Электровелосипед своими руками

самодельный электровелосипед

Переоборудование велосипеда или как сделать электровелосипед своими руками с дальностью поездки на одной 2-х часовой зарядке — 25 км.

Самодельный электровелосипед по сути самое экономичное средство передвижения, нет расходов на топливо, права и страховка не нужны и пробки на дорогах ему не страшны. В этой статье описан процесс переоборудования велосипеда в электротранспортное средство.

Прежде всего технические характеристики велосипеда:

  • Электродвигатель – 48V (380 Вт).
  • Аккумулятор литиевый на 48 V (10А).
  • Время зарядки аккумулятора – 2 часа.
  • Максимальная скорость – 40 км/ч.
  • Дальность поездки на одном заряде – 25 км.

На eBay был куплен комплект для переоборудования, сам комплект состоит из комплектующих:

  • Велосипедное колесо, в ступицу которого вмонтирован электродвигатель на 48V.
  • Контроллер.
  • Датчик движения педалей.
  • Рукоятка газа.
  • Рукоятка тормоза.
  • Фара с вмонтированным замком зажигания.
  • Сумки для батареи.
  • Сама батарея в комплекте не идёт и покупалась отдельно.

Аккумулятор.

Литиевый аккумулятор покупался отдельно от комплекта, рассчитан на 1500 циклов заряд-разряд (до начала снижения мощности) с зарядным устройством.

Электровелосипед своими руками«>

В продаже есть батареи мощностью 250, 380, 500, 1000 Вт и более. Для электровелосипеда желательно брать не менее 380 Вт, если взять по мощнее, то велосипед будет лучше тянуть на подъёмах и скорость увеличится. С 1000 ватной батареей скорость будет 45 — 50 км/ч.

Этот аккумулятор весит 8 кг и рассчитан на 10 А, его заряда хватит на 25 км, если взять на 20А, то пробег на одном заряде будет 45 – 50 км, но вес такой батареи 16 кг, что довольно много.

Батарея вместе с зарядным устройством помещается в сумку чехол на багажнике.

Электровелосипед своими руками«>

Двигатель.

Электродвигатель уже встроен в ступицу велосипедного колеса, продаётся в комплекте с колесом. Колесо нужно выбирать по размерам под велосипед, чаще всего это 26 размер.


Электровелосипед своими руками«>

При монтаже колеса, кабель должен выходить из ступицы с левой стороны, тогда колесо будет вращаться вперёд.

Во время монтажа колесо крутить не стоит, при вращении электродвигатель вырабатывает электричество и между силовым кабелем и проводами датчиков может проскочить искра, что сразу выведет датчик из строя.

При монтаже колеса пришлось немного подточить посадочное место на вилке велосипеда.

Контроллер.

Контроллер регулирует обороты электродвигателя, принимает сигнал от ручки газа, защищает двигатель от перегрузок. Устройство имеет небольшой алюминиевый корпус, его можно закрепить на нижней балке рамы.

Электровелосипед своими руками«>

Интересная особенность, в некоторых странах действует ограничение скорости для электровелосипедов 25 км/ч и в контроллере может быть блокировка, ограничитель скорости, по сути это провод, который нужно просто разомкнуть.

Электровелосипед своими руками«>


sam-stroitel.com

Все детство я провел за рулем двухколесного транспорта: велосипеды, мопеды, мотоциклы… Но с последними в итоге связана очень неприятная история, отчего я 15 лет не садился за руль мотоциклов. Но у нас настолько красивая местность, что хочется иметь возможность в любой момент выехать из дома с квадрокоптером в рюкзаке и поснимать красивый закат, или цветущее поле маков…

Купил я полтора года назад эндуро мотоцикл для этих целей. Думал, что пойду, сдам вождение и открою категорию А, т к B и C у меня имеются, а на момент сдачи на права в ГАИ не было мотоцикла, поэтому я остался без категории. Но оказывается теперь нужно учиться в мотошколе заново. Черт с ним, отучился. Повез мотоцикл ставить на учет, а ни одна страховая компания не делает страховку на мот, даже те, что при МРЕО. Тогда даже на машину было почти невозможно сделать ОСАГО — очереди по месяцу… В общем смысла ставить на учет нет. Психанул, продал к чертям этот мотоцикл и решил собрать себе электровелосипед.

