webdonsk.ruЭлектровелосипед своими руками из генератора
Добавил пользователь Евгений Кузнецов Обновлено: 10.09.2024
Войти
Авторизуясь в LiveJournal с помощью стороннего сервиса вы принимаете условия Пользовательского соглашения LiveJournal
Как сделать электровелосипед своими руками
Как сделать электровелосипед своими руками.
Желание написать эту статью появилось после просмотра некоторых видео и статей на эту тему. Я не буду писать делать мастер класс , потому как и сам не знаю как надо, зато знаю как делать точно нельзя.
Начну пожалуй с разрушения мифов:
- Электровелосипед можно сделать за 15 минут - нельзя
Навешенный на скорую руку электрокомплект проездит недолго если не вырвет крепление оси при первом-же мощном газе.
- Электровелосипед проедет 70 км - с вменяемой емкостью аккумулятора не проедет
- Электровелосипед легкий - он очень тяжелый, даже если на литии
- Переоборудовать можно любой велосипед - да, но он развалится
А теперь про типовые ошибки
Двигатель
Выбирать разумеется надо двигатель прямого привода - ломаться в них нечему
Нужно прикинуть какая нужна мощность
Эти расчеты делались в свободное время на работе, а оттуда можно вынести только на листах
Условия расчета:
резина средней проходимости;
давление в шинах - 3..3.5 атм;
положение наездника - вертикальное;
одежда - обыкновенная;
Ветра нет;
Вес велосипеда с наездником 105 кг;
Асфальт приемлемой ровности;
Первым был расчет мощности на стабильной скорости:
Уклон указан в процентах; отрицательный - спуск, положительный - подъем; отрицательная мощность - мощность которую надо будет выделить на тормозах.
Следующий график - зависимость скорости движения от уклона (движение накатом)
И последним был расчет необходимой мощности для движения по ровной местности (уклон 0%)
Последний график развинчивает еще 1 миф о элекровелосипедах: электровелосипед быстрый - нет он не быстрый, хотите быстро, покупайте мотоцикл. Не зря в мотоцикле 11 сил (8.2 кВт) на 90 км/ч.
-------
31.01.18
Никогда не спрашивай у рыбака какую самую большую рыбу он поймал. Я это к тому что в сети ходит много хвастовства электровелосипедистов на тему скорости, можно конечно съехать быстро под горку и по ветру, а вот чтоб ехать полноценно - нужна мощность. Сейчас появились более мощные веломоторы в несколько кВт, для развенчания новых мифов я продлил график до 120 км/ч
3 кВт - это мощность мотора скутера
8 кВт - это уже мотоцикл.
-------
Графики теоретические, но с практикой расчеты совпадают, проверялись на 500 Вт двигателе.
Исходя из графиков выше, надо выбрать соотношение мощности двигателя и желаемой скорости, если это не учесть, например завысить желанную скорость - вы все равно до нее разогнаться не сможете, до комплекта получите вялые характеристики и низкий КПД привода.
Расчет максимальной возможной скорости велосипеда по максимальной скорости двигателя, без учета всех видов сопротивлений движению W=D*пи*w*60/1000 где W - скорость движения; км/ч D - диаметр колеса с мотором в метрах; w - максимальная скорость вращения двигателя. Максимальная скорость вращения двигателя указана в его паспорте, эту скорость нельзя превысить даже двигаясь накатом. В смысле практически невозможно, т.к. двигатель постоянно возбужденный, максимальная его скорость соответствует тому, когда амплитуда напряжения на его обмотках = напряжению на батарее. В случае если скорость становится выше напряжение на обмотках превышает таковое на батарее - двигатель начинает заряжать батарею, соответственно притормаживая.
Да, о КПД: КПД привода очень высокий (у моего по паспорту 88% имеется в виду полный КПД двигатель + привод т.к. КПД вентильного двигателя не рассматривается отдельно от электроники), но в узких пределах. У двигателя есть номинальный момент, пока фактический момент ниже номинального - КПД высокий, а вот когда выше. Двигатель позволяет превысить номинальный момент в 2.5 раза но не превышая мощность, т.е. при таком превышении момента скорость упадет раза в 3 при этом потери в двигателе возрастут в 6.25 раз, ибо Р=(I^2)*R.
Усиленные обода не нужны
Усиленные 2.8 мм (в народе 3 мм) спицы нужны
Спица и ниппель работают только на растяжение = изгибать спицы нельзя; превышать угол наклона ниппеля (по моему не более 3 или 5 градусов от вертикали) нельзя.
Не все покрышки одинаковы, а для электровелосипеда нужно выбирать:
1 дорожные с высоким протектором - внедорожные снизят пробег, и на приводном колесе сотрутся максимум за месяц, дорожные с низким протектором будут так-же быстро стерты.
2 Приличного давления 3.5..4 Атмосферы - вопервых это повышает пробег, вовторых не забываем что байк тяжелый
Исходя из необходимой мощности двигателя можно оценить емкость, но сложно. Исходя из практики, на равнинной местности при 30 км/ч среднее потребление 350 Вт
Аккумулятор конечно лучше ставить LiFePO4 но возникает вопрос цены: аккумулятор емкостью 480 Вт*ч и ограничением мощности двигателя 500 Вт будет стоить где-то 235 $ а аккумулятор свинцовый 6DZM емкостью 670 Вт*ч и ограничением мощности 1000 Вт, рабочей емкостью те-же примерно 500 Вт*ч будет стоить 120 $, но при этом соотношение веса 5 кг против 18 кг.
