Жиросжигание

Электровелосипед из обычного своими руками. Самодельные электровелосипеды. Несколько интересных фактов

Визуально широкие шины на велосипедах воспринимаются как нечто тяжелое и неповоротливое, однако они очень хорошо себя зарекомендовали в эксплуатации. Они дают хорошее сцепление, плавность хода, позволяют безопасно развивать большие скорости, что актуально с мощными моторами.

Имейте ввиду что несмотря на крупный размер шин, в них добавилось не на много больше каучука, все остальное пространство это воздух. Поэтому они не такие неповоротливые и тяжелые как кажутся. Для таких велосипедов выпускают 4 и более дюймовые обода.

Вы живете там, где заснеженные дороги, или там, где много выпадает осадков и ездить приходится по песку или грязи. Вы хотели бы получить большее сцепление с дорогой, а соответственно и большую тягу, и уверенность езды, ваше решение – привод на два колеса 2WD.

Ранее темы полноприводных e-bike уже поднимались, также были предложения делать на велосипедах очень широкие шины. Однако, для полной уверенности мы видим, что в прохих погодных условиях установка второго ведущего колеса - это необходимость.

Еще одна очень интересная идея для создания электровелосипеда своими руками. В этом проекте будет использоваться электродвигатель работающий на 48 вольтах. Развиваемая скорость составляет около 100 км в час!

За основу был взят беспородный велосипед, купленный много лет назад у коробейников б.у. из Европы. Электродвигатель (модельный outrunner) типоразмера 6354 kv200 . Контролер (регулятор) был использован Hobbyking SS Series 90-100A

Как я уже упоминал в прошлой статье основным недостатком клиноременной передачи является ее малая КПД по сравнению с зубчатой и малое передаточное число.

В новой версии электровелосипеда я решил перенести всю силовую конструкцию на место заднего багажника, чтобы оно не мешалось под ногами. Как и в прошлый раз для крепления элементов использовал алюминиевый профиль.

Единственным недостатком, омрачающим поездки на работу была горка, протяженностью около 300 метров с довольно крутым подъемом, при въезде на которую приходилось прикладывать значительные усилия

Электровелосипед своими руками миф или реальность?

В то время как электровелосипеды, а в частности мотор-колеса и аккумуляторы становятся все надежней и лучше, многие велосипедисты задумываются о их приобретении и переоборудовании своего байка.

Однако многих отталкивают цены на комплекты, и первое что приходит в голову как снизить затраты на внедрение электрической тяги. Существует самый простой способ - это купить мотор колесо и подключить к нему обычные дешевые свинцово-кислотные аккумуляторы. Для начала очень даже пойдет что бы ощутить, понять принцип работы, опробовать велосипедное ноу-хау.

Но люди всегда все любят делать своими руками . Может не полноценно делать, но пробовать так точно. Это и удовольствие от самого процесса разработки и осознание того что это личная ручная работа и конечно же от использования.

Создать электровелосипед своими руками можно, но это сложно сделать в домашних условиях, но все же выполнимо. Для начала надо разобраться с его структурой. В простом понимании вся конструкция состоит из 3 основных узлов. Это мотор, то что будет непосредственно приводить в движение, контроллер (регулятор) оборотов и мощности подаваемой от аккумулятора на движок, и сам источник питания.

Самодельный электровелосипед, что может получится

Если брать аналогию между бензиновой версией тяги и электрической то получается следующее:

Мотор (электро) – он же и двигатель как в бензиновом исполнении – то что крутит, только он тихий, в нем ничего не взрывается, нет выхлопных газов, он не так греется и самое главное, что для него не надо сцепления т.к. электромотор не имеет холостого хода, то есть ему не надо постоянно быть запущенным и вращаться.

Роль мотора для самодельного электровелосипеда может выполнять шуруповерт , автомобильный стартер и другие двигатели, которые есть в хозяйстве.