Вышло не все так гладко и быстро, как я планировал. Сначала комплект мотора, звезд, контроллера, фривиллы и прочие комплектующие из Китая и Тайваня ждал 2 месяца. 160 батарей Samsung INR18650 35E заказал напрямую с завода и тоже ждал примерно такой-же срок. Затем оказалось, что купленный мной DH велосипед Mobgoose Pinn’r с подвижной кареткой не подходит для установки кареточного двигателя, т к у него задняя подвеска с подвижным кареточным узлом. Пришлось его продавать и покупать другой. В этот раз с помощью друга в Москве удалось урвать Giant Trance X2 2011 в идеальном состоянии с пробегом всего 240 км на топовых комплектующих!


Но и тут оказалась засада… Каретку и систему с фривиллом я заказал под резьбовую каретку 83мм, а на новом велосипеде вообще Press Fit BB41-71. Сколько не искал информации, в том числе по иностранным форумам, на такой байк не существует адаптеров под резьбу. Пришлось советоваться с инженерами на машиностроительном заводе и там же вытачивать проставки из латуни на ЧПУ станке. Но появилась другая проблема — ось теперь стала слишком узкой для моей каретки 93мм… Пришлось пилить ось пополам, вытачивать соединительную удлинительную деталь, прессовать ее и варить аргоном, т к точить новую ось не берутся даже на заводе, а готовой такой длины не существует в природе…

После этого я собрал батареи в пак по форме рамы с помощью пластиковых квадратиков- конструктора. Купил никелевую пластину для сварки, взял у друга контактную сварку, но вовремя понял, что никель по просту не выдержит 40А… Решил сделать по принципу теслы, дополнительно обезопасить себя. Батарея у меня состоит из 16 последовательно соединенных ячеек для нужного мне напряжения 67,2 вольта. А каждая ячейка состоит из 10 параллельно соединенных батарей 18650 для увеличения емкости, то есть 3500 Mah умноженное на 10, получаем 35 Ач. Расчитал толщину сечения медных шин под мою нагрузку- вышло 6 мм2 и толщину усов- 0,5мм2. С каждой батареечке в пике у меня будет сниматься 4А, что позволит батареям не греться и прожить очень долго. А если случится внутреннее замыкание батареи, то перегорит ус, который выдерживает не более 12-15А. И батарея останется целой.


Думаю что многие, кто касался темы электровелосипедов, сразу думают о неком подобии мотоцикла с мощным мотор-колесом с прямым приводом. Но я живу в горной местности, а значит мне нужен велосипед с правильной центральной развесовкой, без "гири" в колесе для нормальной работы подвески и с возможностью переключать передачи для затяжных и крутых подъемов. Так как звезда на моторе и звезда на каретке стоят на обгонных муфтах, я могу ездить на нем как на обычном велосипеде, при этом мотор не крутится, не нужно прилагать дополнительных усилий, сохраняется накат, но отсутствует рекуперация — при торможении батарея не заряжается, но мне это и не нужно. Емкости моей батареи при неспешной езде может хватить на 150 км. А полностью заряжается она за 6 часов.

К сожалению, китайская плата защиты и балансировки батареи BMS пришла бракованной. Заказал новую смарт-бмс с двумя термодатчиками, с бортовым компьютером (с экраном), на котором будет показываться напряжение каждой ячейки, скорость, текущий расход, остаток емкости батареи. И при этом плата будет балансировать ячейки при заряде и отключать подачу электричества при просаживании батареи ниже определенного порога, чтобы ячейки не теряли емкость. Также на плате есть блютус контроллер для управления и контроля с помощью смартфона.


В планах на ближайшее будущее вместо многозвездочной кассеты сзади установить планетарную втулку shimano alfine на 8 передач и BMX цепь, т к с такой мощностью кассета и обычная MTB цепь долго жить не будет. Велосипед на пониженных передачах постоянно пытается опрокинуть, встает на дыбы, даже если вес райдера находится спереди. Акселератором приходится работать очень плавно.

