Электровелосипед своими руками

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

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

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

Для чего это вам нужно?

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

Как правило, велосипед с электроприводом требуется для следующего:

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

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

Определяемся с мощностью

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

Ключевыми факторами будут являться:

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

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

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

Думаем о будущем

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

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

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

Что входит в комплект

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

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

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

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

Поэтому не рекомендуется покупать дешевые электронаборы, которые могут только недолго тянуть по ровной дороге. Они развивают мощность в 250 – 35- Вт и могут считаться «детскими».

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

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

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

Электровелосипед своими руками: двигатель

В прошлой статье про контроллеры мы уже отмечали, что для электровелосипедов используются трёхфазные асинхронные двигатели, и частично затронули их разновидности.

Напомним: двигатели для электровелосипедов, за редким исключением, бывают двух типов: центральные (кареточные) моторы и мотор-колёса.

Первые устанавливаются в кареточный узел и имеют встроенный контроллер, вторые заспицовываются в обод на место втулки и устанавливаются на место заднего (реже переднего) колеса.

В чём же основные эксплуатационные отличия данных двигателей и в каких случаях стоит выбрать тот или иной вариант?

Центральный мотор

Как я уже сказал, он устанавливается в кареточный узел, то есть вместо каретки. Технически процесс установки выглядит следующим образом: снимаются шатуны с педалями, выкручивается каретка, вставляется двигатель, закручиваются фиксирующие гайки, подключается проводка.

На первый взгляд, ничего сложного, и нужно просто найти съёмник шатунов и ключ для каретки. Но на самом деле при установке центрального мотора стоит учесть несколько важных факторов.

Подводные камни при установке

Очевидно, что производители рам для велосипедов не рассчитывают на то, что на раму будет устанавливаться мотор. В связи с этим, установке мотора на место могут помешать сварные швы, перья и даже просто гидролинии, проложенные под нижней трубой.

И если гидролинии можно пустить в другом месте, то стачивать сварные швы рамы крайне нежелательно. По-первых, это скажется на её прочности, во-вторых — приведёт к потере гарантии.

С перьями ещё интереснее: если звезда мотора упирается в перо, можно поступить двумя способами, каждый из которых не лучшим образом скажется на качестве готового результата.

Первый — изготовить проставочное кольцо на кареточную ось. Однако следует учесть, что если оно будет достаточно широким, может не хватить резьбы для крепления двигателя с обратной стороны.

Также в этом случае, скорее всего, исказится линия цепи (Chainline). Дело в том, что линия, проведённая от звезды мотора к центру кассеты, должна быть перпендикулярна задней оси. Если это правило нарушить, цепь будет перекошена, и при работе двигателя или кручении педалей станет перескакивать по кассете. В результате, кроме неудобств при эксплуатации, значительно возрастёт износ цепи и кассеты.

Второй способ — изготовить новую звезду мотора, меньшего диаметра. Задача творческая и достаточно серьёзная. Нужно подобрать правильный металл, рассчитать размеры и проконтролировать качество. Но очевидно, что уменьшение звезды приведёт к снижению максимальной скорости.

Есть ещё пара важных обстоятельств, которые необходимо учесть, если вы выбрали центральный мотор.

При старте мотор будет стараться провернуться и упереться в нижнюю трубу рамы, независимо от того, насколько сильно затянуты гайки. Поэтому необходимо предусмотреть проставочный элемент между мотором и рамой.

Если его не изготовить, каждый раз при старте двигатель будет выполнять микроудары по нижней трубе, что приведёт к повреждению лакокрасочного покрытия и деформациям.

Часто случается, что при переключении передач цепь соскакивает со звезды мотора . Для решения этой проблемы необходимо, во-первых, установить датчик переключения, чтобы двигатель отключался в момент переключения передач.

И во-вторых, организовать уловитель цепи — либо заблокировав в нужном положении передний переключатель, либо изготовить отдельный уловитель цепи самостоятельно.

Производители центральных моторов

Крупнейшими, да и, по сути, единственными производителями центральных моторов на сегодняшний день являются Bafang и Tongsheng.

Особенности работы на двухподвесах

На велосипедах с задним амортизатором (так называемых двухподвесах) использование мощных центральных моторов может привести к изгибанию велосипеда.

Это происходит из-за того, что при работе двигателя передняя звезда, установленная на моторе, как бы притягивает к себе кассету, то есть велосипед стремится сложиться вправо.

Данный эффект заметен настолько сильно, насколько надёжно и точно изготовлены подшипники перьев. Чем больше люфт и чем выше мощность, тем больше велосипед будет скручивать.

На хардтейлах (велосипедах без заднего амортизатора) перья приварены к раме, поэтому эффект скручивания практически отсутствует.

Мотор-колесо

В соответствии со своим названием, мотор-колесо представляет собой колесо с мотором, заспицованным на место втулки, и теперь давайте рассмотрим виды двигателей, которые заспицовываются в мотор-колёса.