LiFePO4 можно разместить где угодно, ибо он легкий. Будет большой ошибкой класть его в сумку, крепление должно быть жестким. Нужно так-же учитывать что если корпус для аккумулятора жесткий - он будет изгибаться и своими стенками бить по аккумулятору, если не выдержать расстояния.
Конечно чтоб не парится можно взять аккумулятор в гермакорпусе, но он заметно дороже и конечно-же его крепление не подойдет к вашему велосипеду с трубами произвольной формы.
Со свинцом сложнее:
Производитель заявляет что аккумуляторы можно эксплуатировать в любом положении кроме перевернутого, но если прочитать мелкий текст то окажется что это касается неподвижной эксплуатации а в случае наличия тряски - только верхом вверх и минимальным углом наклона то-же касается и установки аккумуляторов друг на друга - только при стационарной, в условиях тряски нельзя.
Большой вес аккумуляторов не допускает их установки на багажник (сломается или багажник или рама) Они требуют мощных приварных креплений. Им так-же как и литию нужен драйвер и 4-х канальное З.у. Нет они без него не взорвутся, но жить будут недолго 0.5..1 сезон, против 2..3 сезона (я на своих уже 4-й езжу, но на 4-й они уже конечно сдали)
Инструкция требует отключать привод от аккумулятора на время зарядки,от себя добавлю что в периоды простоя аккумулятор следует держать отключенным физически от электросхемы велосипеда (замок зажигания это логическое отключение). Это надо бо напряжение сравнительно небольшое и аккумулятор может подпитывать пожар током не превышающим номинальный ток двигателя т.е. предохранитель не сработает. В своем случае я использовал тумблер ТВ1-4, У него 4 цепи по 5 А итого при параллельном включении 20 А, хотя я использую только 3 цепи т.е. 15 А при максимальном токе привода 17 А (тумблер имеет хорошую перегрузочную способность, что указано в даташите). Оставшаяся цепь используется для подключения навесного оборудования, чтоб оно не разряжало емкости привода, когда тумблер выключен.
Из приварных креплений приходим к выбору рамы:
Велосипеды различаются по грузоподъемности
Например большинство продающихся сейчас велосипедов рассчитаны на вес водителя + поклажи 75 кг
советский дорожный велосипед 28" 120 кг
в некоторых источниках говорят что грузоподъемность связана с диаметром колес, но это не так: эта закономерность была замечена на основе советского велопрома, другие производители ее не придерживаются.
Очевидно что нужен вел с максимальной грузоподъемностью - чтоб выдержал вес оборудования и мощность привода, но как его узнать.
Мощный двигатель создает сильную нагрузку на раму как статическую, так и динамическую. 500 Вт двигатель изнашивает мощную стальную раму за 2 сезона (возможно это влияние и тяжелого аккумулятора)
Амортизированная вилка обязательно, по совместительству стальная - очень желательно т.к. крутящий момент при наличии усилений все равно может легко хрусьнуть алюминиевую, например в моем 500 Вт-нике предельный момент 45 Н*м (по паспорту) это очень, очень дофига учитывая размер оси (правильно конечно "вала"). Без амортизированной вилки нагрузка на раму возрастает в разы.
Из привода выходит пучок проводов с автомобильными разъемами. Разъемы эти занимают много места но вполне хорошие. Только вот незадача: они рассчитаны находится в сухости - нужен брызгозащитный корпус, и они не рассчитаны на тряску, в смысле разъемам ничего не будет, а жилы подходящие к ним перетрутся лучше всего их заменить более подходящими.
Для подключения фаз двигателя используются весьма слабые клеммы - ампер на 10, но ведь номинальный ток фаз 500 Вт двигателя около 10 А, в чем проблема? - а в том что двигатель может превышать номинальный момент, так вот этот момент пропорционален току в фазе, в общем эти клеммы отгорают. Еще одно слабое место - разъем питания: максимальный ток в габарите используемой там клеммы 16 А, но используется там 6 А клемма т.к. 16 А-рные 2-е сразу сочленить у вас не хватило-бы силы. (При 500 Вт двигателе максимальный ток привода 17 А)
Еще одно слабое место - предохранитель, сам предохранитель рассчитан на ток, но опять-же воткнут в 6 А клеммы ибо в 16 А-ные его даже молотком не забить - недостаточная жесткость лопаток = склонный к отгоранию. В своем случае я заменил флажковый предохранитель (к слову он еще и 36 В когда сеть 48 В) на корпус с вставкой ПЦ-30. По советской линейке эти вставки идут только до 6.3 А, но по факту производятся до 25 А. Не думаю что вставка действительно может разорвать 250 В при 25 А, но 48 В уж точно разорвет.
Вывод проводов из привода не герметичный, это стоит учитывать в случае монтажа блока вне кожуха.
В своем случае я убрал все лишние провода, и заменил крышку привода на самодельную, поставив на нее удобные разъемы.
Типовой привод имеет
- Ручку газа, ее лучше брать мотоциклетного типа т.к. нажимать пиптик не в какие ворота
Ручка газа обычно имеет индикатор напряжения батареи, гордо именуемый индикатором заряда, конечно он показывает напряжение а не доступный заряд. И да индикаторы для разных химий батарей должны быть разные. В ручку газа должен быть встроен замок зажигания, это критически нужная вещь. Так-же в ручку может быть встроена кнопка сигнала, душилка и управление поворотниками.
- Душилка - переключатель позволяющий уменьшать максимальную скорость, полезен не только для экономии энергии но и для тонкого управления двигателем на малой скорости.