Регулятор (контроллер) – это если брать по аналогии с ДВС является коробка передач, задача которой набирать разгон в оптимальных режимах работы движка. Контроллер для начала движения подает очень малый вольтаж на двигатель, и он начинает плавно вращаться, при торможении же, он рекуперирует энергию движения в электрический ток, который подзаряжает батарею.

Аккумулятор – это по сути тот же бензобак только на много экологический. Как правило аккумулятор - это матрица из батарей. Например, батарея 24В 10Ач состоит из 16 маленьких аккумуляторов, подключенных по определенной схеме.

Для собрания самого примитивного электровелосипеда достаточно иметь мотор и аккумулятор. К примеру, можно примастерить мотор и подавать напряжение на него с помощью обычного выключателя, однако надо учитывать непрактичность такого подхода, т.к. велосипед, при достаточно мощном моторе, сразу рванет с места и может получиться не то, что с самого начала было задумано, не поездка, а ДТП.

Также можно использовать мотор малой мощности при этом он со старта будет трогаться плавно, но на большую скорость, при этом, не рассчитывайте, так как мотор просто не вытянет.

Идеальным вариантом как я считаю можно сделать коммутацию с каждого из аккумуляторов и выключателями последовательно при разгоне их включать.

Еще один самодельный электровелосипед с мини мотором от RC модели

Как соединить мотор и колесо велосипеда?

Есть множество способов, от самых примитивных до достаточно профессиональных в плане идеи и реализации, начнем с простого – привод к покрышке.

Если у вас был советский велосипед, то наверняка там был динамо генератор для подключения фары. Вот по такому же принципу можно и подключить электромотор к колесу. КПД этого вида привода очень маленькая т.к. большое количество энергии уходит на трение между приводом и покрышкой. Но для того что бы попробовать проехать на электротяге в самый раз!

Второй способ - это приделать вторую звезду на колесо с левой стороны, а на багажнике установить мотор также со звездой и сделать простейший цепной привод. Но, как и в предыдущем способе – буду механические потери, да и внешний вид не особо отличается красотой.

Самый верный и надежный способ - это купить мотор колесо , пусть даже Б/У, заспицевать его и получить отличный мотор с эстетическим видом и высоким КПД и без соединительных мест, на которых очень много энергии уходит в пустую.

Сделать электровелосипед своими руками – процесс достаточно сложный, предполагающий владение хорошими навыками. При отсутствии понимания сути процесса проще купить агрегат. Понимая рабочий процесс за токарным станком, имея в своём арсенале нужные инструменты, можно выполнять сборку.

Комплект необходимого инвентаря

Чтобы раскрыть суть вопроса: как из обычного велосипеда сделать желанный электровелосипед, для начала подготавливаются к работе. Нужно будет пользоваться:

сварочным аппаратом;
основным комплектом инструментов (подразумевается ножовка либо плоскогубцы);
токарным станком;
штангенциркулем большего размера;
сверлильным станком и комплектом свёрл;
шлифовальным станком;
съёмником цепи;
ключом для демонтажа трещотки;
металлорежущими предметами (подойдут гидравлическими ножницы, допускается применение ацетилено-кислородной резки, воспользоваться установкой для плазменной резки);
основным арсеналом для ремонтных работ с байком.

Также понадобится пособничество:

блока V-конструкции;
фрезы;
метчиков и плашек;
плоскошлифовального станка.

Предполагается работать со следующими материалами:

металлическим уголком;
звёздочкой ANSI #40, предполагающей 9 зубьев;
двумя подшипниками;
круглой болванкой из стали окружностью 0,5–1 дюймов;
четырёхдюймовым и дюймовым шкивами под клиновой ремешок;
клиновым ремнём.

Как преобразовать обычный велосипед в желаемый электровелосипед

Как собрать электровелосипед, волнует многих велосипедистов. В целях экономичной сборки следует поискать знакомых, которые могли бы предоставить бесплатно мотор с аккумулятором и велосипедом. Желательно найти байк с максимальным количеством передач. Это нужно для большего ускорения и увеличения допусков в электроцепи.