Двигатель прямого привода (Direct Drive, DD)

Это самый тяжёлый двигатель из тех, что устанавливаются в мотор-колёсах. Я сразу сделал акцент на вес потому, что чем он больше, тем сильнее мы смещаемся от понятия велосипед к понятию мотоцикл.

Двигатель прямого привода не имеет редуктора, следовательно, частота вращения колеса совпадает с частотой вращения ротора. И здесь скрыты как свои преимущества, так и свои недостатки данной реализации.

Отсутствие редуктора, с одной стороны, говорит нам о повышенной надёжности, поскольку нет лишних шестерёнок, которые могут выйти из строя при перегреве и неправильной эксплуатации.

С другой стороны, это означает пониженный момент на старте двигателя при той же мощности. Иными словами, для того, чтобы получить приемлемое ускорение на старте, нам нужно больше мощности, чем в случае с редукторным мотором.

Вес мотор-колеса с двигателем прямого привода достигает 10 кг и более, из-за чего требуется применение более толстых спиц и более крепкого обода. А далее, по цепочке, более крепкой рамы, более мощной батареи, более надёжных тормозов и так далее.

Просто представьте, что в центре заднего колеса велосипеда разместилась 10-килограммовая гиря, которая увеличивает инерционность всего велосипеда в целом. При эксплуатации это серьёзно скажется на манёвренности.

Случается, что значительный вес, в комплексе с неквалифицированной установкой, приводит к поломке оси мотора прямого привода. Для изготовления новой оси придётся найти качественного токаря с доступом к качественным материалам. А затем заново протягивать кабель внутри новой оси.

Одним из основных преимуществ моторов прямого привода считается возможность использования рекуперации , то есть обратного преобразования кинетической энергии движения в электрическую.

Основное её применение — торможение без использования тормозных колодок. Но не стоит отказываться от колодок совсем — при возникновении неисправности электропроводки велосипед невозможно будет остановить.

Второе назначение рекуперации — заряд батареи при торможении . Многие скажут, что это более важная функция, чем рекуперативное торможение, и её следует поставить на первое место.

Но дело в том, что заряд батареи при торможении актуален исключительно в горной местности, так как невысокий КПД не позволит сколь-нибудь ощутимо зарядить батарею на относительно коротких спусках.

Редукторный двигатель

В противовес двигателям прямого привода, в качестве мотор-колеса на электровелосипеды устанавливаются редукторные моторы, у которых один оборот колеса соответствует определённому количеству оборотов ротора, в соответствии с коэффициентом редукции.

Чаще всего на Aliexpress встречаются моторы с одноступенчатым редуктором, реже — с двухступенчатым. Цена вторых, соответственно, выше. Количество ступеней редукции лучше сразу уточнить у продавца при заказе.

Очевидно, что у мотора с 2-ступенчатым редуктором момент на старте будет выше, поскольку для выполнения одного оборота колеса потребуется больше оборотов ротора, а значит вращать ротор будет легче.

Кроме высокого момента на старте, редукторные моторы имеют ещё одно преимущество перед моторами прямого привода — они весят в разы меньше (около 2 кг). Соответственно, ниже нагрузка на спицы, на обод, ниже вес готового электровелосипеда, выше манёвренность.

Конечно, редукторные моторы также не лишены недостатков, основной из которых — срезание зубьев шестерней . Обычно это происходит в результате перегрева мотора в сочетании с неправильной эксплуатацией.

Для того, чтобы не перегреть мотор, придётся либо постоянно следить за его температурой, либо просто использовать контроллер с термозащитой, как это реализовано, например, у electronbikes .

Второй недостаток редукторного мотора — невозможность использования рекуперации. Это обусловлено, собственно, наличием редуктора. Но давайте разберёмся — так ли уж важна рекуперация ?

Если мы рассматриваем тяжёлое средство передвижения, такое, как, например, троллейбус, трамвай, электровоз, электромобиль или тяжёлый электровелосипед (скорее даже электромотоцикл), то да, это экономия тормозных колодок и подзарядка батареи.

Но если речь идёт об электровелосипеде общим весом около 20 килограмм , с лёгким редукторным мотором, то смысл в рекуперации отпадает. Этому есть несколько причин.

Во-первых, гораздо эффективнее экономить энергию батареи путём использования ассистентного режима (помощь при педалировании), поскольку степень помощи (а следовательно, и расход батареи) определяет сам велосипедист.

Во-вторых, для лёгкого электровелосипеда достаточно использования хороших дисковых тормозов, в отличие от тяжёлого электромотоцикла.

В-третьих, как я уже писал выше, использование рекуперации в целях подзаряда батареи целесообразно только в горной местности, с затяжными спусками.

Особенности монтажа мотор-колеса

Если центральный мотор при работе упирается в нижнюю трубу рамы, то мотор-колесо упирается осью в дропауты, и если не применить дополнительного усиления дропаутов, ось мотора провернётся даже при небольшой мощности.