- Ручки тормозов - позволяют отключить двигатель в момент нажатия на тормоза, не представляю зачем они (ну кто будет жать на газ и на тормоз одновременно, при чем если отпустить тормоз - двигатель включится сразу на ту скорость которая задана ручкой газа. Ручка газа задает не мощность, как на мотоцикле, а именно скорость.
- Система "ПАС" работа в режиме ассистента - мной не проверялась, в режиме ассистента можно ездить и без нее (крутишь и чуток подгазовываешь)
В привод может быть встроен рекуператор, его активно рекламируют но по факту на равнинной местности он не нужен. Торможение с 30 км/ч до 0 при весе 110 кг дает 3800 Дж, что соответствует примерно 1.0 Вт/ч, а теперь вопрос: нужен ли рекуператор способный при условии 100% КПД восстановить 1 Вт*ч за одно торможение "в пол" при батарее 500 Вт*ч?
В горной-же местности рекуператор будет не просто полезен а необходим, т.к. тормоза не смогут рассеять большую мощность при притормаживании с горки с.м.первый график
По весьма ориентировочным расчетам втулка "торпедо" при нагреве поверхности до 100 градусов и температуре воздуха 45 сможет поглотить примерно до 2.7 Вт*ч энергии. Данный расчет очень ориентировочный т.к. тепловое сопротивление между колодками и барабаном не рассчитывалось, а было взято от фонаря что колодки будут на 20 градусов горячее и этого хватит чтоб весь излишек тепла перетекал из них в барабан ну и заодно попадало в них меньше тепла т.к. они горячее. При условии движения со средней скоростью 20 км/ч 5.5 м/с; 45 температура воздуха; 100 температура поверхности втулки; была рассчитана ориентировочная рассеиваемая мощность =37 Вт (дополнительные справочные данные масса барабана 0.289 кг; масса колодок в сборе 0.08 кг; поверхность барабана 152 см^2; теплоемкость стали 45 ~470, чугуна ~460)
По результатам расчета рассеиваемой мощности и выделяемой (см. 1-й график) выходит что притормаживать на спусках нельзя.
Если вы думаете что дисковые тормоза могут поглотить и рассеять гораздо больше – думать не надо, надо считать. Беглый осмотр ассортимента тормозных дисков показал что легкие диски идут от 0.08 кг; средние 0.1..0.14 кг; и тяжелые до 0.2 кг. Т.е. 2 средних диска по поглощенный энергии сопоставимы с втулкой "Торпедо" и только тяжелые ф203 мм превосходят ее. По линейно рассеиваемой мощности диски скорее всего превосходят втулку, но это надо считать имея на руках диск. Ввиду больших веса, площади наибольшую энергию и мощность смогут поглотить и рассеять ободные тормоза, но с другой стороны они-же и самые уязвимые.
Я не случайно зацепился за тормоза: большой вес байка и возможность ездить достаточно быстро накладывает требования на надежность тормозов и их способность поглощать энергию и рассеивать мощность.
Еще одной фишкой привода может быть расширенный способ разряда. Выше я указывал полную и оперативную емкость аккумулятора, дело в том что разряжаясь аккумулятор теряет свою мощность, т.е. способность отдавать большой ток. В качестве полной, указана емкость в режиме 0.05С, а в качестве оперативной примерно 0.5С для свинца. У лития характеристики по жестче = оперативная емкость поближе к полной, сильно ближе.
Так вот, большинство контроллеров, когда аккумулятор уже не может отдавать нужную мощность дают отсечку, или дает отсечку драйвер аккумулятора. Но есть и такие, что замечают потерю мощности аккумулятора и синхронно снижают доступную мощность двигателя. Т.е. вместо отключения двигатель продолжает тянуть, все слабее и слабее, не вредя аккумулятору.
Если у вас байк на короткой базе - то разгонять его больше 30 км/ч нельзя т.к. он теряет устойчивость вплоть до дьявольской пляски.
При переднем приводе и нормальной развесовке (1/3 вперед 2/3 назад) нельзя газовать когда закладываешь на повороте, Если развесовка нарушена - нельзя газовать при любом повороте.
Агрессивная езда (резкие разгоны и резкие торможения) увеличивают расход батареи минимум в 1.5 раза.
Допускание пробуксовки приводного колеса резко сокращает жизнь покрышки, с мотоциклом не сравнивать, вело покрышки спиливаются мгновенно.
В виду бОльшего веса и неподрессореной массы прыгать по бордюрам и ямам на е-байке нельзя.
Передачи на е-байке не нужны, у вас-же есть мотор :-) но та что есть передача - должна быть пенсионерской, т.к. лишившись хода тащить его тяжко.
18.08.17
Начал потихоньку сдавать аккумулятор,и я решил выяснить на каких участках стандартного моего пути на работу наибольший расход, и как его снизить. Прикрутил изолентой амперметр и погнали.
Едем как обычно по отсечке
Расход по едва заметному подъему 7 А
расход на приличном спуске (Вознесеновском) -2 А
расход по равнинной набережной около 4 А,при легком встречном ветре 8 А
подъем на набережной 10 А, усиление подъема 12 А; сброс скорости до 20 км/ч - падение до 8 А; помощь педалями - падение до 5 А
Дальше не поехал ибо лень
на обратном пути при сильном встречном ветре 10 А; сброс скорости до 20 км/ч 8 А
Вознесеновская горка 20 км/ч 10 А; 30 км/ч 15..17 А (это было нежданкой, думал будет сильно больше)
При резком разгоне стрелка уходит в отсечку 20 А (привод 17 А)
Предварительный вывод: Ветер решает!