В поисках старого кресла с электродвигателем поможет интернет, где часто предлагают моторы б/у с аккумуляторами. Предпочтительнее обратиться в отдел ремонта и сбыта инвалидных кресел, поскольку здесь повезёт наверняка. Вряд ли техперсонал откажет в помощи за небольшую сумму.

Изготавливаем наружное подшипниковое кольцо

За неимением наружного кольца на байке, изготавливаем его самостоятельно. Необязательно делать резьбу, можно обойтись и без неё. Кольцо закрепляется винтами внутри каретки самодельного электровелосипеда.

Изготавливаем промежуточный вал

К большому ролику, подшипникам и звездочкам размером центрального отверстия подойдёт стальная болванка, размер которой должен составлять 5/8 от окружности звезды. Подходим к токарному станку, стачиваем один край заготовки до одного дюйма и диаметра, уменьшенного в два раза от окружности звезды. Остаток заготовки стачивается также. Центральная часть составляет 5/8 окружности звезды, чтобы промежуточный вал не проскальзывал.

Просверливаем прорехи для болтов, предварительно закрепив вал блоком V-образной конфигурации. Болтовые отверстия должны находиться по уровню. Размер болтов подбирается в соответствии с размерами вала и остальных частей.

Модифицируем звёзды

Слишком большую по ширине звёздочку модифицируем. Обработка звезды на токарном станке производится подрезным резцом до тех пор, пока ширина детали не станет 0,1 дюйм. После этого приступаем к установке резцовой каретки предположительно на 10 градусов, производим изменение угла зубьев до получения одинаковых показателей с двух краёв.

Работа с главным ведущим шкивом

При наличии отверстия в двигателе, внутри заготовки сверлим дюймовое отверстие, идентичное размеру вала. Соответствие размеров нужно обязательно соблюдать. После этого с помощью станка одну сторону стачиваем до 0,5 дюйма соответственно размерам ролика, предварительно обработанного.

О сборке промежуточного вала

Заранее прикупив цилиндрические штифты с винтами, собираем вал. При условии безошибочно выточенных деталей, сборка не вызовет никаких проблем.

Собираем цепную передачу

С помощью съемника приступаем к демонтажу цепи. Устанавливаем цепь обратно, продевая механизм через скоростной переключатель сзади. Зацепляем цепь на кассетную среднюю звезду. Проверяем правильность положения заднего переключателя. Для получения требуемой длины цепи располагаем её концы рядом. Разъединяем механизм в месте сгиба.

Важно! При разъединении цепи нужно убедиться в прикреплении пина к её концу. В противном случае возникнут проблемы в соединении механизма.

Проверяем работу без нагрузки

Переворачиваем самодельный электровелосипед колёсами кверху для свободного вращения заднего колеса. На умеренной передаче начинаем проверку. В целях обеспечения натяжения велоцепи следует крепко удерживать мотор снизу противоположно клиновому ремню. Свободной рукой подсоединяем моторные провода к аккумулятору.

На слёт цепи влияют следующие факторы:

мало сточена ширина звезды;
в случае проскальзывания ремня влияет слишком высокая передача либо его слабая натяжка;
плохо выровненные звезды.

О макете моторного крепления

В целях экономии макет изготавливается из картона, а не металла. Преобразовать картонную заготовку в любую форму значительно проще, чем металлическую. По возможности можно внедрить двигатель за подседельным штырём. Тогда вращающиеся элементы будут находиться на большем расстоянии от ног.

О предварительном моторном креплении

По картонному макету вырезаем металлическое крепление, приложив к железу оригинал и обведя его мелком. Для вырезки металлического макета понадобятся большие гидравлические ножницы, позволяющие в точности повторить все контуры. Остальные инструменты требуют владения определённых навыков.