Чтобы этого избежать, на всех мотор-колёсах (за исключением совсем маломощных в сочетании со стальной рамой) используются так называемые торкармы (torque arm, моментный рычаг), или усилители дропаутов.

Торкармы изготавливаются из стали, надеваются на ось мотора и крепятся к раме. Для маломощных двигателей применяют один торкарм, для мощных — два, по одному с каждой стороны мотора.

Вроде всё понятно и просто, но и здесь есть свои нюансы .

Во-первых, важное значение имеют толщина и марка стали, из которой изготавливаются торкармы. Если металл недостаточно твёрдый, а двигатель мощный, ось может провернуться.

Во-вторых, точность изготовления. Чем плотнее торкарм сидит на оси мотора, тем ниже вероятность его проворачивания, и, соответственно, выше допустимая нагрузка.

В-третьих, торкармы при установке должны быть строго перпендикулярны оси мотора. Если допущен перекос, при затягивании гайки возникнет напряжение, которое может привести либо к выскакиванию оси из дропаута, либо к её поломке.

В-четвёртых, торкарм должен быть надёжно прикручен к дропауту или перу рамы. Самый лучший вариант — использование резьбовых отверстий, предназначенных для установки багажника или крыльев.

Недостаточно жёсткое крепление торкарма (некоторые любители крепят его сантехническим хомутом) приведёт к его расшатыванию и поломке такого крепления, а как следствие — проворачиванию оси, повреждению кабеля и, скорее всего, к его замене (перепротяжке).

Особенности подключения мотор-колеса

В связи с тем, что разные производители далеко не всегда придерживаются общего стандарта в производстве моторов, лучше всего приобретать мотор в комплекте с контроллером , так как фазировка, или цветовая схема разъёмов, может отличаться.

Также следует обратить внимание на длину кабеля , выходящего из мотора. Если мотор мощный, то излишне длинный кабель будет добавлять сопротивление к сопротивлению обмоток двигателя. Соответственно, часть энергии будет уходить на нагрев кабеля, особенно если силовые провода в нём недостаточного сечения.

Кроме этого, длинный кабель нужно будет где-то прокладывать и закреплять, а при возникновении необходимости снять колесо оно потянет за собой демонтаж этих креплений по всей длине до разъёма.

На фото мотора прямого привода, которое я привёл выше, силовые провода выведены отдельно от проводов с датчиков положения и скорости. Это неудобно, так как при монтаже и демонтаже возникает необходимость отсоединения каждого провода по отдельности.

Более того, такое соединение является негерметичным , в отличие от ситуации на фото с редукторным мотором — там все провода, включая силовые, объединены в одном герметичном разъёме. Такой вариант, очевидно, более предпочтителен. Главное, чтобы разъём был рассчитан на тот ток, который будет подаваться на мотор контроллером.

Измерение температуры двигателя

Для того, чтобы велосипедист мог при необходимости посмотреть температуру мотора на дисплее, необходимо соблюдение нескольких условий. Во-первых, очевидно, дисплей должен иметь такую функцию.

Во-вторых, в кабеле двигателя должен быть соответствующий провод (как правило, белого цвета). И, в-третьих, конечно же, в моторе должен быть установлен сам датчик температуры.

Производитель мог проложить белый провод в кабеле двигателя для измерения скорости, но не установить датчик температуры. В таком случае, это можно сделать самому, как я уже описывал в одной из своих прошлых статей.

Какой мотор выбрать

Центральный мотор, по сути, берёт на себя функцию велосипедиста — вращение педалей, то есть момент силы передаётся на колесо через цепь, и ему, как и велосипедисту, легче работать на нижней передаче заднего переключателя и тяжелее на высокой.

Такой мотор очень удобен при прохождении трассы с крутыми подъёмами — переключил на пониженную и он тебя спокойно затягивает наверх, вышел на горизонтальный участок, переключил на повышенную — и разогнался.

Кроме этого, велосипед с центральным мотором имеет более правильную развесовку, благодаря чему обладает повышенной манёвренностью. Это сильно ощутимо при участии в соревнованиях, подобных веломарафону «Самарская лука» .

Однако мотор-колесо имеет свои преимущества , благодаря которым успешно конкурирует с центральным мотором.

Во-первых, мотор-колесо проще установить, достаточно убедиться что рама имеет не осевое крепление, а QR (quick release, быстросъёмное, с эксцентриком). Хотя и для осевого крепления можно сделать переходники .

Во-вторых, на мотор-колесе можно продолжить движение даже при выходе из строя цепи или заднего переключателя. А при эксплуатации, соответственно, ниже износ данных компонентов.

В-третьих, мотор-колесо с двухступенчатым редуктором имеет достаточно высокий момент, чтобы въезжать в довольно крутые подъёмы, так что в повседневной эксплуатации практически не уступает центральному мотору.