10.04.19
С пол сезона, может больше проездил в шлеме, мопедном шлеме с стеклом (визором) закрывающим все лицо и противоветровой защитой. Эффект очень сильный: если раньше я не выезжал дальше 1 км, когда температура уходила ниже +12, при +12 замерзал как цуцик, в теплых джинсах, подштанниках, теплой зимней куртке, шапке перчатках - то в шлеме при +10 спокойно езжу в ветровке и перчатках, похоже все тепло отводилось через лицо, хоть это и не чувствовалось.
Свет может делится на 2 типа
1 - чтоб ты видел
2 - чтоб тебя видели
Чтоб ты видел нужна очень большая мощность и хорошие охватывание 360 Лм достаточно чтоб уверенно ехать 20 км/ч и уже напрягаясь 30 км/ч, чтоб без напряга давить 30-ку нужно под 1000 и более Лм. Под охватом я имею в виду размер светового пятна – чтоб оно охватывало ширину автомобильной полосы, иначе яму увидишь, а как ее объехать нет.
Чтоб тебя видели многого не надо, пол Вт светодиодов достаточно ибо их свечение видно на очень большом расстоянии.
Сейчас появились в продаже фары, стоп сигналы, поворотники, габариты работающие напрямую от тягового аккумулятора.
Преобразователи напряжения работающие от тягового аккумулятора, дающие 5 В или 12 В или 220 В. Ну и куча всякой чертивни типа велокомпьютеров, различных приборов.
Альтернативные источники энергии
Конечно зарядить е-байк от солнечной батареи или миниветряка можно. Но размер! 100 Вт зарядка заряжает мой байк (на свинце) за 5.5 ч (это из-за способа заряда: в начале сильным током затем слабым) А теперь посмотрите размер 100 Вт солнечной батареи (реально надо будет брать 200 Вт т.к. солнце светит с непостоянной силой) или ветряка на такую-же мощность.
То-же касается зарядить е-байк с горки на педалях -- см. первый график, сопоставляй мощность торможения с емкостью аккумулятора и считай необходимое время.
Электровелосипед – это обычный велосипед только с электроприводом. Самый простейший электропривод будет состоять из источника тока, самого двигателя и введения в разрыв цепи переменного резистора, которым и будем мы регулировать ток, а значит и скорость вращения вала двигателя. Ниже приведена структурная схема простого электропривода для электровелосипеда:
Это простейшая схема электропривода. Основным элементом электропривода является двигатель. Двигатель выбираем на необходимое нам напряжение и ток, но по мощности не менее 400 ватт – если конечно не хотим помогать педалями крутить. При 400 ваттах ваш велосипед на таком электроприводе поедет до 30 км в час с условием того, что у вас будет установлен редуктор, ну а дальность на прямую зависит от емкости аккумулятора. Давайте вернемся к двигателю. Так вот перед выбором двигателя обязательно учитывайте соотношение напряжения и емкости аккумулятора к напряжению и мощности двигателя. Допустим, вы выбрали двигатель 500 ватт на 12 вольт, а аккумулятор поставили на велосипед свинцовый от автомобиля. В вашем автомобильном аккумуляторе 90 Ампер/час емкость.
Рассчитаем ток потребления двигателя по закону ома: ток=мощность двигателя/ напряжение двигателя=500/12=40 Ампер. А если вы выберете двигатель 400 ватт на 12 вольт, то ток=400/12=33 А. Я советовал выбрать вам бы второй двигатель на 400 ватт, так как ток потребления 30 ампер, т.е. примерно 1/3 часть от аккумулятора емкостью 90 Ампер/час. Такой ток разряда будет считается нормальным, а аккумулятор ваш дольше прослужит. А теперь рассчитаем количество часов работы выбранного второго двигателя двигателя: количество часов=емкость аккумулятора/ ток потребления. Если вы будите разгоняться число на аккумуляторе, то есть без механического вращения педалей, то ток нужно будет умножить на коэффициент примерно 1,5-2, в зависимости от вашего веса. Это будет пусковой ток Вот получится формула: количество часов=емкость аккумулятора/ (ток потребления*1,7), Пусковой ток= ток потребления*1,7. Если вы будите разгоняться на педалях а потом ехать на двигателе (кстати, так экономнее), то берите коэффициент около 1,2. Ведь вы не все время будете ехать по ровному асфальту, да еще и плюс ваш вес и другие факторы.
Теперь перейдем к аккумулятору. Свинцовый аккумулятор лучше не ставить, так как во первых у него большой вес, а во вторых свинцовый аккумулятор боится ударов и растряски. В автомобиле ведь установлены амортизаторы, а у велосипеда просто жесткая рама. На рынке имеется огромный выбор аккумуляторов, посоветуйтесь с продавцом. Сразу скажу, чем выше напряжение аккумулятора, тем меньше ток будет потреблять двигатель, а мощность будет та же. Вот смотрите: мы рассчитали для двигателя 400 ватт 12 вольт ток: 400/12=33,3 А. Если у нас будет аккумулятор на 50 вольт, двигатель на 50 вольт и 400 ватт, то 400/50=8 Ампер. Так что советую брать аккумулятор максимального напряжения, ведь зачем вам такой большой ток чтобы проходил по проводам и контактам, вызывая нагрев? По идее должно быть понятно, что напряжения двигателя и аккумулятора должны совпадать, точнее напряжение аккумулятора должно чуть-чуть превышать номинальное напряжение двигателя примерно на 5-10%.