Устанавливаем двигатель

Берём неравнобокий уголок и начинаем с выполнения прорех для U-образных болтов с последующей их установкой. Необходимо исключить скольжение болтов. Обладая картонным макетом, разметка будет лёгкой. Прикладываем его к пластине, помечая кернером один конец прорези, затем другой. Каждая сторона должна получить по две прорехи, всего четыре.

Отверстия должны быть нормальными для закручивания гаек и для внедрения болтов. Так, для болтов 3/8 дюйма предполагается 0,4-дюймовое отверстие.

Для выполнения прорезей лучше воспользоваться торцовой фрезой. В случае с плазменной резкой вырезаются аккуратные прорехи в железном уголке для болтов.

Устанавливаем неравнобокий уголок

Некоторые двигатели не требуют этой установки. По возможности устанавливаем неравнобокий уголок, за счёт которого двигатель закрепляется прочнее. В качестве альтернативы используем U-образные болты.

Производим крепление адаптерного кронштейна к двигателю. Скольжение кронштейна обеспечивает адекватное натяжение ремня. Изготавливаем пластину и привинчиваем её к переднему участку двигателя. Пластина предполагает некоторое смещение. Крепление небольшого прямоугольника, параллельного двигателю, производится болтами непосредственно к основной пластине монтажа.

Приступаем к сварке двигательного крепления

Предварительно производим тщательную пескоструйную очистку и небольшую зачистку щёткой по металлу. Штыки должны быть чистыми. В сварке важно соблюдать последовательность. Сварив один край, нужно подождать, пока остынет металл, а затем приступать ко второй части.

Основной жар направляем преимущественно на пластину, выбираем менее высокую температуру сварки, но доступную для проваривания листов. Можно капать расплавленный металл для лучшей спайки двух металлических листов.

Собираем ременной привод

Здесь всё предельно просто. Надеваем ремень на шкивы, хорошо натянув его, и затягиваем болтами. Поскольку эксплуатация велосипеда приводит к постепенному растягиванию ремня, периодически проверяем степень натяжения и корректируем, если нужно.

Производим повторную проверку без нагрузки

На самой низкой передаче запускаем мотор по максимуму. При достаточном креплении повышаем постепенно передачи. В случае установки велокомпьютера сзади, наблюдаем за его показателями. Передний велокомпьютер не показывает ничего. Ремень также не должен проскальзывать.

Об аккумуляторном креплении

Заранее проверив батарейки и зарядное устройство на пригодность, устанавливаем аккумулятор. Делаем картонную заготовку батарей, поскольку она легче перемещается. Выбираем оптимальный участок для установки батарей. Рекомендуемое место – поближе к земле, подальше от седла. Подобное размещение обусловлено возможностью увеличения сцепления покрышки заднего колеса и снижением центра тяжести байка.

Берём железные уголки, делаем из них поддон для последующего крепления аккумуляторов стяжками либо эластичными шнурами. Привариваем поддон к велораме. Сварной шов должен получиться высококачественным, поскольку на него будут производиться существенные нагрузки.

На рисунке представлена наглядная схема электровелосипеда. Поскольку велосипед уже оснащён переключением передач, достаточно внедрить обычный переключатель, чтобы управлять двигателем. Допускается установка однополюсного трёхпозиционного десятиамперного переключателя от ненужной радиостанции. Рабочие позиции обозначены двумя включателями и одним выключателем. Представленная схема показывает работу одного аккумулятора под 12-вольтовым напряжением при выставленном режиме первого включателя. Второй выключатель предполагает работу двух аккумуляторов с 24-вольтным напряжением, позволяя использовать мотор на всю мощность, а при необходимости снизить обороты.

Это наглядный пример схемы из трёх аккумуляторов. Каждой электрической схеме присуще иметь плюсы и минусы.

Испытываем велосипед, ищем и устраняем неполадки

Закончив сборку электровелосипеда, пора испытать его на деле. Можно пригласить друзей, чтобы похвастаться собственным изобретением и рассказать им, как собрать электровелосипед. Обязательно голову защищаем шлемом во избежание непредвиденных обстоятельств, приводящих к травме. Возможно, что первое изобретение не оправдает надежд, поэтому нужно быть морально готовым к такому повороту. Среди распространённых причин возможных неполадок – плохой контакт проводов, неправильный расчёт передаточного отношения.