На этом пока всё, если понравилось — подписывайтесь, чтобы не пропустить новые статьи.

Как сделать электровелосипед из обычного велосипеда

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

Особенности электровелосипеда

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

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

Оснастив свой электровелосипед, можно:

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

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

О преимуществах и недостатках

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

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

Достоинства электрических велоагрегатов:

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

К недостаткам электровелосипедов относят:

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

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

Основные компоненты и требования к ним

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

Для реконструкции обычного велосипеда в электровелосипед понадобится:

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

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

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

Выбор привода

Приводы классифицируют по месту расположения ведущего колеса.

Велосипед может быть:

переднеприводный;
заднеприводный;
полноприводный.

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

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

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

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

Передача крутящего момента от двигателя к ведущему колесу осуществляется:

фрикционно;
методом ременно-цепной передачи.

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

Выбор мотора

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

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

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

Выбор и размещение аккумулятора

Батареи представлены на рынке следующей линейкой:

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

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

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

номинальное напряжение;
энергоёмкость;
скорость заряда и саморазряда.

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

Выбор контроллера

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

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

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

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

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

Особенности монтажа

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

Собранный самостоятельно велосипед должен:

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

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

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

Правила эксплуатации

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

Правильная эксплуатация – максимальный пробег при минимальных затратах.

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

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

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

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

Электровелосипед своими руками

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

Пара мыслей в качестве вступления.

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

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

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

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

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

Вторая часть комплекта — это батарея и зарядное устройство.

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

Мотор

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

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

Контроллер

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

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

Управление

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

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

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

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

Батарея

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

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

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

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

Заключение

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

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

Как сделать электровелосипед своими руками

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.

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.

Схема электровелосипеда

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.

Электровелосипед своими руками

Электрический велосипед – это велосипед, отличающийся наличием трех ключевых элементов: электродвигатель (частично или полностью обеспечивающий перемещение), аккумуляторная батарея и контроллер. Такой велобайк может приводиться в движение как электрической составляющей, так и педалями, а его облуживание и эксплуатация осуществляется практически по той же схеме, что и в случае с обычными «двухколесниками» (естественно, с определенными нюансами).

Электровелосипеды – универсальный транспорт, который хорошо подходит в качестве средства передвижения для широкого круга потребителей с различным уровнем физической подготовки, поскольку позволяют дозировать нагрузку на организм.

Стоит отметить, что для катания на е-байках не требуется наличия водительского удостоверения или номерного знака, но только если мощность их двигателей не превышает 250 Вт (0.34 лошадиные силы) – в таком случае подобные «двухколесники» в соответствии с законодательством приравниваются к обычным самокатам и велосипедам… Если же транспортное средство имеет электромотор с потенциалом свыше 250 Вт (но не более 4000 Вт (5.44 л.с.)), то оно уже считается мопедом – для управления им необходимы права категории M (хотя подойдет и другая открытая категория – например, A или B)…

Достоинства и недостатки

Вообще, электровелосипеды могут похвастать целым рядом принципиальных преимуществ, среди которых:

в отличие от обычных «двухколесников», они позволяют кататься по различным дорогам (в том числе – с крутыми подъемами) и на большие расстояния даже людям с низким уровнем физической подготовки;
современные электровелосипеды имеют длительный срок службы и способны выполнять роль повседневного городского транспорта, поскольку демонстрируют солидный запас хода;
«насыщение» аккумуляторов происходит от обычной бытовой сети, а в случае полного расходования электроэнергии возможно передвижение с использованием педального привода;
в городских условиях «е-байки» обладают сопоставимой, с другими видами транспорта, скоростью, но при этом способны похвастать куда более низкими энергетическими и экономическими затратами, а также значительно меньшим воздействием на окружающую среду;
по сравнению, например, с мотоциклами и легковушками, электровелосипеды требуют гораздо меньшего количества места для парковки и хранения (они могут быть размещены даже в квартире).

Однако при столь немалом количестве положительных качеств, у электрических байков также хватает и недостатков, самые заметные из которых:

заметно более высокая стоимость по сравнению с обычными «двухколесниками»;
высокая масса (как правило, от 20 кг и больше), затрудняющая не только транспортировку «е-байков», но также делающая их более сложными в управлении и педалировании (чем обычные велосипеды);
длительный процесс зарядки (занимающий обычно от четырех до шести часов).