Стоит сказать пару слов о ручке газа – о резисторе. Переменный резистор выводится на руль в виде ручки газа или другом виде, который вам удобен для регулирования оборотов двигателя. Мощность переменного резистора рассчитываем. По последним расчетам у нас получился ток 8 А, находим мощность переменного резистора: 8 А*50 вольт=400 ватт. Берем переменный резистор на 500 ватт с запасом и рассчитанный на ток 10 Ампер.
Теперь о ручке тормоза электрического велосипеда. На неё следует установить размыкающие контакты. Объясняю для тех, кто не знает что это такое. Размыкающий контакт – это контакт, у которого основное положение всегда замкнуто и протекает по цепи электрический ток. При нажатии на контакт – контакт размыкается и размыкает цепь, и ток не протекает по цепи. Так вот при нажатии ручки тормоза наша цепь должна размыкаться, чтобы двигатель остановить. Берем 2-а кусочка алюминия толщиной в 1 мм и устанавливаем один кусочек на подвижную часть тормоза, а второй кусочек на неподвижную, этим самым мы получили подвижный и не подвижный контакт. Подсоединяем этот контакт в разрыв цепи двигателя М1. Сам электродвигатель крепим в любое удобное место на кронштейны, которые можно сварить сваркой, нужно лишь попросить дядю, чтобы сварил. Такой велосипед не следует ставить на солнце, а именно аккумулятор. Потому что при попадании солнечных лучей аккумулятор нагревается и теряет емкость до 50-80%. Обычно так происходит, если температура превышает 45 градусов. Все готово, можно заряжать аккумулятор и ехать кататься. Теперь давайте рассмотрим более усовершенствованную схему. Преимущества этой схемы в том, что вы в 5-6 раз проедите дальше, чем на предыдущей. И это все на том же одном аккумуляторе. Схема ниже:
Что мы видим нового в этой схеме? В этой схеме мы видим второй двигатель М2, который работает в качестве генератора. Мы явно видим как два тока I1 и I2 питают двигатель М1, а значит аккумулятор будет меньше отдавать тока двигателю, что увеличит длительность езды на таком велосипеде. Генератор будет у нас расположен на переднем колесе и помогать подпитывать двигатель М1, который приводит во вращение заднее колесо. Правда выгодно? Тогда читайте дальше. Главное собрать все правильно, так как если вы просто поставите бездумно это все, то у вас просто будет двухприводный велосипед, а нам нужен второй двигатель в качестве генератора, а это значит двигатель М2 должен вращаться в 2-2,5 раза быстрее двигателя М1, чтобы выработать больше тока. Этот двигатель М2 выбираем в полтора в два раза больше по мощности но на то же напряжение. В два раза мощнее будет вырабатывать в два раза больше тока.
Так же для увеличения вырабатываемого тока, как уже говорилось выше, нужно увеличить число оборотов М2 в 2 раза по отношению к М1. Для этого на двигатель устанавливается как можно меньше звездочка, а к колесу приваривается сама большая звездочка, при этом чем больше будет разность между звездами по размеру, тем выше будет скорость вращения и тем больше тока получим, а значит и дольше сможем ехать без перезарядки. Далее натягиваем цепь и соединяем провода согласно схеме. Рекомендую этот способ. Но если вы попробуете тронуться с места, то у вас начнут вращаться оба двигателя. То есть, при разгоне велосипед будет двухприводный, а при преодолении определенной скорости второй двигатель превращается в генератор, который подпитывает первый двигатель, при этом чем выше скорость, тем больше ток вырабатывается. Это как мощный толчок вначале для работы, как на двигатели устанавливают пусковые конденсаторы. Конденсатор делает мощный толчок для запуска двигателя, механизм схожий.
Так что, чем быстрее вы разгонитесь, тем больше вы проедите. Вначале трудимся, разгоняемся, а потом включаем генератор и отдыхаем. Первая схема выгодна для малых скоростей, а вторая больше подойдет для гонщиков – эффективна на высоких скоростях но с теми же затратами, а на малых затратах наоборот берет больше тока. А тут вы можете посмотреть какие сейчас продают современные модели.
Гражданский проспект, 118к1
Трасса Юкки 1 (Мега Парнас)
Будни с 10:00 до 22:00
Выходные с 09:00 до 23:00
Главная SKI блог Электровелосипед своими руками
Электровелосипед своими руками
Велосипед можно без особых проблем модернизировать за счет установки мотора.
Содержание:
Есть несколько вариантов:
- готовый комплект электрооборудования;
- бензиновый ДВС (двигатель внутреннего сгорания);
- покупка привода отдельно и его монтаж;
- приобретение готового электровелосипеда.
Рассмотрим подробнее эти способы.
Электроколеса и электроприводы
Преимущество таких комплектов в легкости и простоте монтажа.
Самой тяжелой частью набора будет батарея, суммарно вес транспорта может увеличиться на 10 и более кг.
Установить можно два типа силовых установок:
В первом случае конструкция имеет много общего с электрическими самокатами, привод интегрирован в ступицу. Это компактное решение, менять придется все колесо в сборе.
Навесные придется монтировать на раме к колесу или встраивать в каретку, но большая часть комплектов дополнена переходниками и кронштейнами, которые позволят установить мотор на любом велосипеде.
