Принцип работы электровелосипеда

Каким бы увлекательным и радостным процессом ни казалась сборка своего электровелосипеда, качественный результат неизбежно требует предварительного планирования.

Следует оценить не только стоимость затрат на компоненты, но и возможность раздобыть необходимые инструменты.

В данной статье я постараюсь перечислить всё, что необходимо, и предостеречь о возможных подводных камнях.

Велосипед-донор

Прежде всего, конечно, нужен сам велосипед-донор, то есть тот, на базе которого будет построен электровелосипед. У кого-то он уже есть, у кого-то нет, а кому-то просто жалко или не хочется превращать любимый велосипед в электрическую версию, и для этих целей приобретается отдельный велосипед.

Есть несколько важных обстоятельств, определяющих возможность электрификации велосипеда:

Тип крепления колеса. Если планируется установка мотор-колеса, то крайне важно чтобы было крепление QR (Quick release — быстрозажимное). В крепление другого типа — осевое крепление — мотор-колесо не установить (хотя такую задачу неоднократно решали ребята из Electronbikes, но это довольно дорогое удовольствие).
Наличие места в треугольнике рамы. Часто бывает, что в треугольнике рамы расположен амортизатор, либо верхняя труба сильно занижена — в этом случае установить туда батарею будет довольно проблематично, а иногда вообще невозможно. Вариант установки батареи на багажник, или тем более на подседельный штырь, на мой взгляд крайне нежелателен из-за смещения центра масс и раскачиваний при езде.

Электрокомплект

Литий-ионная батарея

На картинке выше батарея отсутствует, так как часто её просто не включают в состав комплекта — в том числе потому, что она является самым дорогим компонентом электровелосипеда, и стоимость комплекта вместе с батареей будет отпугивать перспективных покупателей. Поэтому батарея обычно продаётся отдельной позицией.

Итак, у нас есть несколько вариантов откуда взять батарею:

1. Купить готовую, на том же Aliexpress, либо приобрести у местных предпринимателей, если не хочется долго ждать. Но как при этом удостовериться в качестве батареи? Здесь мы можем только ориентироваться на отзывы аналогичных покупателей у выбранного продавца.

2. Купить б/у. Этот вариант подходит только в том случае, если у вас или ваших друзей есть оборудование для измерения характеристик батареи, а именно — ваттметр для измерения ёмкости и мощный потребитель (например, набор ламп) для определения внутреннего сопротивления батареи путём оценки просадки напряжения под нагрузкой.

Стоит ли покупать электровелосипед? Преимущества и недостатки велосипедов с электроприводом

Стоит ли покупать электровелосипед для передвижения по городу и поездок на природу? Казалось бы, очень простой вопрос, но ответы на него встречаются абсолютно противоположные.

Бывалые велосипедисты называют электробайки не иначе, как средство передвижения для лентяев или бесполезная дорогая игрушка. В то же время многие владельцы данного вида техники вполне довольны приобретением.

Столь серьезные противоречия во мнениях создают путаницу в голове у тех, кто задумывается о покупке велосипеда с электроприводом. И многие люди, окончательно запутавшись, решают отложить покупку до лучших времен. Правильно ли они делают, или стоит ли покупать электровелосипед, мы расскажем в данной статье.

Отличия от обычного велосипеда

Электровелосипед от обычного велосипеда практически не отличается. Разница заключается лишь в наличии двигателя с аккумулятором и специальной каретки, которая поддерживает привод цепи как от кручения педалей, так и от электротяги.

Двигатель и аккумуляторная батарея, как правило, устанавливаются на раме (это лучший вариант).

Приборы управления электроприводом, позволяющие включать и отключать его, регулировать скорость, менять режимы езды , размещаются на руле.

Также существуют электровелосипеды, где двигатель встроен непосредственно в заднее колесо. А батарея размещается на раме под сиденьем или на багажнике. Фото: Depositphotos

Байки данного типа отличаются плохими ездовыми характеристиками, так как существенно увеличивается масса крутящего объекта (колеса). И, как правило, плохим качеством двигателя, поэтому покупать их не рекомендуется.