Историческая справка. Идея установки на велосипеды двигателей взяла свое начало в конце XIX века (то есть немногим позже создания такого двухколесного транспорта в целом) – так 31 декабря 1895 года инженер Огден Болтон (младший) получил в США патент на байк с «модульным моторизированным электрическим колесом с концентратом для установки на велосипеды», что дало толчок к развитию неизвестного доселе понятия «электрический велосипед»…
Спустя два года американский изобретатель Осия У. Либби спроектировал е-байк с парой аккумуляторов, приводящийся в движение посредством «двойного электродвигателя», который был установлен в ступице педального узла…
В ноябре 1898-го Мэтью Джей Стеффенс запатентовал электровелосипед с ременным приводом, расположенным вдоль внешнего края заднего колеса, а уже в следующем году Джон Шнепф изобрел роликовый электромотор, направлявший тягу на заднее колесо…
После этого электробайки на продолжительное время «ушли в затишье», а вновь данная тема «всплыла» уже в 1940-х годах…
Так в 1946-м Джесси Такер явил миру «двухколесник», оснащенный двигателем с внутренними зубчатыми передачами и муфтой свободного хода, тем самым получив патент на одну из наиболее значимых функций для подобного транспорта – возможность вращения педалей вне зависимости от работы силовой установки…
Еще через два года С. Арджирис изобрел электровелосипед, укомплектованный цепным электромотором…
В дальнейшем было создано немало всевозможных конструкций и типов «е-байков», но лишь в 1990-х годах (с развитием бытовой электроники и компактных аккумуляторов) они смогли «громко заявить о себе»: например, в 1992-м компанией Zike был впервые запущен массовый выпуск электрических велосипедов, а в 1998 году на мировом рынке присутствовало уже порядка полусотни серийных «двухколесников» на электротяге…
Ну а в начале XXI века производители пошли дальше – вдобавок к заводским электровелосипедам они предложили так называемые готовые наборы или комплекты, позволяющие переоборудовать любой велосипед в «е-байк»…

Классификация

Электрические велосипеды можно классифицировать по нескольким параметрам, и один из них – предназначение, ведь «электрификации» подвергаются «двухколесники» различных классов (в результате они отличаются друг от друга определенными техническими особенностями – мощность силовой установки, емкость аккумулятора, «дальнобойность» и т.д.):

Складные – они, как правило, больше используются в городских условиях, поэтому здесь основополагающим параметром являются небольшие габариты (для удобства хранения в условиях ограниченного пространства или перевозки в различных видах транспорта). Еще одно не менее важное требование – оптимальное соотношение производительности и компактности связки «электродвигатель-аккумулятор»: подобные «двухколесники» хоть и эксплуатируются преимущественно в спокойном темпе, но зачастую применяются для каждодневных поездок на работу, по магазинам или велопрогулок, отчего должны обладать неплохим запасом хода.
Трехколесные (грузовые) – такие «е-байки» предназначены, в первую очередь, для неспешного катания по дорогам с хорошим покрытием или транспортировки различных грузов, отчего размеры и вес в данном случае отходят на второй план (но это делает их менее привлекательными для горожан, живущих в многоэтажных домах и не имеющих собственных гаражей). Вследствие этого они нуждаются в достаточно мощном двигателе (способном тянуть не только сам велосипед, но и наездника с грузом) и, соответственно, батарее с высокой емкостью (для обеспечения нормальной «дальнобойности»).
Дорожные – такие электровелосипеды обычно эксплуатируются в городской среде или на шоссе (то есть преимущественно по асфальтированным или ровным грунтовым дорогам), поэтому для них ключевыми способностями считаются возможность движения на относительно высоких скоростях и на достаточно большие расстояния.
Горные – стихией маунтинбайков является, в первую очередь, пересеченная местность, которая может изобиловать различными препятствиями (в том числе – углублениями и горами). Подобные велосипеды оборудуют электроприводом с целью облегчения подъемов, отчего главенствующее требование для двигателя – «высокая тяга», обеспечивающая помощь при движении «в горку».

Помимо этого, «е-байки» можно разделить и по другому принципу, но уже на две большие категории – фабричные и самодельные:

Фабричные электровелосипеды

Это «электрифицированные железные кони», которые разработаны и собраны в заводских условиях. Для такого транспорта характерны: специфичный дизайн (выделяющий его на фоне «стандартных собратьев»), специальные рамы с креплением для батарей (частенько последние и вовсе – «прячутся» внутри трубчатой конструкции рам) и ряд других технических особенностей.

Заводские «е-байки положительно выделяются на фоне самодельных прежде всего тем, что они изначально проектируются под установку электропривода, отчего отличаются более высокой надежностью и лучшими «ходовыми» характеристиками, а также обладают гарантией.

Но их цена может отпугнуть многих – это, пожалуй, чуть ли не единственный недостаток подобных велосипедов.

Самодельные электровелосипеды

Велосипеды оснащаемые электроприводом кустарным способом имеют в основе обычный велобайк, который комплектуется всеми необходимым электрокомпонентами. Как правило, все составляющие для переоборудования традиционного «двухколесника» в электрический приобретаются готовыми комплектами (двигатель, батарея, контроллер и зарядное устройство), позволяющими без особого труда совершить модернизацию своими руками даже технически неподготовленным велолюбителям.