Проводя испытание уникального изобретения, следует взять с собой инструменты, которые понадобятся в приведённых случаях:

отсоединились провода;
при условии превышенного передаточного отношения;
неисправность аккумуляторов.

Эти неполадки не позволят ехать велосипеду.

Диагностика электровелосипеда

Для диагностирования предполагаемых проблем, включаем самодельный электровелосипед с поднятым задним колесом. Вращение покрышки недопустимо и обусловлено чрезмерным передаточным отношением. Целесообразно прибегнуть к увеличению шкива промежуточного вала либо уменьшению двигательного шкива. Это нужно для снижения передаточного отношения и увеличения крутящего момента. В результате велосипед поедет.

При отсутствии вращения покрышки диагностируют отсоединения проводов либо непригодность аккумуляторов. Тогда обеспечиваем аккумуляторам полную зарядку, а проверку напряжения на них производим с помощью мультиметра. Оптимальное напряжение полного заряда обычно составляет 27 вольт.

Проверку целостности электроцепи выполняем тем же мультиметром. Отсоединяем провода, проложенные к двигателю, подсоединяем их к прибору с последующим включением переключателя. При условии отображения только нулей на экране заряженных аккумуляторов, диагностируется проблема самих проводов либо переключателя.

Медленный ход велосипеда обычно обусловлен неправильным передаточным отношением. Для диагностирования этой проблемы смотрим на степень вращения заднего колеса в поднятом состоянии. При ускоренном вращении диагностируется повышение передаточного отношения. В этом случае уменьшаем его посредством увеличения размера валочного шкива либо уменьшением размера двигательного шкива.

Если вращение покрышки характеризуется одинаковой быстротой, как при нагрузке, так и без неё, поступаем обратным образом. Производим увеличение передаточного отношения или уменьшаем размер валочного шкива. Можно увеличить размер двигательного шкива.

Подойдя к теории сборки электромопеда со знанием дела, можно попробовать сделать его своими руками.

С каждым годом содержание личного автотранспорта в городе становится все дороже. Из-за этого многие горожане на летний период предпочитают переходить на велосипед. Как средство для поездок на работу или длительных прогулок в сельской местности этот транспорт подходит идеально.

К сожалению, условия инфраструктуры наших городов и прочих населенных пунктов далеки от идеала: зачастую нет не только банальных дорожек для велосипедов, но даже отсутствуют приличные дороги общего пользования. А потому при желании использовать двухколесного друга для путешествий на работу и не только нередко приходится сталкиваться с тем, что к началу рабочего дня вы прибываете уставшим и взмыленным.

Как ни странно, но можно довольно-таки значительно облегчить условия своих поездок, поставив на свою технику мощный и компактный электрический двигатель. Сегодня мы будем конструировать электровелосипед своими руками. При наличии соответствующего оборудования и времени сделать это более чем реально.

Немного истории

Если вы помните, то в недавнем прошлом сложно было представить себе достаточно компактный и легкий аккумулятор, который бы мог обеспечить движение чего-то тяжелее детского игрушечного автомобильчика в пределах сотни метров.

Подвижки в этом направлении начались только лишь после повсеместного внедрения Ni-MH (никель-металл-гидридных батарей), в которых в роли электролита использовался гидроксид калия.

Оказалось, что такие аккумуляторы способны накапливать во много раз больше энергии, нежели стандартные кислотные элементы, да и срок их службы намного больше. Кроме того, при совершенствовании производственной технологии быстро выяснилось, что их себестоимость не так уж и высока.

Примерно в то же время многих «самоделкиных» и начала посещать мысль о том, как бы им сделать электровелосипед своими руками. И тут свершилось чудо: вездесущие китайцы начали в промышленных масштабах производить не только батареи, но и все прочие детали и механизмы, при помощи которых можно быстро превратить обычный велосипед в эдакий электрический «метеор».