Преимущества и недостатки

Главным преимуществом электровелосипедов является возможность ездить, не крутя педали, проезжая за один заряд аккумулятора до 30−40 км.

Вторым плюсом является возможность развивать более высокую скорость и быстрее преодолевать большие расстояния. Некоторые байки могут разгоняться до 70 км/ч, средняя же скорость составляет 25−35 км/ч.

Увеличенный вес (от 20 кг и выше) делает перенос байка в руках и подъем по лестнице проблематичным.
Высокая цена (от 70 000 руб. за хорошую модель).
Необходимость менять батарею по окончанию ее ресурса (раз в 1,5−2 года).
Выше стоимость ремонта, так как изнашивается не только ходовая, но также двигатель и электроника.

Так стоит ли покупать электровелосипед

Пожилым людям, которым сложно передвигаться на обычным велосипеде, но в то же время не хочется использовать общественный транспорт, либо просто нет такой возможности (для поездок на дачу, рыбалку ).
Для лиц, которые в силу профессии вынуждены большую часть дня активно передвигаться по городу (например, курьеры).
Для жителей больших городов. Электровелосипеды помогают им добираться до далеко расположенного места работы по свежему воздуху без толкотни, ожиданий и пробок.
Для работников ночных смен, либо работающих допоздна (бармены, официанты ). Электрический велосипед позволяет им добираться до дома в любое время, даже будучи сильно уставшим, не тратясь при этом постоянно на такси.
Для тех, кто в силу состояния здоровья не способен долго крутить педали (например, с больными коленями), но хочет передвигаться на велосипеде.

Для остальных людей, которые могут без проблем проезжать необходимое им расстояние на обычном велосипеде, электробайки не нужны.

Основные виды электровелосипедов

Электробайки, как и обычные велосипеды, бывают различных видов, в частности, горные, двухподвесные, шоссейные, городские, складные Особенности все те же, что и у обычных велосипедов.

Горные — амортизирующая вилка, высокая маневренность, отличная проходимость и мягкий ход. Оптимальный вариант для езды по городу и выездов на природу. Единственный недостаток заключается в не самом лучшем накате. Горный электровелосипед

Двухподвесы — по сути, те же горные байки, но с дополнительным амортизатором, встроенным в раму. Весят чуть больше, но и едут мягче. Рекомендуются для людей, которые планируют быстро ездить, в том числе по плохим дорогам. Двухподвесный электровелосипед

Городские — обладают средней маневренностью и неплохим накатом. Есть модели с высокой и низкой рамой (вторые предназначены для женщин и людей в возрасте). Хорошо подходят для неспешной езды по городу и грунтовым дорогам. Городской электровелосипед

Шоссейные — имеют тонкие колеса, за счет чего обладают отличным накатом, но и высокой жесткостью (чувствуют каждую кочку). Предназначены для езды по хорошим асфальтированным дорогам. Для природы и города не самый удачный выбор.

Складные — низкая маневренность, плохой накат и минимальное удобство передвижения. Единственный плюс заключается в возможности быстро сложить байк и транспортировать его в общественном транспорте (в том же метро) или личном автомобиле. Складной электровелосипед
Фото: Depositphotos

Если вам трудно определить, какой из видов лучше, то имеет смысл записаться на тест-драйв, чтобы перед покупкой поездить на каждом.

Сделать это можно в магазине https://velobuy.ru/.

В регионах компаний, предлагающих подобную услугу, может и не быть, но поискать стоит.

Важные характеристики

Чтобы выбрать электровелосипед, стоит помимо его вида также правильно подобрать под себя эксплуатационные характеристики.

Максимальная скорость

Байки не столь устойчивы и маневренны, как мотоциклы, из-за чего на большой скорости управлять ими куда сложнее. Кроме того, чем выше скорость, тем ниже силовая тяга двигателя. Другими словами, при одинаковой мощности медленный велосипед легче будет преодолевать уклоны и бездорожье.