Безусловно, такие «е-байки» выгоднее заводских с финансовой точки зрения, поскольку не требуют серьезных проектировочных работ и разработки специальных узлов, но по остальным параметрам – куда менее привлекательные:

по большей части у них неэстетичный внешний вид,
низкая надежность,
более высокий вес,
худшая устойчивость на дороге («своими руками» крайне сложно сделать идеальную развесовку)
… и многое другое.

Компонентная база

Как уже было сказано в начале, электровелосипеды отличаются от стандартных «собратьев» тремя основными компонентами – двигатель, аккумулятор и контроллер.

Двигатель и привод

Современные е-байки оснащаются четырьмя типами электропривода

Мотор-колесо – наиболее популярный вариант. В данном решении двигатель интегрируется непосредственно в колесо (возможно как как в переднее, так и в заднее) вместо втулки – такая компоновка позволяет с минимальными затратами переоборудовать практически любой «двухколесник» на электротягу, лишь немного нарушая гармоничность внешнего вида.

Мотор-колеса подразделяются на два вида – редукторные и безредукторные:

в первом случае в корпусе электропривода скрывается силовая установка с высокой частотой вращения и небольшим крутящим моментом,
а во втором – низкооборотистый агрегат с высокой тягой, вращающий колесо напрямую.

Имеются между ними и другие принципиальные отличия:

редукторные мотор-колеса более компактны, технологичны и дешевы,
а безредукторные – обладают большими размерами и массой, но при этом ощутимо надежнее.

Мотор-колеса могут похвастать целым рядом положительных качеств: низкий уровень шума при работе электродвигателя; минимальное вмешательство в дизайн велосипеда; возможность легкой «электрификации» практически любого байка; совместимость с большинством современных «двухколесников».

Самый явный недостаток такой конструкции – заметное утяжеление велосипеда и, соответственно, нарушение баланса.

Кареточный электропривод – второй по распространенности вариант перевода байков на «зеленую» тягу. Его суть заключается в следующем – механическая энергия мотора направляется непосредственно на ось каретки, фактически «заменяя ноги» велосипедиста. Такое решение может использоваться на многоскоростных велосипедах, тем самым сохраняя управление крутящим моментом и передаточным отношением.

Основные достоинства кареточного электропривода – установка вне колес и возможность смены передач при езде на электротяге.

Хватает у него и недостатков:

высокая стоимость; ограниченная производительность;
совместимость не со всеми «железными конями»;
невысокая надежность (из-за сложной конструкции).

Электропривод с ременной или цепной передачей крутящего момента – данный вариант используется исключительно на бюджетных моделях велосипедов и подразумевает установку на двух- или трехколесный транспорт недорогих коллекторных моторов, обычно дополняемых свинцовыми аккумуляторами. Такой тип «электрификации» байков пользуется популярностью у «Кулибиных», которые умудряются оснащать своих «железных коней» электродвигателями от различной бытовой и автомобильной техники (например, от стиральных машин, дрелей, газонокосилок, стеклоочистителей автомобиля и т.п.).

Главное и, наверное, единственное достоинство ременного/цепного электропривода – доступная цена.

В остальном же идут сплошные недостатки:

высокий уровень шума;
не самый привлекательный внешний вид;
сложность воплощения из-за необходимости использования специального инструмента (например, сварки);
посредственный КПД;
низкая надежность.

Фрикционный электропривод – редко встречающаяся и малоэффективная схема «электрификации» велосипедов, которая подразумевает крепление силового агрегата над колесом, когда крутящий момент поставляется с вала двигателя непосредственно на покрышку.

Основное преимущество данного решения – легкая установка, не требующая каких-либо специальных навыков или разборки «двухколесника».

К его отрицательным качествам относятся:

низкая производительность;
проскальзывание ролика при больших нагрузках и в дождливую погоду;
быстрый износ покрышек.

Велопроизводители, имеющие в своих рядах «е-байки», обычно закупают электрические компоненты у сторонних именитых компаний, таких как: Bosch, Shimano, Suntour, Brose, Bafang, Samsung и многих других…

Выпуском комплектов для самостоятельной «электрификации» велосипедов (где ключевым компонентом можно считать двигатель) занимается большое количество компаний со всего мира (в том числе – российских), но особенно преуспели в этом деле китайцы – именно в Поднебесной базируются такие фирмы, как Bafang, DDK, MXUS, Yoch, Golden Motor (и это далеко не полный перечень), которые специализируются не только на мотор-колесах, но и на кареточных электроприводах.

Аккумулятор

Одной из важнейших составляющих любого электровелосипеда являются аккумуляторы, которые крепятся на несущей системе или багажнике (в специальном контейнере), а на некоторых моделях интегрируются в раму.

Они также бывают нескольких видов:

Li-ion. Первый и наиболее популярный вариант – литий-ионные батареи, используемые на подавляющем количестве современных «е-байков». Они представляют собой электроды (катодный материал на алюминиевой фольге и анодный материал на медной фольге), помещенные в герметичный корпус и разделенные между собой пористым сепаратором, который пропитан электролитом.