Вот небольшой видеоотчет о сегодняшних первых тестах. Проехал 32 км, не полностью заряженная батарея с 65 вольт потеряла заряд до 61 вольта. Безопасное для батареи напряжение 54-55 вольт. Легко можно держаться в городском потоке со скоростью 60 кмч.

P.S. не ругайте за маневры, все было безопасно и без помех автомобилям. А вот некоторые водители типа черной приоры на видео не считают велосипед за транспортное средство… Буду привыкать ездить спокойно и не мешаться транспорту.

www.drive2.ru

UPD. Рама не должна быть из композитных материалов вроде карбона, т.к. она должна быть монолитной и без повреждений для сохранения прочности. В противном случае рама может лопнуть. Не рекомендуется также использование алюминиевых рам. Лучше всего использовать как у меня стальную раму.

Изготовление (механика)

Переходные втулки тоже не обычные. У них значительно больше диаметр плоскостей, куда крепятся спицы. Это позволило прикрепить их к алюминиевым профилям. Для этого дырки под спицы немного рассверливаем под винты M3.


Изготовление (механика)

Шкивы для ремней имеют больший внутренний диаметра, чем диаметр резьбы переходной втулки, поэтому для исключения неточной установки шкивов я наматывал на резьбу втулки изоленту слой за слоем до диаметра отверстия шкива, а для фиксации под гайки использовал шайбы диаметром 30 мм.

Изготовление (механика)

В принципе, можно использовать одно передаточное звено клиноременной передачи. Запаса мощности двигателя хватит для езды по прямым дорогам и небольшим склонам. Но для уверенной езды по песку и в горки лучше использовать два звена. Каждое звено имеет кратность около 2x. Тем самым увеличивая в 2 раза передаваемый на колесо крутящий момент.

Изготовление (электрика, электроника)

Контроллер двигателя я прикрепил с помощью стяжек к одному из алюминиевых профилей, прикрепленных к раме, используя для лучшего контакта термопасту. Это позволяет лучше отводить тепло от контроллера и в процессе езды чувствуется как профиль и рама в окрестности контроллера нагреваются. С другой стороны контроллера, где установлен его радиатор, я аккуратно срезал ножом термоусадку и пристроил маленький вентилятор от старого процессора Intel 586. Хотя, по опыту эксплуатации он оказался не нужным.


Изготовление (электрика, электроника)

 

Изготовление (электрика, электроника)

Для управления мощностью двигателя я использовал серво-тестер, переведенный в ручной режим управления. Для питания серво-тестера и вентилятора охлаждения используется микросхема L7805 (КРЕН5А).

Изготовление (электрика, электроника)

Поначалу, я отпаял с серво-тестера переменный резистор и поместил его рядом с правой рукояткой на руле. Оказалось, что такой способ плавной регулировки мощности имеет свои недостатки. Особенно неудобно им пользоваться в экстремальных ситуациях, когда приходится резко тормозить, когда рука перемещается на рычаг тормоза, а двигатель продолжает выдавать крутящий момент на тормозящее или даже блокированное колесо.


Поэтому, я упростил схему и сделал миниатюрную герконовую кнопку “газ в пол” (без фиксации) под большой палец правой руки, при нажатии на которую, двигатель начинает выдавать максимальную мощность. Для исключения резких рывков поставил на вход серво-тестера делитель напряжения на двух резисторах и конденсатор на 100 мкФ. Тем самым обеспечил плавное увеличение и уменьшение оборотов двигателя при нажатии и отпускании кнопки “газ в пол” примерно за 0,5 – 0,7 секунды.

Изготовление (электрика, электроника)

На руль поставил ваттметр для контроля напряжения аккумулятора и измерения “расхода” запасенной в аккумуляторе емкости. Аккумулятор расположен в застегивающейся на молнию подседельной сумке. Тем самым убил двух зайцев – аккумулятор легко снимается для подзарядки и во время эксплуатации находится в замкнутом кожухе безопасности, на случай нештатного выхода из строя.

