Схема контроллер для электровелосипеда

Неисправности электровелосипеда: признаки, причины, устранение (Часть 1)

Электровелосипед не является совершенным механизмом и может своими неисправностями доставить юзеру большое количество проблем. Однако выявить корень бед среднестатистическому пользователю не так уж и просто, ведь для этого нужно знать, как функционирует данное средство передвижения в нормальном режиме. При этом, следует обращать внимание не только на то, как электровелосипед едет, но и на то, как ведут себя электронные компоненты, элементы управления и питания при постоянном использовании. Именно эти знания должны помочь велосипедисту разобраться с образовавшимися неприятностями.

В этой обширной теме я хочу поговорить о большом количестве неисправностей электровелосипеда, а также пояснить, что послужило причиной их возникновения и как с ними разобраться малой кровью.

Гарантийный период

Если у вас случилась поломка как раз в тот период, когда транспортное средство либо его комплектующие ещё находятся на гарантии, то безусловно, лучше обратиться за помощью к высококвалифицированным специалистам, а не заниматься самодеятельностью.

Но если вам не повезло и гарантия закончилась, придётся обращаться к экспертам технического консультационного центра компании, которая занимается продажей электровелосипедного оборудования. Консультанты посоветуют вам, как решить проблему или же перенаправят вас в службу постгарантийного обслуживания.

Если описанное выше по каким либо причинам недостижимо и поломка не является серьёзной, и если вы при этом хотя бы поверхностно разбираетесь в электронике, то можно попробовать свои силы, а можно поддержкой сведущих людей заручиться, ведь как говорится — одна голова хорошо, а две — лучше!

Правильная работа электровелосипеда

Электромотор, контроллер, АКБ, рукоять акселератора, система электрокомпонентов дополнительной комплектации — всё это должно функционировать слажено, радуя юзера адекватной работой электровелосипеда! Каждая составляющая должна быть подключена корректно и вдобавок, также корректно выполнять свои обязанности.

Бывают случаи, что элементы перестают адекватно функционировать вследствие неплотной стыковки проводов или даже вследствие ошибочно подобранного комплекта электрических деталей. Поэтому, если в электровело что-то сбоит, то всё ремонтное мероприятие должно выполняться в следующей последовательности:

1. Находим причину неисправности.

2. Находим то место, где образовалась неисправность.

3. И только после двух вышеперечисленных процедур, берёмся за выполнение ремонтных работ.

При всём этом, нужно трезво оценивать свои возможности. Если нет уверенности в том, что справитесь с предстоящими ремонтными мероприятиями либо же вы вообще не разбираетесь в электротехнических премудростях — ищите профессионала в этом деле. Тут всё просто: возьмётесь за дела, в которых абсолютно ничего не смыслите, есть вероятность того, что какой-либо компонент будет запорот окончательно.

Проблемы с электропроводкой

Если в велике что-то отказывается работать, то первым делом нужно проверять провода. Здесь должен быть надёжный контакт компонентов с АКБ и при этом, они не должны быть повреждены. По этой причине, юзеру не стоит сразу хвататься за голову! Если электровело отказалось функционировать надлежащим образом, то вполне вероятно, что где-то элементарно отошли контакты.

Проблемы с накопителем и электродвигателем

В значительной степени сократилась дистанция преодолеваемая на одном заряде? Скорее всего, АКБ выработала свой ресурс и её нужно заменить на новую.

Донимает настораживающий шум во время езды? Здесь нужно сосредоточить своё внимание на силовом агрегате. Если двигатель отказывается выполнять свои прямые обязанности, смотрим на индикатор заряда электронакопителя — он может просто разрядиться в ноль. Вполне реальны обрывы проводов либо их отсоединение, а также возникновение небольших перебоев в работе ЭБУ.

Определение неисправностей посредством панели управления и что делать при её отсутствии

Вам очень повезло, если ваш электрический двухколёсный друг оборудован современной продвинутой панелью управления, имеющей возможность демонстрировать коды неисправностей электроники. В этом случае, проблема выявляется очень легко.

Однако если аппарат не оснащён таким полезным приспособлением, то придётся разбираться собственным умом либо же воспользоваться услугами специалиста. Чтобы узнать, нужен ли ремонт конкретной детали или наоборот, чтобы удостовериться в её работоспособности, можно прибегнуть к упрощённой методике диагностики. А сделать потребуется следующее: устанавливаем «подозрительную» деталь на другой электробайк.