Такие аккумуляторы способны похвастать небольшими размерами и малым весом, но при этом имеют внушительную удельную емкость и короткое время зарядки.

Но при всех своих явных достоинствах, обладают они и серьезными недостатками:

невозможность использования при отрицательных температурах;
высокое внутреннее сопротивление (это не позволяет применять их с мощными моторами);
риск возгорания при неблагоприятных условиях.

Lead–acid (AGM). Свинцовые (гелевые) аккумуляторы – самый распространенный вид батарей для электровелосипедов, который в последние годы постепенно утрачивает позиции. Принцип их работы основан на электрохимических реакциях диоксида свинца и свинца в абсорбированном стекловолокном (у гелевых моделей – силикагелем) электролите.

К плюсам подобных аккумуляторов относятся низкая стоимость и способность функционирования даже при отрицательных температурах (но с потерей емкости), а к минусам – большая масса, длительный процесс «насыщения» и малое количество циклов зарядки.

LiFePO₄. Еще один вариант – литий-железо-фосфатные аккумуляторы, которые в целом конструктивно повторяют литий-ионных «собратьев», отличаясь от них лишь другим химическим элементом в качестве катода.

Такие батареи «щеголяют»:

большим сроком службы (более 2000 циклов),
возможностью быстрой зарядки,
высокой постоянной мощностью отдачи,
хорошей безопасностью (они не горючи),
а также могут эксплуатироваться в морозы (до –20 градусов по Цельсию).

Но и в их активе присутствуют и отрицательные моменты, а именно:

меньшая удельная емкость (нежели у литий-ионных аккумуляторов);
приличная масса;
высокая стоимость.

Контроллер

Последним компонентом, без которого невозможно представить современный электровелосипед, является контроллер – это электронное устройство, управляющее работой электровелосипеда и выполненное, как правило, в виде помещенной в алюминиевой корпус платы, из которой выводятся кабели с контактными разъемами.

На него возложен ряд важных функций, среди них:

подача тока на электродвигатель от аккумулятора;
отслеживание заряда батареи;
поддержание постоянной скорости при использовании электротяги;
зарядка аккумуляторов при торможении…
(и это далеко не полный перечень возможностей)

Контроллеры могут отличаться друг от друга большим количеством параметров:

рабочим напряжением (от 24 вольт и больше);
количеством датчиков Холла;
наличием или отсутствием круиз-контроля, датчиков от педалей и системы рекуперации;
возможностью (или невозможностью) подключения к другим аналогичным устройствам…

Выбор

Вообще, выбор электровелосипеда для взрослого райдера – задача не из легких. Ведь первым делом необходимо определиться – для каких целей покупается «е-байк», так как от этого будут зависеть практически все его ключевые характеристики: конструкция, мощность, «дальнобойность» и т.д… Ведь, например, от производительности электродвигателя зависят динамические характеристики, а от типа и емкости батареи – общий вес «двухколесника» и его пробег на одной зарядке.

если электрический велосипед приобретается для велопрогулок в городской среде и по ровным дорогам, то наиболее оптимальным вариантом станет складная модель;
для поездок на работу или велопутешествий лучше подойдут прогулочные или дорожные «железные кони» с большими колесами и цельной рамой;
«любителей острых ощущений» удовлетворят маунтинбайки с амортизирующими элементами и многоскоростной трансмиссией.

В остальном нюансы выбора электровелосипеда совпадают с рекомендациями по выбору обычного велосипеда.

Если брать во внимание другие возрастные категории, то на российском рынке как таковые электровелосипеды для детей практически не предлагаются, как и для подростков (но для последних неплохо подходят «взрослые модели» с компактной рамой и колесами размерностью от 16 до 20 дюймов).

В настоящее время электрические модели «двух- и трехколесников» присутствуют в рядах большинства крупных производителей велотехники, однако некоторые из них выпускают «е-байки» лишь «для галочки», другие уделяют им особое внимания, а часть и вовсе – специализируются преимущественно на подобных велосипедах (которые, кстати, пользуются растущей популярностью во многих странах мира – в общем-то их и можно считать «лучшими»):

Eltreco

Велостроитель из России, занимающийся разработкой, производством (на заводах в Южной Корее и Китае) и продажей широкого ассортимента электровелосипедов практически всех классов под различные потребности: горные, городские, дорожные, складные, трехколесные (грузовые), женские и другие…

Причем его модельная гамма состоит исключительно из «е-байков» (конечно, если игнорировать другие виды электрического транспорта), которые нацелены на широкую целевую аудиторию за счет надежности, приспособленности к российским реалиями эксплуатации и относительно доступной стоимости.

В настоящее время Eltreco занимает очень высокие позиции на рынке России в сегменте электрических велосипедов, охватывая более 80% от его доли.