Изготовление (электрика, электроника)

 

Изготовление (электрика, электроника)


На левую рукоятку на руле поставил герконовую кнопку (без фиксации) для звукового сигнала отпугивания пешеходов. В качестве сигнала применил пьезокристаллическую автомобильную сирену — свистелку. Она вполне нормально себя чувствует при кратковременной работе на напряжении 22 В (аккумулятор 6s). Только громче чем на 12 В.

Итоги

Опишу несколько преимуществ и недостатков примененных решений. По порядку.

Цепная передача на заднее колесо имеет довольно длинный пробег, что приводит к слету цепи с фривила при движении по ухабистой дороге. Для избегания этого пришлось городить некое подобие направителя цепи перед фривилом из куска алюминиевой полоски и пластикового ролика. Так как цепь при движении бьется об него это создает неприятный громкий стучащий звук. По хорошему надо ставить натяжитель или успокоитель цепи перед фривилом, но пока не придумал как.

Крепление задней ведомой звезды к колесу не самое надежное. Есть вероятность повреждения спиц или соскакивания крепления звезды со спиц. Такое один раз уже было, когда я применял обычные гайки. После этого я поставил “ушастые гайки” и автоконтргайки. Текущую втулку лучше поменять на втулку с креплением для дискового тормоза и большую звезду посадить на его место. Но т.к. диаметр звезды гораздо больше дискового тормоза, я не уверен, что расстояния до рамы хватит для свободного вращения.

modelist-konstruktor.com

Из чего состоит электровелосипед

Электромотор — его сердце. Контроллер — его мозг. Аккумулятор — еда. Ручка газа регулирует подачу напряжения на двигатель. Датчик тормоза ставится опционально, если есть рекуператор энергии. На дисплей можно вывести рабочее напряжение, заряд батареи, текущую скорость и так далее. Но электровелосипед можно собрать и без него, потому что основной параметр заряда батареи дублируется на аккумуляторе.

Еще одна опция — pass assist, помощник при педалировании. В зависимости от частоты вращения педалей он дозированно подает энергию на электродвигатель. В основном эти помощники работают очень плохо, и большинство людей с опытом езды на электровелосипедах не ставят их вовсе.

Далее мне надо было определиться, какой электровелосипед мне нужен, по каким критериям я буду подбирать основные компоненты.

Требования к электровелосипеду

Во-первых, мне нужен был запас хода около 50 километров — это дорога от дома до работы и обратно. Для меня было важно, чтобы велосипед был легким, чтобы я мог спокойно запихнуть его в машину, перевезти в общественном транспорте и занести в квартиру. Не менее важен был и внешний вид, чтобы из велосипеда не торчали провода, чтобы он выглядел аккуратно.

Многие электровелосипеды делают излишне быстрыми. Я для себя определил, что он должен ездить чуть быстрее, чем если бы на нем крутил педали обычный велосипедист. Наконец, общая стоимость велосипеда обязательно должна была быть низкой.

Выбор мотора

Моторы для электровелосипедов можно условно разделить на три категории:

  • малой мощности, способные разогнать велосипед до 40 км/ч;
  • средней мощности — до 60 км/ч;
  • высокой мощности, когда велосипед летит со скоростью до 100 км/ч и выше.

Какие типы моторов применяются на велосипедах?

Кареточный ставится на каретку педалей. Этот тип моторов довольно сложный, у них имеется обгонная муфта, но при этом есть большой недостаток — мотор дает дополнительную нагрузку на весь цепной привод, из-за чего очень быстро изнашиваются звездочки и цепь. Второй недостаток — высокая стоимость: за китайскую версию просят от 30 тысяч рублей.

Мотор прямого хода довольно громоздкий и тяжелый. Такие моторы относятся к категориям средней и высокой мощности. Единственное преимущество — долговечность из-за отсутствия шестеренок. Цена — от 15 тысяч рублей в зависимости от мощности. Из недостатков: на малых оборотах мотор имеет слабый крутящий момент.

Редукторный мотор. Внутри него установлен планетарный редуктор с шестернями, он очень легкий и компактный. Цена ниже, чем на остальные. Такие моторы относятся к категории малой мощности

Я решил, что мне вполне хватит скорости до 40 км/ч, поэтому выбрал редукторный мотор.