Большая часть комплектов для переделки включают:
Основных вариантов несколько:
Характеристики
Подвесной, Magic Pie-3
Кареточный, Bafang BBS02
Фрикционный, Rubbee
Цена, руб:
Около 25 000 без акк.;
Скорость, км/ч:
До 50 (некоторые модели до 90);
Время работы аккумулятора, км:
Время зарядки с полного разряда, час:
2,5, но зависит от емкости;
Рейтинг покупаемости, балл:
Простота установки, балл:
10 (буквально одно движение);
Соотношение цена/качество, балл:
Magic Pie-3
Первый вариант – это встроенный в ступицу привод, обычно такое колесо в сборе ставят назад, но не запрещено монтировать спереди или даже собрать полноприводный байк.
По мощности вариантов масса: от 150 до 2000 Вт.
Установить комплект не сложно, достаточно заменить колесо или отдельно ступицу на привод.
Далее разводится проводка, ставятся органы управления и батареи.
Такая конструкция в сборе выглядит эстетично, но весит минимум 6 кг и более.
Bafang BBS02
Кареточный мотор, например, интегрируется в каретку, после чего он вместе с цепью закрывается металлическим кожухом. При работе усиливается вращение педалей, что способствует экономии сил.
Мощности двигателей варьируются от 350 до 1600 Вт.
Для монтажа может потребоваться замена всего узла, включая каретку, цепи и звезды. Они обычно включены в комплект, но это увеличивает стоимость и трудоемкость.
В сборе вес значительный, потому подойдет вариант для стальных рам.
Открытые части подвержены интенсивному износу, при работе шумит.
Rubbee
Фрикционный - простейший вариант, устанавливается на колесо, на которое передается вращение путем трения по покрышке.
Для монтажа не нужна разборка, простейшие двигатели дешево стоят.
При этом конструкция шумная, покрышка быстрее изнашивается, тяга падает при спущенном колесе, а мокрое и вовсе может проскальзывать.
Самодельные
Из самоделок стоит выделить два варианта:
- на основе бензопилы;
- покупные электромоторы из магазина электрики, в нашем случае рассмотрим асинхронный двигатель.
Характеристики
Бензопила
Асинхронный двигатель
Цена, руб:
Скорость, км/ч:
Время работы на одной заправке, км:
Зависит от емкости бака, расход в среднем 0,7л/час;
Простота установки, балл:
Соотношение цена/качество, балл:
Инструмент
Для работы понадобится следующий набор инструмента и оборудования:
- набор гаечных ключей, желательно накидных и рожковых;
- сварочный аппарат инверторный, электроды 2-3 мм;
- угловая шлифмашина, достаточно на 125 мм;
- дрель и сверла по металлу диаметром 4-10 мм;
- паяльник для проводов с припоем и флюсом;
- изолента или термоусадка.
Установка
Начнем с установки двигателя от бензопилы. При этом можно избежать полной разборки конструкции, достаточно снять шину.
Современные пилы обеспечивают мощность до 2-х л.с.
Такие характеристики позволят разогнаться до 40 км/ч, но точная цифра зависит от веса райдера.
Инструкция для установки мотора от бензопилы:
1. Снимаем шину пилы, если приводной шкив закрыт кожухом, то его нужно снять;
2. Далее нужен расчет передачи, иначе мотор не сможет нормально работать:
будет перегреваться или вообще не сможет стронуть с места велосипед с водителем, обычно подбирают от 1:26 до 3:8, зависит от мощности и оборотов двигателя;
3. Теперь нужно установить шкив или звездочку на ступицу колеса, для этого понадобится несколько болтов, гаек с шайбами и соответствующие ключи.
Крепить нужно жестко, чтобы избежать раскручивания на ходу, поможет в этом фиксатор резьбы;
4. Теперь крепим сам привод. Для этого нужно сделать кронштейн из металла, если основа стальная, то его проще всего приварить к ней.
К алюминиевой тоже можно приварить, но для этого потребуется аргонная сварка.
Сверлить конструкцию для посадки на болты не желательно, так как это ее серьезно ослабит.
Можно приварить кронштейн в виде скобы над колесом, для жесткости нужна третья точка крепления, для этого стоит задействовать подседельный штырь или участок рамы, в который он вставляется;
5. На скобе подготавливаются отверстия для фиксации.
Идеально прикрутить болтами с гайками и шайбами, либо фиксатором резьбы;
6. Далее выводим органы управления на руль, для этого пропускаем трос от дроссельной заслонки бензопилы до руля. Придется заменить ручку поворотным аналогом от мотоцикла, а к ней уже прикрепить трос;
7. Емкость для топлива встроена в пилу, но если хочется увеличить, то придется делать отдельно.
Можно установить металлическую или пластиковую, но, так как бензин имеет свойства растворителя, надежнее использовать металл.
Большой плюс пилы в том, что у нее уже есть сцепление, так называемое центробежное, которое запускается при определенных оборотах.
Внимание: самодельные емкости для топлива могут быть взрывоопасны!
Асинхронный двигатель
Асинхронные достаточно крупные и тяжелые, в данном случае используем 750-ваттный, который дает высокий КПД и очень мощное ускорение.
Лучше всего ставить на велосипеды с высокой рамой, кстати, если вы еще не определились с рамой, вы можете обратиться к нам, в прокат велосипедов , и выбрать размер и форму, подходящую именно вам.
По скорости он будет уступать аналогичным по мощности мотор-колесам. Но, будет стоить гораздо дешевле.
Для сборки понадобится:
Порядок работы:
1. Начинаем с демонтажа звездочек на каретке, убираем педали и шатуны – они не понадобятся при данной компоновке;
2. Затем нужно сделать кронштейн крепления привода.
Проще всего, если основа стальная, тогда можно выставить и приварить пару профилей из стального уголка, например.
В них размечаются и высверливаются отверстия под выбранный движок.