Поэтому не стоит гнаться за «максималкой», для комфортной езды по городу и пересеченной местности 25−35 км/ч вполне достаточно.

Мощность двигателя

Если вы хотите модель, которая будет без проблем въезжать в любые горки, преодолевать бездорожье и быстро разгоняться, то оптимальный вариант — байк с мощностью 1000 Вт и выше.
Если требуется просто уверенная езда без помощи ногами в большинстве случаев, то подойдет и привод на 500−750 Вт.
Если вы готовы помогать педалями двигателю при форсировании грязи и наклонов, то достаточно будет 250−350Вт (более слабые модели лучше обходить стороной).

Крайне желательно, чтобы батарея на байке использовалась с напряжением 36 В , а не 24 В.

Обратите внимание, что модели электровелосипедов с мощностью более 250Вт или максимальной скоростью выше 25 км/ч в России требуют наличия прав категории М или любой более высокой (A, B, C, D).
Также требуется регистрация в ГИБДД и запрещена езда по тротуарам, велосипедным дорожкам.

Поэтому для города лучше всего покупать электровелосипед с мощностью 250Вт и скоростью до 25 км/ч, чтобы можно было ездить где угодно, избегая пробок и опасных участков дорог.

Производитель

Дешевые модели от малоизвестных производителей обладают настолько плохим качеством, что за несколько лет в ремонт приходится вкладывать чуть ли не больше денежных средств, чем на покупку. Не говоря уже о несоответствии заявленных характеристик и прочих негативных моментах.

Поэтому, если вы решились покупать электровелосипед, необходимо выбирать хороший от надежного производителя (Haibike, Cube, Eltreco, Volteco, Merida и другие).

Двигатель на покупаемом электробайке желательно, чтобы использовался от компании Yamaha или Bosh. И те, и другие очень хорошего качества.

Какие функции выполняют в электровелосипедах контроллеры

В списке основных компонентов электрооборудования велосипеда на электротяге входит не только аккумулятор и трехфазный электромотор, но и такое сложное электронное устройство, как контроллер.

Принцип работы контроллера

Поскольку для работы трехфазного электродвигателя необходим переменный ток, а аккумуляторная батарея выдает только ток постоянный, основной функцией устройства является его преобразование в импульсы определенной длительности. Протекая через обмотки двигателя, они создают переменное магнитное поле.

В зависимости от его направления магниты ротора то притягиваются, то отталкиваются. Под их воздействием мотор-колесо вращается. Управляющие сигналы представлены в виде серии импульсов, длина которых влияет на выходную мощность электродвигателя. Электронный блок управления отвечает не только за частоту вращения мотора электровелосипеда. На него возложено достаточно большое количество дополнительных функций.

Условно их можно разделить на три основные группы:

регулировка скорости электровелосипеда;
управление крутящим моментом двигателя;
защита электродвигателя от перегрузки.

Дополнительные функции блока управления

Контролер начинает работу после получения сигнала от акселератора. Анализируя полученную информацию, он регулирует скорость вращения мотор-колеса. С его помощью выполняется и торможение.

При включении заднего хода мотор работает на низких оборотах, обеспечивая безопасность движения транспорта.

Наличие в схеме термодатчика предотвращает перегрузку электросистемы. Для возможности отключения питания при возникновении аварийной ситуации, в силовую цепь встраивается датчик тока.

Прошивка контроллера электровелосипеда предусматривает программирование порогового значения отключения питания. Так он защищает устройство от короткого замыкания при высокой нагрузке.

Устройство также способно определять снижение уровня напряжения аккумулятора ниже возможного и при достижении заданного порога отключать питание двигателя. Блок также самостоятельно регулирует мощность мотора при изменении нагрузки.

К данному электронному элементу подсоединяется все электрооборудование транспортного средства, Для подключения используются многожильные провода, имеющие термостойкую силиконовую изоляцию.