Выбор привода

Редукторные моторы часто устанавливаются на передний привод. Это самый простой способ установки, трудозатраты минимальны. Но, поскольку нагрузка на переднюю ось велосипеда невелика, очень часто возникает пробуксовка переднего колеса, ухудшается маневренность, при этом колесо может пойти юзом, что приведет к потере равновесия.

Задний привод — классический вариант. Основная нагрузка в велосипеде приходится на заднюю ось, и все недостатки переднего привода сразу исключаются.

Можно сделать и полный привод, когда ставится два мотора. Так делают для езды по бездорожью, снегу, песку, грязи. Но процесс создания полноприводного электровелосипеда очень трудоемкий. Сложнее всего синхронизировать работу моторов, а стоимость всего проекта получается немалой. После взвешивания всех «за» и «против» я выбрал задний привод.

Выбор и размещение аккумулятора

Что касается аккумуляторов, то в электровелосипедах в основном используются два типа аккумуляторных элементов: литий-железо-фосфатные и литий-ионные. Первые довольно крупные, тяжелые и стоят дороже. Зато у вторых ограниченное количество цикла зарядов — порядка 1000 циклов. К тому же литий-ионные аккумуляторы плохо работают при отрицательных температурах.

Для себя я все же выбрал литий-ионные, потому что их очень удобно укладывать в различные корпуса, в то время как литий-железо-фосфатные в основном собирают в кубышки, которые проблематично установить на велосипед.

Есть три места для размещения аккумулятора:

  • На багажник. Этот вариант плох тем, что возникает дополнительная нагрузка на заднюю ось, которая и так достаточно нагружена. Заодно повышается центр тяжести велосипеда.
  • На подседельный штырь. Нагрузка на оси становится более сбалансированной, но остается проблема высокого центра тяжести.
  • В пространство рамы, в основном на место крепления фляги. Аккумулятор в этом случае размещен максимально низко и между осями велосипеда. Это оптимальное размещение, и я решил на нем остановиться.

Дальше нужно было выбрать характеристики АКБ — в первую очередь рабочее напряжение и емкость. Для маломощных редукторных моторов обычно используют напряжения 24 В, 36 В и 48 В. Я выбрал что-то среднее. От емкости аккумулятора зависит запас хода электровелосипеда. Я подбирал так, чтобы мне хватило на 50 километров. Расчет очень приблизительный.

Средняя скорость электровелосипеда в городских условиях — около 20 км/ч. Для преодоления расстояния в 50 километров потребуется 2,5 часа. Если мощность мотора — 350 Вт, то его средняя потребляемая мощность будет около 175 Вт. За весь пройденный путь мотор потребит 175 Вт * 2,5 часа = 437 Вт*ч. При рабочем напряжении в 36 В из полученных данных легко посчитать и требуемую емкость аккумулятора:

Емкость аккумулятора = 437 Вт*ч / 36 В = 12.1 А*ч.

Существует достаточно много видов корпусов для аккумуляторного блока. Их можно купить на AliExpress или в российских магазинах по цене примерно от 2000 рублей. Есть очень удобные корпуса типа такого, в нем сразу есть ячейки, куда мы устанавливаем аккумуляторные элементы:

Выбор контроллера

Контроллеры бывают различных видов: совсем простые, универсальные, программируемые с огромным количеством настроек, работающие в большом диапазоне напряжений и токов. Для себя я брал простейший контроллер, который работает на фиксированном напряжении и выдает максимальный ток в 15 А. Контроллеры подбираются в зависимости от рабочего напряжения и мощности выбранного электродвигателя, стоимость — от 1000 до 10 000 рублей.

Результат

В итоге у меня получилась следующая конфигурация:

  • Электромотор BAFANG. Это продукция очень популярной на рынке электровелосипедов компании, ее моторы хорошо себя зарекомендовали.
  • Контроллер на максимальный ток 15 А, аккумулятор на 36 В, 13 А*ч. Получилась максимальная скорость 37 км/ч, запас хода в 50 километров, вес очень небольшой, всего на 7 килограммов тяжелее обычного велосипеда.