По большей части компания выпускает «бюджетные» модели электробайков, которые имеют стальную или алюминиевую раму и навесное оборудование различных мировых брендов (Shimano, Kenda, Zoom, KS и прочие).

Что касается электрической «начинки», то отечественные электровелосипеды оснащаются современными электродвигателями мощностью до 500 Вт (0.68 л.с.) и литий-ионными аккумуляторами, обеспечивающими им максимальную скорость в среднем на уровне 25-35 км/ч и неплохую «дальнобойность» (как правило, не более 60 км на одной зарядке).

Xiaomi

Китайская компания, хорошо известная в области мобильных гаджетов и «умных» устройств, которая также специализируется на разработке, выпуске и реализации электровелосипедов, пользующихся популярностью во многих странах мира… И это несмотря на то, что палитра велостроителя из Поднебесной состоит всего из нескольких моделей (пара из них – со складной рамой) – предназначенных сугубо для эксплуатации в городской среде по дорогам с хорошим покрытием.

К сильным сторонам «е-байков» Xiaomi можно отнести:

неординарный дизайн (действительно выделяющий их на фоне других «двухколесников»),
инновационную технику (электродвигатели мощностью до 250 Вт и литий-ионные батареи Panasonic и Samsung),
а также возможность синхронизации со смартфонами с помощью специального приложения.

Эти электровелосипеды из Поднебесной могут развивать скорость до 25 км/ч, преодолевая на одной зарядке до 50 км пути (причем «насыщение» аккумуляторов от обычной розетки занимает не более четырех часов).

Имеются у них и определенные недостатки:

внешность, при всей своей необычности, не каждому придется по вкусу;
скудный модельный ряд;
высокая стоимость.

Это всемирно известный немецкий велопроизводитель, который выпускает широчайшую гамму велосипедов различных классов (в том числе – для профессиональных спортсменов)… Однако только лишь традиционными «двухколесниками» компания свою деятельность не ограничивает и также предлагает большое разнообразие байков с электронной «начинкой»: горные хардтейлы и двухподвесы, а также городские, дорожные и туристические модели.

Таким образом немецкие «е-байки» рассчитаны на широкую целевую аудиторию – начиная от простых людей (предпочитающих неспешные и комфортные велопрогулки) и заканчивая высококлассными райдерами (выступающими в экстремальных спортивных дисциплинах).

На свои электрические велосипеды компания Cube устанавливает исключительно электродвигатели и литий-ионные аккумуляторы фирмы Bosch – что делает их достаточно дорогими.

Но хватает у электробайков марки и положительных качеств – привлекательный дизайн, современная и надежная «начинка», хорошие «ездовые» характеристики и многое другое.

Pedego

Американский производитель электровелосипедов (один из крупнейших в своей стране), который специализируется на выпуске и продаже «е-байков» различных классов по всему миру (более чем в 40 странах)… Модельная гамма данной компании объединяет горные (в том числе – повышенной проходимости), городские, дорожные и трехколесные модели, нацеленные на широкую массу населения – и на физически неподготовленных велолюбителей, и на опытных райдеров, серьезно увлекающихся спортом.

Электрические «железные кони» Pedego оснащаются компонентами ведущих мировых брендов – электродвигателями мощностью до 600 Вт и литий-ионными аккумуляторами: первые обеспечивают им максимальную скорость до 33 км/ч при движении на чистой электротяге, а вторые – пробег до 65 км (все зависит от условий эксплуатации и местности).

Электробайки этой американской марки уже успели зарекомендовать себя в качестве современной и надежной техники с привлекательным классическим дизайном внешнего вида, которая имеет один существенный недостаток – высокая цена (особенно по сравнению с идентичными моделями российских производителей).

Elbike

Ещё одна российская компания (одна из первых в стране), занимающаяся разработкой, производством и продажей электровелосипедов и ведущая свою деятельность с 2009 года…

Она предлагает недорогие е-байки для взрослых людей, подростков и детей различных классов (городские, складные, дорожные, горные, трековые), а также комплекты для самостоятельной «электрификации» простых велосипедов.

В гамме российского велопроизводителя – электротехника с алюминиевой рамой, приличным навесным оборудованием различных мировых брендов и современной электрической «начинкой» (электромоторы мощностью до 500 Вт и литий-ионные аккумуляторы). Они способны разгоняться до 25-40 км/ч и проезжать до 35-50 км пути на одной зарядке (в зависимости от модификации), а для полного пополнения «баков» требуют 4-6 часов времени.

Источники:

https://elpaso-antibar.ru/populyarnye-stati/elektrovelosiped-svoimi-rukami-iz-startera-kak-sdelat-elektrovelosiped-iz-obychnogo-velosipeda.html
https://mozgochiny.ru/electronics-2/elektrovelosiped-svoimi-rukami-2/
https://sportotip.ru/vidy-sporta/velosiped/kak-sdelat-elektrovelosiped-svoimi-rukami/
http://bikes.ironhorse.ru/varieties/e-bikes/