Основные параметры блока управления

У контроллеров имеются несколько важных параметров, от которых зависит, какой мощности двигатели и аккумуляторы они смогут обслуживать. Назовем основные:

Оснастите свой велосипед электрическим приводом

Идея установить электропривод на велосипед напрашивается сама собой. В самом деле, почему двигатель внутреннего сгорания можно (это практикуется уже очень давно), а электрический — нельзя? При современном уровне электроники подобная модернизация велосипеда должна быть даже проще, нежели использование иных движков. Кроме того, это не потребует согласования с регистрационными службами ГИБДД.

Для тех, у кого этот транспорт является основным средством передвижения (например, для ежедневных поездок к месту работы и обратно), электрификация «двухколесного друга» позволит значительно экономить свои силы и нервы. Нет необходимости простаивать в нередких в нынешнее время пробках, скорость у электровелосипеда для городских условий приличная, так что реальное время поездки, нередко, даже сокращается, по сравнению с обычным наземным личным или общественным транспортом.

Наскучило просто кататься? Освойте трюки на велосипеде! В статье рассказывается как научиться ездить на заднем колесе.
Для желающих освоить скейтбординг наш рассказ о том как выбрать, купить и научиться кататься на скейте.

Постоянно подзаряжая аккумуляторы, дома или в любом доступном месте, можно обладать значительным запасом пробега, и, при правильном расчете маршрута и емкости батарей, всегда быть уверенным в своих возможностях. Да, в конце концов, в случае непредвиденных неприятностей, можно добраться и обычным способом – на педалях.

Некоторые из них проводят глубокий «апгрейд» велосипедов, используя совершенно неожиданные конструкторские задумки, узлы и материалы, зачастую приобретенные на «барахолке» или в автомагазинах. Менее «продвинутые» просто приобретают готовые комплекты для электрификации вело-транспорта – благо, производители предлагают их в достаточно широком ассортименте.

Какие существуют типы передачи вращательного движения от двигателя на ведущее колесо?

Фрикционная передача

Эта разновидность электропривода, хотя и встречается в продаже, но не пользуется особой популярностью. Принцип ее – немудреный. Двигатель устанавливается прямо у ведущего колеса, передача крутящего момента происходит непосредственно с вала статора на покрышку. Казалось бы – все просто и очевидно. Но то, что, может быть, применимо для детских электрических машинок и велосипедов, малопригодно в реальном использовании транспорта.

Нет никаких передаточных звеньев, то есть исключается возможность увеличения угловой скорости колеса за счет использования редукторов;
Крайне низкий КПД;
Даже незначительное падение давления в камере колеса резко уменьшит эффективность такого привода.
Постоянное трение между фрикционом двигателя и протектором покрышки резко снижает ее долговечность.
В условиях сырой погоды, грязной дороги, мороза коэффициент трения существенно уменьшится, фрикцион будет пробуксовывать, что снизит и без того невысокую энергоотдачу привода.

Нет, если планировать переделку с реальными повышениями эксплуатационных качеств велосипеда, от подобной схемы лучше сразу отказаться.

Читайте так же на нашем сайте о парашютном спорте. Фотографии парашютистов, видео и многое другое…
О полетах на вингсьюте можно почитать по этой ссылке.
Автожир — странное название не менее странного летательного аппарата. Знаете о таком? Если нет, читайте по ссылке: pro-extrim.com/vysota/avtozhir/autogyro.html

Классическая цепная или ременная передачи

Этот принцип чаще всего используется мастерами – «самоделкиными», из-за его визуальной «понятности» и широкого выбора необходимых комплектующих от обычных велосипедов. В качестве двигателя нередко используются электромоторы от бытовой техники (например от стиральной машины) или автомобильного электрохозяйства.

Что можно сказать о недостатках подобного привода?

Надо сразу отметить, что переделка велосипеда таким способом потребует от владельца достаточно глубоких знаний механики и высоких технологических навыков.
Еще одним недостатком является шумность системы с таким видом передачи, но в дорожных условиях это вряд ли кому-то доставит существенные неудобства.
Доработка связана с некоторыми изменениями в конструкции рамы, что может снизить ее прочностные характеристики. Во всяком случае, не рекомендуется проводить подобные работы на велосипедах с карбоновыми или алюминиевыми рамами – только на стальных.