Все оборудование обошлось мне где-то в 30 тысяч рублей, общая стоимость с учетом самого велосипеда — 60 тысяч рублей. Если сравнивать с готовыми моделями, аналогичными по комплектации и характеристикам, то такой велосипед стоил бы около 100 тысяч рублей. Я сэкономил тысяч 40.

Я успел собрать уже три таких велосипеда, очень схожих по характеристикам.

Нюансы

Их много, поэтому упомяну лишь некоторые.

  • Во всех электровелосипедах используют двойные ободы, потому что мотор увеличивает крутящий момент. Также для компенсации дополнительной нагрузки нужны усиленные спицы, они толще — 3 мм вместо 2,6 мм. Спицуется колесо в три креста: одна спица пересекает три других. На обычных велосипедах чаще делают в два креста, а бывает и в один крест. Спицовка обода — довольно сложный, небыстрый процесс. При этом спицы получаются нестандартного размера, не во всех магазинах они продаются.
  • Моторы поставляются в двух исполнениях: под кассету звездочек и под трещотку. Нужно обращать на это внимание, и обязательно уточните, какая система звездочек предусмотрена. Также рекомендуется проверить, есть ли на моторе крепление под ротор тормоза.
  • Сложность с ручкой газа. Казалось бы, простейшая вещь: взял ручку газа, поставил на руль и все. Но почему-то большинство китайских производителей не учитывают наличие манетки переключения передач и ручки тормоза. Когда начинаешь все это собирать — в большинстве случаев либо не удается переключить передачи велосипеда, либо ручка тормоза задевает ручку газа. Я до сих пор не нашел ручку газа хорошей конструкции, чтобы она удачно вставала на руль.
  • Установка корпуса АКБ. Рамы у велосипедов все разные, с разной геометрией, и порой приходится колдовать с креплением, а иногда и вовсе менять корпус, если он не влезает в раму.
  • При монтаже ротора тормоза может оказаться так, что тормозной суппорт не влезает, задевает мотор. Я сам с этим столкнулся — пришлось покупать ротор большего размера и устанавливать переходник на суппорт. Либо можно использовать ободный (колодочный) тормоз, а не дисковый. Не всем это нравится, потому что для быстрого торможения на большой скорости нужны эффективные тормоза, и ободные в этом плане уступают дисковым.
  • Сборка ячеек АКБ. Трудоемкая задача. Как известно, литий-ионные аккумуляторы нельзя соединять паяльником, поэтому приходится использовать точную сварку, совместно подключая BMS-контроллер, который балансирует ячейки аккумуляторов. Важно использовать качественные элементы питания, изготовленные известными производителями: Samsung, Panasonic, Sony. Тогда ваш аккумулятор с большей вероятностью будет дольше держать емкость.
  • Рекуперацию реализовать достаточно просто, она предусматривается на двигателях прямого хода. При этом контроллер должен поддерживать эту функцию. Надо иметь в виду, что эффективность рекуперации очень низкая, у вас не получится покататься и зарядить аккумулятор. Так что польза от нее весьма условная.

Заключение

Если вы решили собрать действительно качественный электровелосипед, потребуется немало времени и усилий, но оно того стоит. Даже при покупке готового комплекта оборудования этот процесс не такой простой, как описывают в рекламе, и может потребовать дополнительных затрат.

Особое внимание при сборке нужно уделять самому дорогому компоненту электрооборудования — аккумулятору. От его качества зависит запас хода и конечная мощность электровелосипеда. Желательно их собирать самому, потому что в магазинах и на AliExpress готовые литий-ионные АКБ стоят от 20 тысяч рублей (сомнительного качества, собранные на безымянных элементах).

Я планирую спроектировать свой корпус аккумулятора с креплением на раму и распечатать его на 3D-принтере. Хочу предусмотреть в этом АКБ выводы питания на фару и фонарь, а также встроить в него динамик для воспроизведения музыки.

Также хочется спроектировать и распечатать на 3D-принтере корпус приборной панели на руль с органами управления электродвигателем, световым оборудованием и музыкой. А в перспективе — сделать комфортный городской электровелосипед с прямой посадкой и еще более низкой себестоимостью.

vc.ru


Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.

Adblock
detector