Вместо приваренных кронштейнов можно сделать съемные, которые будут удерживаться по принципу хомутов;
3. Аккумуляторы в данном случае нужны емкостью 12Ач и напряжением 24В.
Можно соединить последовательно несколько меньших;
4. Батареи весят много, потому для них тоже понадобятся кронштейны.
Подбирать аккумуляторы стоит так, чтобы они уместились внутри каркаса, так компактнее;
5. Контроллер проще всего установить ближе к аккумуляторам, чтобы не тянуть провода через всю конструкцию.
Можно купить небольшую сумку и жестко ее зафиксировать, а внутрь положить управляющее устройство;
6. Затем электрика: провода спаиваются, припаивается зарядный разъем.
Незащищенные участки изолируем изолентой или термоусадкой.
Если нет возможности полностью скрыть провода, стоит проложить их в кабель-канале, чтобы защитить от влаги и грязи.
Готовый электровелосипед
Проще и надежнее всего купить уже готовый электробайк, для знакомства приведем 3 наиболее востребованных на данный момент:
- Eltreco FS-900 26;
- HOVERBOT CB-4 X-Rider;
- WELT Rockfall 1.0 E-drive.
WELT Rockfall 1.0 E-drive
Это модель 2018 года, стоимостью 50-55 тысяч – самый доступный вариант из рассматриваемых. По классу – горный, кросс-кантри.
Батарея 13 Ач, ростовки разнообразны, можно покупать для райдеров от 150 см и более.
Стоковая резина достаточно цепкая, даже при езде по пересеченной местности. Из недостатков можно выделить слабые тормоза.
Eltreco FS-900
Двухподвес из бюджетной ценовой категории – всего 65 тысяч. По классу – кросс-кантри, год старта выпуска – 2018.
Обладает достаточно емким аккумулятором, который способен тянуть райдера до 50 км.
Время на зарядку – до 6 часов. Интегрирована подсветка, причем, передний фонарь питает батарея, а задний – небольшая солнечная панель. Некоторые пользователи жалуются на жесткость заднего амортизатора, но его не сложно заменить.
HOVERBOT CB-4 X-Rider
Новинка 2019 года, байк стоимостью – от 87 тысяч. Относится к горным и кросс-кантрийным моделям.
Из плюсов надежные механические дисковые тормоза, на надежные механизмы китайцы не поскупились, что и отразилось на цене.
Рассчитан велосипед на райдеров весом в пределах 110 кг.
Батарея 36-вольтовая, емкостью 10,4 Ач, хватает на 50 км пробега без подзарядки.
Характеристика
Eltreco FS-900 26
HOVERBOT CB-4 X-Rider
WELT Rockfall 1.0 E-drive
Рама:
Максимальная скорость, км/ч
Материал рамы:
Амортизация:
Размерность колес:
Число скоростей:
Мощность мотора, Вт
Вес, кг
Пробег на полном заряде, км
Цена, руб
Из всех вариантов самым экономичным, но трудозатратным будет самостоятельная сборка велосипеда с мотором.
Дороже и проще монтаж готового комплекта, но не исключен риск ошибки.
Готовый электровелосипед дороже всего, зато гарантирована безопасность, качество и на руках будет гарантийный талон, с которым можно получить фирменное обслуживание своего транспорта.
Все началось в прошлом году, когда я стал все чаще и чаще ездить на работу на велосипеде, т.к. ожидания в автомобильной толпе, после рабочего дня, момента приезда домой стали напрягать все больше и больше. Путь на велосипеде от дома до работы занимал по времени почти также как и на машине. Но с учетом того, что путь проходил большую часть по дорогам, на которых практически отсутствовало движение автомобилей, вдоль прибрежной полосы водохранилища и живописной аллеи, в которой в утренние часы проводили разминку спортивно-ориентированные люди, а берег украшали зевающие рыбаки с удочками – езда на велосипеде доставляла еще и моральное удовлетворение от любования за всем происходящим вокруг.
Единственным недостатком, омрачающим поездки на работу была горка, протяженностью около 300 метров с довольно крутым подъемом, при въезде на которую приходилось сбрасывать на низшие передачи и прикладывать значительные усилия. Следствием этого являлось не комфортное состояние перед началом рабочего дня в офисе.
Мысль о покупке готового набора с мотор-колесом на переднем приводе казалась мне банально простой, а также две другие причины: малая развиваемая мощность (до 500 Вт) и дороговизна – сыграли не в ее пользу.
Акцент был сделан на задний привод и использование бесколлекторного двигателя. КПД такого решения, казалось, должно быть выше, чем использование переднеприводного мотор-колеса.
Уже имея небольшой опыт в радиомоделизме, я решил использовать для реализации своей задумки компоненты от HobbyKing, как основные при постройке электровелосипеда. Механику же было решено использовать ту, которую легко достать в любом авто- или веломагазине.
Компоненты
Для постройки электровелосипеда использовались следующие компоненты:
HobbyKing
Автомагазин
Шкив генератора ВАЗ-2108, 4 шт. (500 руб.)
Ремень генератора ВАЗ-2108, 2 шт. (200 руб.)
Веломагазин
Фривил (150 руб.)
Втулка, 2 шт. (500 руб.)
Цепь (150 руб.)
Переключатель передач (300 руб.)
Звезда 52T (300 руб.)
Строительный магазин
Алмазный диск 150 мм (150 руб.)
Винты, гайки, шайбы (150 руб.)
Алюминиевый профиль 20x10 (100 руб.)
Итого 7300 руб.