Зато недостатки скрашиваются целым рядом преимуществ:

Этот тип передачи – самый экономичный и эффективный из всех существующих.
Существует возможность использования ступенчатого переключения передач, привычного для большинства велосипедистов. Это позволит в значительной степени увеличить ресурсы аккумуляторов, выбирая оптимальный режим в зависимости от трафика движения или рельефа трассы.
Как правило, подобный тип передачи позволяет использовать уже установленные на велосипеде узлы, что не приводит к значительному увеличению общего веса. Кроме того, экономичность системы дает возможность применять двигатели и аккумуляторы меньшей массы.
Наибольшие скоростные показатели также показывают велосипеды именно с такой передачей.

Понятно, что здесь – широчайшее поле для креативных конструкторских идей. Однако, не забыли про велосипедистов и производители – существуют в продаже готовые комплекты для электровелосипеда. Наибольшей популярностью пользуются наборы тайваньской фирмы «Cyclone».

Системы оснащены электродвигателями мощностью от 360 до 1500 Вт, с напряжением питания 24 или 36 вольт. Для управления работой привода используются электронные контроллеры, причем в двигателях до 500 ватт они, как правило, встроенные. В комплект входят все необходимые крепежные элементы, средства визуального контроля и ручного управления приводом.

Монтаж электропривода будет вполне посильной задачей для любого владельца с «правильно растущими руками».

Общее утяжеление велосипеда вполне приемлемое – 3-4 килограмма, но вот скорости, которые он может развивать – весьма внушительны — 40 и более километров в час.

Для любителей паркура предлагаем список пяти лучших фильмов о паркуре.
Как правильно одеться сноубордисту перед выходом на трассу? Все об одежде для катания с гор на нашей странице.

Самое простое решение – мотор-колесо

Для любителей облегченной езды на велосипеде производители предлагают еще один вариант, в котором электродвигатель и колесо конструктивно скомпонованы в один узел, так называемое, мотор-колесо.

Преимущества такой системы очевидны:

При установке данного привода велосипед не подвергается каким-либо значимым доработкам, не изменяется значительно и его внешний вид. Единственное – установка органов управления на руле и аккумуляторного отсека – на раме.
Установка не требует каких-либо существенных знаний и умений – при правильном подборе колеса-мотора она доступна, наверное, всем.
Работа двигателя практически бесшумна.
При желании велосипед легко трансформируется обратно в обычный.

Есть, конечно, и ряд недостатков:

Колесо с размещенным в ним приводом – достаточно тяжелая конструкция (6 и более килограмм), увеличивающая общую массу транспортного средства. Опытные велосипедисты рекомендуют устанавливать усиленную переднюю вилку.
Существуют определенные ограничения по мощности привода.
Превышение установленной производителем скорости может дать обратный эффект – двигатель превращается в генератор и самопроизвольно тормозит движение.

Как правило, в продажу поступают готовые конструкции – со спицами и колесным ободом, однако для любителей подходить к делу обстоятельно реализуются и просто двигатели. В этом случае выбор и установка необходимых спиц и обода ложится на хозяев транспорта. Так сказать, мотор-колесо своими руками.

В комплект обязательно входит контроллер, обеспечивающий правильную работу привода, механизмы управления, аккумуляторные батареи с блоком подзарядки.

В зависимости от предпочтений, можно выбрать как переднее, так и заднее ведущее колесо. Некоторые велосипедисты решают задачу «одним махом» — делают свою «машину» полноприводной.

Наиболее популярными среди поклонников электропривода считаются моторы-колеса «Polariss», «Yamasaki», «Electra», «Golden motor». Приобрести их можно как через специализированные магазины, так и заказав через интернет.

Видео

Источники:

https://electronbikes.com/handmade_ebike_what_need
https://shkolazhizni.ru/market/articles/97109/
https://gyrorating.ru/elektrovelosipedy/kakie-funkczii-vypolnyayut-v-elektrovelosipedax-kontrollery/
https://pro-extrim.com/ground/velo/e-velosiped.html