Комплектующие и их стоимость

Разумеется, в первую очередь нам потребуется двигатель, который в зарубежных магазинах можно купить примерно за две тысячи рублей. Далее вам придется приобретать его контроллер, стоимость которого составляет приблизительно тысячу рублей.

Не забывайте о блоке (тоже около пары тысяч), а также о серво-тестере и качественном зарядном устройстве. Вместе они «вытянут» опять-таки на пару тысяч рублей. Что касается аккумулятора, то лучше покупать изделие на 5000 мАч минимум.

Кроме того, остаются всякие мелочи вроде силовых проводов, коннекторов и ваттметра, купить которые можно в любом магазине для электриков. Цена их варьируется в зависимости от производителя, так что привести здесь какие-то конкретные цифры сложно.

Другие комплектующие

В магазине для велосипедистов предстоит раздобыть фривил, пару втулок и максимально качественную цепь. Не забывайте про переключатель передач и звёздочку 52T. Кроме прочего, потребуется алмазный диск для УШМ, винты, гайки и хомуты, которые лучше закупить с некоторым запасом.

Таким образом, на все уйдет не меньше 12-13 тысяч рублей. Если есть такая возможность, лучше приобретать наиболее качественные комплектующие, но в этом случае стоимость проекта может значительно возрасти.

Механика

Начинаем делать электровелосипед своими руками с его механической составляющей. Не стоит и говорить о том, что вся работа должна быть выполнена максимально качественно, так как от этого зависит ваша собственная безопасность.

Предположим, что ваша машина будет оснащена традиционным задним приводом. Чтобы обеспечить должное крутящее усилие, нам как раз-таки и пригодится звездочка 52T. Чтобы прикрепить ее к втулке, вам потребуется алмазный диск от УШМ диаметром 15 см.

Отверстие под втулку растачиваем сверлом и напильником, полагаясь на собственные силы. Закрепить всю эту конструкцию можно, воспользовавшись стандартными «барашками» подходящего размера. Разумеется, стоит подумать над балансировкой, иначе на скорости вас ждут чрезвычайно острые ощущения.

Кстати, вы не задавались вопросом о том, а для чего мы купили фривил? Отвечаем: это один из важнейших элементов конструкции, так как он предотвращает передачу крутящего момента с колеса на двигатель, что может привести к неприятным последствиям.

Учтите, что стандартные цепи (у вас ведь обычный дорожник?) на него не садятся, так что зубья придется слегка обточить. Чтобы закрепить его к передаточной втулке диаметром 10 мм, придется купить в веломагазине переходник или же отправляться на поиски нормального токаря. Кстати, без него электровелосипед своими руками будет сделать в принципе непросто.

Стандартный переключатель скоростей используем для создания нужного натяжения цепи, идущей от фривила до ведомой звездочки. Максимально усильте конструкцию, так как от ее прочности зависит удачность поездки.

Важно! Крутящий момент с двигателя должен передаваться поэтапно во избежание деформации и разрушения звездочки, которая в обычном велосипеде попросту не рассчитана на такие нагрузки. Как раз для этого и применяют те шкивы и генераторные ремни от ВАЗ 2108, которые мы покупали ранее.

Немного о раме

Мы не случайно упоминали, что в свете рассматриваемой нами конструкции предпочтительнее использовать обычные дорожные модели велосипедов. Так как мощность двигателя может быть весьма приличной, настоятельно не рекомендуем применять карбоновые и алюминиевые рамы. Лучше всего подойдет обычная сталь, широко применяемая при изготовлении «ашанбайков».

Электрика и электроника

Разобравшись с механической частью, переходим к «сердцу» нашего двухколесного друга. Рассмотрим, как крепить мотор для электровелосипеда и прочие важные детали.

Начнем с контроллера. Крепить его лучше к раме, причем в этом участке желательно немного соскрести краску и подложить алюминиевую пластинку, намазанную термопастой. Это позволит не думать о его охлаждении, что весьма актуально во время летних покатушек.

Заботимся о безопасности!

Серво-тестер следует перевести в ручной режим: он пригодится для задания оптимальной мощности двигателя. Чтобы его запитать, рекомендуется использовать микросхему L7805. Чтобы велосипед в случае необходимости выдавал всю возможную мощность, рекомендуем где-то на руле (в удобном и легкодостижимом месте) расположить простейший геркон.

Чтобы в таких случаях не было резких рывков, которые чреваты срывом зубьев на звездочке, рекомендуем на вход серво-тестера поставить делитель напряжения на паре резисторов, сопряженный с конденсатором на 100 мкФ (в идеале). Так вы сможете обеспечить плавное нарастание оборотов в течение примерно 0,5-0,7 сек.

Ваттметр лучше всего ставить на крестовину руля, что позволит оперативно отслеживать расход электроэнергии, загодя вносить изменения в свой маршрут. Сами же аккумуляторы для электровелосипедов оптимально будет возить в подседельных сумках. Так вы сможете в кратчайшие сроки поменять их на более свежие, да и доступ при необходимости ремонта будет сильно упрощен.

Не забывайте о том, что ваше транспортное средство может разгоняться до приличной скорости. Исходя из этого, обязательно предусмотрите хотя бы простейший звуковой сигнал, который загодя будет предупреждать других участников дорожного движения о вашем приближении.

Не делайте так!

На просторах интернета можно встретить утверждение о том, что электровелосипед своими руками из шуруповерта избавит вас от приобретения всех вышеперечисленных комплектующих. Это не так.

Давайте посмотрим: даже шуруповерт на 600 Вт без интенсивной помощи педалей заберется не на каждую горку, а уж если смотреть на износ его механизма… Кроме того, подходящий по прочности механизм будет стоить очень и очень недешево, даже если не принимать во внимание стоимость фирменных аккумуляторов.

Словом, уж лучше потратить деньги на что-то более полезное.

Некоторые замечания по эксплуатации

Перед тем как сделать электровелосипед своими руками, лучше всего отложить побольше денег на мощные батареи. В самом начале статьи мы говорили об аккумуляторе на 5000 мАч. Его хватит примерно на 8-10 километров пути, при условии редких ускорений до 40 км/ч. Средняя скорость движения при этом должна составлять порядка 18 км/ч, что вполне прилично и хватает для комфортного передвижения по городу.

Вот как собрать электровелосипед своими руками!

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.

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.

Родилась мысль оснастить свой велосипед двигателем, который бы помогал в трудные минуты. Изучив довольно много видеороликов на YouTube, форум сайта endless-sphere.com и другие ресурсы об электрификации в домашних условиях велосипеда, в голове сформировалась картина решения поставленной задачи. Осталось только реализовать.

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

Двигатель (1500 руб.)
Контроллер двигателя (700 руб.)
Аккумуляторная батарея (1300 руб.)
Серво-тестер (200 руб.)
Зарядное устройство (700 руб.)
Силовые провода (красный / черный) (200 руб.)
Коннекторы 1 , коннекторы 2 (200 руб.)
Ваттметр (необязательно) (600 руб.)
Термоусадка (необязательно)

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 20×10 (100 руб.)

Итого 7300 руб.

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.

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.

Аккумулятора емкостью 5000 мАч (22 В) хватает на 30 минут езды и 8-10 км пути при средней скорости 18 км/ч и ускорениях до 40 км/ч. Еще раньше, когда у меня стоял аккумулятор 2200 мАч (11 В) мне его также хватало на 8 км пути, но при максимальной скорости 18 км/ч, средней 14 км/ч и помощи двигателю педалированием при движении в гору.

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.

Заметили ошибку? Выделите ее и нажмите Ctrl+Enter , чтобы сообщить нам.