Изготовление (механика)
Так как электровелосипед я планировал построить заднеприводным, для передачи крутящего момента на заднее колесо решил использовать цепную передачу, а для увеличения коэффициента передачи поставить звезду с большим числом зубьев.
Изначально я планировал вырезать звезду с нужным количеством зубьев с помощью лазерной резки в какой-нибудь мастерской, но поиски готового 3D-шаблона нужной конфигурации заняли много времени и ни к чему путному не привели. Заказ же резки вместе с изготовлением дизайнером шаблона выливался в копеечку (около 1500 руб.). Это ставило на нет основной принцип задуманной идеи – минимизация расходов на заказные и использование доступных готовых недорогих компонентов.
Поэтому в веломагазине (веломастерской) была приобретена самая большая звезда 52T, снятая с кассеты. А для крепления ее к втулке заднего колеса в строительном магазине куплен алмазный диск для болгарки подходящего диаметра (15 см). Центральное отверстие диска пришлось расточить сверлом и напильником до нужного диаметра втулки заднего колеса. Крепление этой конструкции к заднему колесу выполнено тремя болтами к спицам. Желательно для крепления использовать “ушастые” гайки, которые хорошо цепляются за спицы, а также автоконтргайки (с вкладышем). Звезду следует отбалансировать на крутящемся колесе, чтобы не было биений в разные стороны.
Для предотвращения передачи крутящего момента на двигатель с вращающегося колеса я использовал фривил на 16 зубьев, который легко купить в любом веломагазине. Проблема в том, что он предназначен для использования с более крепкими цепями и стандартные узкие цепи на него не садятся. Чтобы это стало возможным надо зубья фривила немного обточить по бокам. Я использовал для этого ручную бор-машинку с насадкой из точильного камня. 10 минут и все готово – напильником это растянулось бы надолго.
Так как фривил предназначен для накручивания на заднюю толстую втулку он имеет внутреннюю резьбу большого диаметра и для крепления его к передаточной втулке (с диаметром резьбы 10 мм) необходим переходник. Такой переходник я тоже смог найти в веломагазине. Он продавался в комплекте с втулкой черного цвета и я не знаю для чего она нужна. На фото представлен второй такой же переходник, который был с другой стороны с обратной резьбой.
Для натяжения цепи от фривила до ведомой звезды заднего колеса я использовал стандартный недорогой переключатель скоростей. Конфигурация натяжителя получилась, конечно, не самой удачной, но в целом он выполняет свою роль, а ничего лучшего я придумать не смог.
Для поэтапной передачи крутящего момента с двигателя на фривил я использовал две переходных втулки с установленными на них шкивами под клиновой ремень генератора ВАЗ-2108. Вся конструкция крепится с помощью алюминиевых профилей на раме велосипеда.
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.
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.
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.
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.
Для управления мощностью двигателя я использовал серво-тестер, переведенный в ручной режим управления. Для питания серво-тестера и вентилятора охлаждения используется микросхема L7805 (КРЕН5А).
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.
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.
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.
Клиновая передача усилия от двигателя до фривила по началу работала достаточно приемлемо. Однако КПД такого решения оставляет желать лучшего. При увеличении натяжения ремня увеличивается нагрузка на подшипники переходных втулок и двигателя, что приводит к повышению износа и сил трения, а отсюда понижению КПД передачи. При уменьшении натяжения ремни при высоких нагрузках (старте с места, движении в гору) начинают проскальзывать, и это тоже ведет к понижению КПД. Найти баланс крайне сложно. Применение поликлиновых шкивов проблематично из-за их громоздкости. Лучшим решением видится использование зубчатой ременной передачи.
Управление мощностью двигателя как в первом варианте с помощью переменного резистора, как я уже писал, часто неудобно. Использование кнопки “газ в пол” часто неоправданно, т.к. бывают моменты, когда необходимо ехать медленно и плавно. Схема движения “газ в пол – разгон – выбег на нейтралке” хоть по расходу емкости аккумулятора практически сравнима по эффективности с движением при постоянной работе двигателя, имеет немаловажный недостаток – проскальзывание клинового ремня при разгоне. Зато в режиме “газ в пол” ощущаешь всю мощь, установленную под своим сиденьем.
Ну и, не принципиально, но все же, звук работающего двигателя и двигающейся цепи при открытой конструкции часто пугают прохожих. Если кто из моделистов знает, как свистят бесколлекторные движки, тот поймет.
Несколько интересных фактов
Исходя из диаметров шкивов клиновой передачи (150 мм и 80 мм) и количества зубьев фривила и звезды на заднем колесе (16 и 52) получаем, что общее передаточное число равно 11,4. Это не очень много и не хватает для резвого заезда в гору, приходиться помогать ногами. Поэтому на двигатель я поставил керамический шкив от стиральной машины (купленный на барахолке) диаметром 64 мм. Это позволило увеличить передаточное число до 14,3. При напряжении батареи 22,2 В максимальная теоретическая скорость будет 45 км/ч. С учетом сопротивления воздуха и потерь мощности в передаточных звеньях, похоже на правду, т.к. по прямой я разгонялся до 40 км/ч.
Максимальный ток, потребляемый двигателем при разгоне в режиме “газ в пол” около 60 А. Таким образом, выдаваемая мощность около 1250 Вт, что в несколько раз выше чем у большинства продаваемых мотор-колес. Разгон до 40 км/ч по прямой не более 10 сек.
В текущей конфигурации я отъездил в прошлом сезоне с июля по октябрь почти каждый день на работу при суточном пробеге около 20 км.
Читайте также: