоятельно изготовить электродвигатель можно, но это достаточно затратный по времени процесс. Нужно учесть множество факторов при подборе оборудования.

Комплект для электромотора

Если же вы не хотите приобретать уже готовый комплект для усовершенствования транспортного средства, вы можете купить отдельные детали и создать электродвигатель своими руками. Для этого вам необходимы:

• контроллер;
• двигатель;
• батареи и зарядное устройство к ним.

Для электродвигателя можно использовать такие батареи:

1. Никель-металлогидридные.
2. Литий-ионные.

Крепиться батареи могут:

1. В специально отведенный контейнер.
2. На раме и в ее отсеках.

Так же вы можете приобрести детали усовершенствования. Например, индикатор степени заряда батареи, который так же оповестит вас о скорости движения и о силе нажатия на педаль газа.

Как установить?

Если вы все-таки решили приобрести готовый электромотор и самостоятельно его установить. То лучше купить мотор-колесо, так как он имеет хорошие показатели и не возникнет сложностей при установке. Данный движок можно устанавливать как на переднее, так и на заднее колесо. Самым распространенным вариантом является второй его и рассмотрим.

Важно! При покупке комплекта, главное точно подобрать размер мотора-колеса под вилку велосипеда.

Если все правильно подобрано, можно приступать к установке:

1. Для начала снимите заднее колесо.
2. Установите мотор-колесо приводом налево, а звездами вправо.
3. Смонтируйте всю схему, но не сильно фиксируйте.
4. Подключите провод согласно схемы.
5. Установите цепь и займитесь центровкой мотора.
6. Если в мотор колесе отсутствуют заметные биения, зафиксируйте его.
7. Далее надежно зафиксируйте все детали и выполните изоляцию всех проводов.
8. Проверьте работу усовершенствованного агрегата и все готово.

Справка! Если у вас возникли какие то проблемы при монтаже электродвигателя, лучше обратитесь в службу поддержки. Это спасет вас от поломки всей системы.

Если замена колеса не входила в ваши планы, то лучше отдайте свое предпочтение подвесному движку. Установка несколько сложнее чем в предыдущем варианте.

Вкратце монтаж подвесного двигателя происходит так:

1. Нужно снять заднее колесо.
2. Соединить между собой цепь и двигатель.
3. Установить: моторный блок; аккумулятор; блок управления и регулировочные ручки.
4. Соединить все элементы набора между собой.
5. После этого, проверьте правильность и надежность установленных элементов, а также работу агрегата. При малой мощности двигателя, может потребоваться стимуляция движения педалями.

Электромотор для велосипеда может значительно облегчить ваше передвижение, особенно если данный вид транспорта для вас основной. При эксплуатации этот прибор не принесет особых хлопот. Главной вашей задачей будет контроль уровня заряда батареи и предотвращение попадания чрезмерной влаги в мотор.

• Вход
• Регистрация

Самое главное для меня, это отсутствие регистрации электровелосипедов с мощностью до 250 ватт, свыше, как мы знаем, приравниваются к мопедам со всеми правилами и сборами. Не то чтобы я против сборов, транспортных налогов и прочих проявлений государства, но когда ты не можешь себе объяснить, почему дорогие машины депутатов, ездят по разбитым дорогам города, ты хочешь хоть как то им помочь. Например, если многие пересядут на электротранспорт, то пробок станет меньше, экология начнет восстанавливаться и у городского жителя перестанет кружиться голова в лесу, от передозировки кислорода. Мы постоянно думаем, что это будет не снами, что на наш век хватит, что глобальные изменения это где-то далеко и не про нас, но когда тебе в средней полосе некуда сходить порыбачить, потому что рыбы нет, а твои дети при виде коровы кричат как в музее, начинаешь задумываться «А хватит ли?»

Данный электровелосипед сделан из обычного с помощью китайского сайта аллиэспресс, не все товары приходили вовремя и были вообще отправлены, но деньги потеряны не были, только время и нервы.

На начальной стадии нужно определиться, какой велосипед Вы хотите собрать? Это может быть как в нашем случае минимальный помощник с небольшим весом, ценой до 20 т.р. И дальностью хода около 20 км на одной зарядке, чего и удалось добиться.

Очень сильно скорость велосипеда зависит от напряжения электродвигателя и соответственно аккумулятора. В нашем случае это 36 вольт.

Ресурс, мощность, форма и крепление аккумулятора зависят так же от личных предпочтений, чем больше АКБ, тем дальше на нем можно уехать, но и весит он больше, а значит и заряжается дольше.

Один из способов немного сэкономить, это покупать не комплект, а все по отдельности, мотор колесо, АКБ, контроллер и управление, но здесь стоит помнить, что возможно придется помучатся с подгонкой разъемов и немного «покустарить».

Подводя итоги данного проекта, можно смело сказать, что он удался и каждый новый электровелосипед - это небольшая победа в экологической войне с нефтяными магнатами и будем надеется, что наши чиновники будут думать о будущем своих детей и экологии страны, прежде чем принимать очередной пакет поправок в ПДД.

Всем удачи на дорогах!