Если проверка покажет, что тестируемый элемент является причиной отказа средства передвижения, нужно либо отремонтировать его, либо заменить на новый. А вот если после установки на другую машину, не будет наблюдаться никаких изменений, то причина в чём-то другом.

Проблемы со связкой: рукоять газа, контроллер, мотор-колесо

Контроллер

Это связующее звено между ручкой акселератора и МК. Если он даст сбой, электродвигатель работать не будет. Такое неприятное обстоятельство выявляется по специфическому запаху гари и визуально. При перегорании силовых транзисторов, такой малоприятный «аромат» присутствует в обязательном порядке.

Если контроллер сгорел, отремонтировать его практически не возможно, а из этого следует простой вывод: скрупулёзно соблюдайте правила подключения и эксплуатации данного девайса — это поможет вам избежать неприятностей, которые, к большому сожалению, могут возникнуть в самый не подходящий момент. Тут самое главное знать: замыкание в контроллере, зачастую возникает из-за халатности юзера.

Разработчики оборудуют все контроллеры защитными системами. Предназначение всех этих деталей — защита активных электрических элементов от повреждений.

Подобная безопасность может привести даже к тому, что если электросистему велосипеда настигнет перегрев, то райдеру придётся томиться 20-минутным ожиданием, прежде чем «умный» контроллер даст возможность продолжить движение при задействованном электродвигателе.

Проблемы с контроллером могут возникнуть из-за неправильного его подключения или ошибочного подсоединения МК, кроме того, в месте их соединения может отсутствовать контакт. Поэтому отнеситесь к подключению этой аппаратуры крайне ответственно: строго придерживайтесь схемы подсоединения!

Самые распространённые причины выхода из строя контроллера:

1. Отпаялись провода в плате.

2. Некорректное функционирование элементов, участвующих в подключении обмоток электрического двигателя.

3. Неисправности конденсаторов.

Мотор-колесо

На самом деле, номинальный срок службы бесщёточных электромоторов довольно солидный, но случается и такое, что эти устройства ломаются досрочно. В мотор-колёсах могут дать сбой датчики Холла. Но, реально, это не является серьёзной проблемой! Почему? Дело в том, что эти детальки может легко поменять даже малоопытный велосипедист и кроме того, приобрести их можно за символические деньги.

Датчики позиции ротора могут сломаться по таким причинам:

1. Перепады напряжения.

2. Механические повреждения.

4. Попадание влаги внутрь электродвигателя либо рукоятки газа.

Основным признаком поломки датчиков Холла, является подёргивание моторизированного колеса на месте при прокручивании рукояти газа.

Электрический силовой агрегат может отказаться работать из-за обрыва обмотки, повреждения идущей на ось проводки, а также из-за выработки шестерёнок, если в конструкции применяется редукторный электромотор.

Для проверки работоспособности МК, рукоятки газа и контроллера, существует специальный диагностический тестер. С помощью этого девайса имеется возможность продиагностировать:

1. Обмотки электродвигателя.

2. Датчики Холла.

4. Правильность переключения фаз в бесщёточном МК.

5. Контроллер и ручку газа.

Подобный тестер, может использоваться для контроля составляющих электрического велосипеда с диапазоном напряжения 24-60 Вольт. Вещь стоящая, так что, если хотите держать под контролем электрические элементы вашего электрифицированного вело, обзаведитесь данным устройством заранее.

Далее мы рассмотрим самые распространённые причины, почему МК перестаёт реагировать на манипуляции ручкой акселератора:

1. Нет питания на электробатарее.

2. Проблемы с проводами: нет контакта или неправильно подсоединены электрические элементы.

3. Погорели датчики Холла, сломался транзистор либо другая деталь контроллера.

4. Замкнулись фазные провода.

5. Сломалась рукоятка акселератора.

Ручка газа

Данная деталь, весьма восприимчива к поломкам, поэтому не стоит сильно удивляться, если она выйдет из строя в самый неподходящий момент. Что в ней может сломаться? Рычажок, вращающаяся грипса — всё это может легко повредиться из-за неумелого или небрежного воздействия.

Есть ещё случай, когда неисправности завязаны на датчики Холла, отслеживающие угол поворота ручки и передающие управляющий сигнал на контроллер.

Когда нужно менять электронакопитель

В принципе, большинство неприятностей с аккумуляторными батареями, связаны с не правильной эксплуатацией. Это может быть использование несоответствующего типа приспособления для зарядки, неправильное хранение и режим эксплуатации, а также короткое замыкание.

Большинство разновидностей электронакопителей применяемых на электротранспорте — огнеопасны! Из этого проистекает такой вывод: обращаться с данным оборудованием нужно крайне осторожно!

Для понижения риска возгорания батарей следует:

1. Следить за процессом зарядки.

2. Исключить появление открытого огня возле электробатарей.

3. Подсоединять клеммы нужно начиная с полюса «+».

4. При установке накопителя в обязательном порядке проверяйте проводку — она должна быть полностью исправной.

5. Перед тем как отсоединять проводку от клемм батарей, нужно выключить подключенное к ним электрооборудование.

6. Если хотите чтобы ваш электроаккумулятор проработал максимального долго и не донимал вас перебоями, установите систему управления АКБ (BMS).

Если электронакопитель перегревается по ходу зарядки либо имеет место подозрительный запах, значит в АКБ либо зарядном устройстве появились неисправности. При таком положении дел, не медлите — отключите все устройства от источника питания.

Любого владельца электрифицированного вело, интересует вопрос — почему АКБ быстро разряжается не успев обеспечить при этом нормальный показатель пробега? Причиной может послужить слабая ячейка, которая ухудшает работу всего аккумуляторного блока. Чтобы подобное недоразумение было нивелировано, электронакопитель должен быть сбалансированным, равномерным так сказать. Если будет разбалансировка, то слабая ячейка может перегреться в процессе зарядки, загореться и выделять при этом токсичные газы.

АКБ с повреждённым корпусом нужно сразу же менять. Электролит содержащийся в аккумуляторном устройстве может не только привести к воспламенению, но и нанести вред здоровью пользователя.

Признаки свидетельствующие об износе аккумулятора и необходимости его замены:

1. Электрическое вело уже не может пройти такую дистанцию, которая преодолевалась раньше.

2. Вся электросистема аппарата значительно теряет в эффективности работы, по сравнению с тем периодом, когда электроаккумуляторы были новыми.

3. Заряд батареи восполняется в ускоренном режиме.

4. АКБ не получается полностью зарядить даже на протяжении длительного времени.

Самодельный контроллер для электровелосипеда

В условиях современного развития мегаполисов, когда личный автотранспорт для передвижения по улицам становится обременителен, все большую популярность приобретают различные виды двух-трехколесных средств транспорта. На Западе создаются специальные велосипедные зоны движения, организуются велопарковки, открыты многочисленные пункты проката велосипедов, мопедов и электровелобайков. В России многие поклонники двухколесного транспорта задумываются над тем, чтобы пересесть на электровелосипед, при этом озадачивают себя рядом вопросов:

• как собрать электровелосипед своими руками,
• где взять комплектующие и необходимые детали для доработки промышленно изготовленного «велика»;
• во что обойдется модернизация.

Конечно можно приобрести и готовую модель электровелосипеда. В последнее время в продаже появились различные электровелосипеды стоимостью от 56,0 тысяч (модель «Volteco Freego» — Южная Корея) до 175,0 тысяч (модель «Dahon Ciao Ei7» — США) рублей. Для подбора лучшей модели необходимо изучить большой рынок с многочисленными моделями велосипедов, либо стоит доверится мнению экспертов и выбрать один из рейтинга топ 5 лучших электровелосипедов.

Однако существует много домашних мастеров, обладающих достаточной квалификацией, для которых модернизация обычного дорожного велосипеда до уровня электровелосипеда доставит массу удовольствия.

Краткий экскурс в историю

Идея использовать в качестве привода велосипеда электрический двигатель витала в умах изобретателей давно. Основным препятствием к реализации этой идеи было отсутствие аккумуляторных батарей, которые при достаточной электрической емкости, напряжении и отдаваемом в нагрузку токе, имели незначительные габаритные размеры и массу.

Толчком к интенсификации работ по созданию велосипедов с электроприводом стало широкое распространение литий-ионных и литий-полимерных щелочных аккумуляторов, которые при незначительных размерно-массовых показателях имеют высокие электротехнические характеристики и срок службы, позволяющий длительное время повторять циклы заряда-разряда без потери параметров качества. Сегодня различные образцы этих аккумуляторных батарей нашли самое широкое распространение в аккумуляторном электроинструменте.

Китайские производители первыми освоили не только массовый выпуск электровелосипедов, но и начали производство широкого ассортимента комплектующих, запасных частей и приспособлений, позволяющих превратить обычный велик в электровелосипед.

Особенности

Сегодня в условиях городского транспортного коллапса велосипед с электроприводом интересен значительными преимуществами среди других видов двухколесного транспорта, причем экологическая безопасность занимает далеко не последнее место. Функционально электровелосипед аналогичен обычному мопеду, у которого бензиновый двигатель внутреннего сгорания заменен на электрический силовой агрегат. Мощность электродвигателя промышленно выпускаемых моделей колеблется в пределах 0,25…1,2 киловатта, при этом электровелосипед способен развивать скорость до 50,0 километров в час. Основными преимуществами электровелосипеда является:

• два способа передвижения – с использованием обычного педального привода и электродвигателя;
• возможность передвижения на большие расстояния при использовании электротяги;
• по сравнению с мопедом и мотороллером меньшая трудоемкость технического обслуживания и лучшая ремонтопригодность;
• экологичность транспортного средства, благодаря которой на Западе владельцы электровелосипедов получают различные льготы.

Однако электровелосипеду присущи и определенные минусы, основными из которых являются:

• высокий суммарный вес силового агрегата, включающего электродвигатель, аккумуляторную батарею, дополнительную трансмиссию и систему управления (электрический контроллер);
• большая продолжительность зарядки современных аккумуляторных батарей, при их недостаточной автономности;
• высокая цена заводских комплектующих;
• низкая скорость передвижения на загородных магистралях.

Выбор комплектующих для переоборудования

Приняв решение о переоборудовании своего велика в электровелосипед, владелец должен ответственно отнестись к подбору комплектующих, обратив особое внимание на соответствие (адекватность) всех элементов электропривода. Сэкономив на покупке аккумулятора можно получить электровелосипед, на котором без подзарядки можно доехать до ближайшего супермаркета, а обратно возвращаться, крутя педали. И наоборот слишком маломощный электродвигатель не только не позволит развить желаемую скорость, но из-за низкой динамичности во многом потеряет в безопасности.

Для переоборудования дорожного (городского) велосипеда в электровелобайк не обойтись без:

• электродвигателя, являющегося сердцем силового агрегата транспортного средства, стоимость которого колеблется от 5,5 до 8,5 тысяч рублей;
• аккумулятора, электрическая емкость которого должна быть не менее 5,0 ампер-часов;
• электрического контролера, обеспечивающего взаимодействие аккумулятора с двигателем и позволяющего регулировать частоту вращения ротора, который обойдется около 5,0 тысяч рублей.

Можно пойти по пути наименьшего сопротивление и купить мотор-колесо («MAGIС PIE-3 26», 17,5 тысяч рублей) или полнокомплектный электропривод («BAFANG BBS-01», 45,5 тысяч рублей), которые позволят минимизировать сложность и трудоемкость переоборудования велосипеда.

Если приобретать по отдельности движок, аккумулятор и блок управления, то дополнительно потребуется:

• шкивы (2 или 4 единицы) от электрогенератора легкового автомобиля;
• приводные генераторные ремни;
• дополнительная звездочка – лучше приобрести комплект с креплением «Bafang 52 T»;
• фривил (трещотка, муфта обратного хода), который необходим для передачи крутящего момента от двигателя к движителю.

Какой должна быть рама

Наиболее просто электропривод устанавливается на обычный дорожный велосипед со стальной рамой. Для электровелосипеда рамы из углепластика и алюминиевых сплавов использовать нежелательно.

На раме крепится контроллер, который целесообразно установить на алюминиевую пластину, выполняющую функцию дополнительного теплоотвода-радиатора.

Монтаж механики и двигателя

Монтаж электропривода на будущий электровелосипед зависит от схемы расположения силового агрегата и наиболее просто собрать электровелосипед с традиционной схемой – привод осуществляется на заднее колесо. На его втулке необходимо закрепить звездочку «Bafang 52 T»

, что потребует от велосипедиста определенных слесарных навыков и наличия «болгарки» с алмазным кругом и электродрели. Крепление диска звездочки к втулке осуществляется при помощи четыре-шести болтовых соединений, которые должны обязательно фиксироваться контргайками.

Цепной привод на заднее колесо осуществляется от фривила, который устанавливается отдельно на промежуточной опоре. Вращение от электродвигателя на фривил происходит через ременную передачу, собранную из генераторных шкивов и ремней легкового автомобиля.
Такая усложненная схема передачи вращающего момента от двигателя на колесо позволяет избежать резких рывков при трогании с места, а также исключает обратную передачу вращения в направлении колесо — вал электродвигателя.

Имеющийся на велосипеде стандартный переключатель скоростей используется в качестве натяжителя приводной цепной передачи.

Во время сборки отдельных деталей и сборочных единиц обычно требуются подгоночные операции, которые выполняются с использованием обычного набора напильников различного сечения.

Монтаж электрооборудования

После сборки механической части электровелосипеда, установки и крепления двигателя, аккумулятора и контроллера, необходимо произвести сборку электрической схемы. Обычно эта операция затруднений не вызывает, а ее трудоемкость зависит от выбранных комплектующих. Особое внимание необходимо уделить надёжности контактных соединений, исключив их искрение и нагревание.

Желательно дополнительно установить электрический сигнал, который повысит безопасность движения, а также обеспечить питание фары и подсветки велобайка от основного аккумулятора.
Многие энтузиасты устанавливают на колеса светодиодную подсветку, которая повышает безопасность движения в темное время суток.

Заключение

Как видно из описания, при наличии у велосипедиста излишков финансовых средств, свободного времени и определенных навыков слесаря и электрика переоборудовать велосипед в электровелобайк не составляет труда. Единственно, о чем хотелось бы предупредить …

На просторах Интернета имеется множество рекомендаций об использовании аккумуляторной дрели или шуруповерта в качесве привода электровелосипеда. Экспериментировать никому не запретишь, но собрать полноценный электровелобайк по данной технологии невозможно. Даже мощная электродрель не позволит велосипеду разогнаться до нужной скорости, а при движении на подъем велосипедисту придется крутить педали. Именно поэтому выбор специального двигателя для электровелосипеда является залогом успеха модернизации велика.

Схема контроллера электровелосипеда

Обычно контроллер представляет собой алюминиевую коробочку с пучком цветных проводов. Иногда контроллер устанавливается в специальный бокс для контроллера электровелосипеда для защиты от внешней среды и с эстетической точки зрения. Схема контроллера электровелосипеда обобщенно выглядит так: внутри контроллера находится его сердце – управляющий микроконтроллер, понижающие преобразователи на 12В и 5В для питания микроконтроллера и периферии (ручки газа, датчиков Холла в МК) и силовые элементы – транзисторы, конденсаторы, токоизмерительные шунты.

Подключение контроллера электровелосипеда

С подключением контроллера электровелосипеда обычно не возникает проблем, но если Вы делаете это в первый раз, то вас может отпугнуть обилие разноцветных проводов. Если Вы купили комплект контроллер + мотор-колесо, то их разъемы должны совпадать, если нет, то общий принцип такой: толстые черный» -» и красный» +» провода подключаются к батарее (не перепутайте полярность!); три толстых провода, обычно синий + зеленый + желтый подключаются к соответствующим фазным проводам трехфазного электродвигателя; пучок из 5 тонких проводков черный + красный + синий + зеленый + желтый (питание и сигналы датчиков Холла) подключаются к соответствующим проводам МК; одиночный тонкий красный провод – «зажигание», при замыкании этого провода на» +» батареи контроллер включается; три провода черный + красный + зеленый (иногда белый) это ручка газа; с остальными проводами четкой системы уже нет, они могут быть различных цветов.

Типы контроллеров для электровелосипедов

По типу обратной связи с двигателем контроллеры подразделяются на: предназначенные для работы с датчиками Холла; предназначенные для работы без датчиков; универсальные, способные работать как с датчиками Холла, так и без.

Контроллеры различаются по форме выходного сигнала: одни создают сигналы прямоугольной формы (так называемый меандр, такие контроллеры обычно дешевле),

другие могут создавать чистую синусоиду. Существует и промежуточный вариант «модифицированная синусоида», можно сказать сглаженный меандр, но такие контроллеры не пользуются популярностью.

При использовании меандровых контроллеров Вы получите немного большую скорость вращения, чем при использовании синусных, но за это придется расплачиваться повышенным шумом двигателя, возникающем из-за микровибрации обмоток двигателя под действием сигнала такой формы. При использовании синусного контроллера Вы будете наслаждаться тишиной, но немного потеряете в максимальной скорости при таком же напряжении батареи.

Контроллеры могут по-разному реагировать на сигналы ручки газа, в одних вы управляете скоростью, в других мощностью, или даже крутящим моментом.

Как выбрать контроллер для электровелосипеда?

На контроллере, как правило, имеется маркировка с основными его параметрами: номинальное рабочее напряжение, максимальный батарейный ток, иногда указывается номинальная мощность электродвигателя для которого этот контроллер предназначен. Например, если на контроллере имеется вот такая маркировка,

то это означает, что этот контроллер для бесщеточного электродвигателя номинальной мощностью 350Вт, предназначен для подключения к батарее номинальным напряжением 36В (максимальное напряжение около 44В); минимальное напряжение батареи, при котором контроллер отключится 31,5В; максимальный батарейный ток 25А. Датчики Холла должны быть расположены в электродвигателе через 60, либо 120 электрических градусов. Чтобы определить мощность контроллера нужно умножить максимальное напряжение на максимальную силу тока, в результате получим максимальную мощность контроллера, т.е. 44В*25А=1100Вт. Разброс по мощности контроллеров очень широк, для электровелосипедов обычно применяются контроллеры номинальной мощностью от 350-2кВт, для электроскутеров 1-4кВт, электромотоциклов 5-10кВт, электромобилей 10-50кВт и более.

Контроллер, предназначенный для работы с 36В батареей нельзя подключать к более высоковольтным батареям, сначала нужно вскрыть контроллер и убедиться, что установленные внутри силовые транзисторы и конденсаторы рассчитаны на такое напряжение, также может потребоваться замена резистора в делителе напряжения. Так что без опыта работы с паяльником лучше не экспериментировать. Существуют универсальные контроллеры с широким диапазоном входного напряжения, например 48-72В, или даже 24-100В.

Программируемые контроллеры и их функции

Все большую популярность набирают программируемые контроллеры, они соединяются с компьютером при помощи кабеля или со смартфоном/планшетом при помощи Bluetooth и, в зависимости от модели, позволяют изменять различные параметры: от величины батарейного и фазного токов до углов опережения фаз и ослабления поля.

При выборе контроллера стоит обратить внимание на наличие дополнительных функций: функция заднего хода, рекуперация, отдельный выход для питания фары и стоп-сигнала, наличие режимов выбора скорости / мощности, круиз-контроль и т.д.

Как купить подходящий контроллер для электровелосипеда или электроскутера?

Выбор контроллеров в настоящее время позволяет не бросаться на первые обнаруженные модели в интернете, а выбрать действительно именно то, что нужно. В отличие от обычных интернет-магазинов, предлагающих контроллеры есть продвинутые мастерские, позволяющие дополнительно вывести провода из контроллера под необходимые вам функции. Большинство печатных плат контроллеров имеют максимальный функционал, но изначально при поставке он выводится не весь. Допустим, может быть отключена рекуперация или не выведен задний ход или круиз-контроль. Эти и многие другие функции можно вывести сразу при покупке контроллера по приемлемой цене. В дополнение можно сказать, что существуют различные ценовые линейки контроллеров. В Москве представлены контроллеры, начиная от контроллеров для внутреннего Китайского рынка выполненные по схеме дешево и сердито, предназначенные для того чтобы ехать, они как в основном двух режимные, способные работать как с датчиками Холла, так и без них. Далее идут экспорные китайские контроллеры с подключаемыми дисплеями и беспроводным управлением и немецкие и американские контроллеры, представляющие линейку дорогих контроллеров электровелосипедов.

Из чего состоит электровелосипед

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

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

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

Требования к электровелосипеду

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

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

Выбор мотора

Моторы для электровелосипедов можно условно разделить на три категории:

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

Какие типы моторов применяются на велосипедах?

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

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

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

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

Выбор привода

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

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

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

Выбор и размещение аккумулятора

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

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

Есть три места для размещения аккумулятора:

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

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

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

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

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

Выбор контроллера

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

Результат

В итоге у меня получилась следующая конфигурация:

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

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

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

Нюансы

Их много, поэтому упомяну лишь некоторые.

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

Заключение

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

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

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

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

Применение

В электровелосипедах используются трёхфазные бесщёточные электродвигатели с датчиками Холла. Стоит отметить, что применение подобных трёхфазных двигателей достаточно обширно:

• Бытовая техника
• Оргтехника
• Электротранспорт
• Промышленность

Устройство двигателя

Для разработки контроллера необходимо разобраться с принципом работы самого электродвигателя.

Электродвигатель состоит из фазных обмоток, магнитов и датчиков Холла, отслеживающих положение вала двигателя.

Конструктивно электродвигатели делятся на два типа: инраннеры и аутраннеры.

У инраннеров магнитные пластины крепятся на вал, а обмотки располагаются на барабане (статоре), в этом случае в движение приводится вал. В случае аутраннера всё наоборот: на валу — фазные обмотки, а в барабане — магнитные пластины. Это приводит в движение барабан.

Так как у велосипеда колесо крепится валом на раму, то здесь применителен тип аутраннера.

На этой картинке условно представлены три фазы с обмотками, соединёнными между собой. В реальности обмоток намного больше, они располагаются равномерно с чередованием по фазам по окружности двигателя. Чем больше обмоток — тем плавнее, чётче, эластичнее работает двигатель.

В двигатель устанавливаются три датчика Холла. Датчики реагируют на магнитное поле, тем самым определяя положение ротора относительно статора двигателя. Устанавливаются с интервалами в 60 или 120 электрических градусов. Эти градусы относятся к электрическому фазному обороту двигателя. Необходимо учитывать, что чем больше в двигателе обмоток на каждую фазу, тем больше происходит электрических оборотов за один физический оборот мотор-колеса.

Обмотки трёх фаз в большинстве случаев соединяются между собой по двум схемам: звезда и треугольник. В первом случае ток проходит от одной из фаз к другой, во втором — по всем трём фазам в разной степени. Иногда эти две схемы подключения комбинируют в одном двигателе, например в электромобилях. При старте и наборе скорости идёт соединение фаз по звезде: она даёт больший момент при относительно низких оборотах; далее, после набора скорости, происходит переключение на треугольник, в результате количество оборотов увеличивается, когда уже не нужен большой крутящий момент. По сути, получается условно автоматическая коробка передач электродвигателя.

Цикл работы

Чтобы привести в движение трёхфазный двигатель, нужно рассмотреть цикл его работы за электрический оборот. Итак, имеем три фазы — A, B, C. Каждая из фаз получает положительную и отрицательную полярности в определённый момент времени. Поочерёдно по шагам пропускается ток от «плюса» одной фазы к «минусу» другой фазы. В итоге получается шесть шагов = три фазы × две полярности.

Рассмотрим эти шесть шагов цикла. Предположим, что положение ротора установлено в точке первого шага, тогда с датчиков Холла мы получим код вида 101, где 1 — фаза А, 0 — фаза B, 1 — фаза С. Определив по коду положение вала, нужно подать ток на соответствующие фазы с заданными полярностями. В результате вал проворачивается, датчики считывают код нового положения вала — и т. д.

В таблице указаны коды датчиков и смена комбинаций фаз для большинства электродвигателей. Для обратного хода колеса (реверса) достаточно перевернуть знаки полярности фаз наоборот. Принцип работы двигателя довольно прост.

Цикл двигателя представлен в gif-анимации.

Транзисторы и Н-мост

Но чтобы поочерёдно подавать ток на каждую из фаз и менять их полярность, необходимы транзисторы. Ещё нам нужна передача больших токов, высокая скорость переключения и чёткость открытия/закрытия затворов. В данном случае удобнее управлять затворами по напряжению, а не по току. Поэтому оптимальны полевые (MOSFET) транзисторы. Чаще всего их используют в контроллерах. Очень редко можно встретить комбинированный вариант транзисторов.

Для переключения фаз со сменой их полярностей используют классическую схему Н-моста (H-Bridge) из полевых транзисторов.

Он состоит из трёх пар транзисторов. Каждая из пар подключается к соответствующей фазе обмотки двигателя и обеспечивает подачу тока со значением (+ или –). Транзисторы, отвечающие за включение фазы с положительным значением, называют верхними ключами. С отрицательным — нижними. Для каждого шага открывается пара ключей: верхний одной фазы и нижний соседней фазы. В результате ток проходит от одной фазы к другой и приводит электродвигатель в движение.

Из схемы видно, что мы не можем включить одновременно верхний и нижний ключ у одной и той же фазы: произойдёт короткое замыкание. Поэтому очень важно быстрое переключение верхних и нижних ключей, чтобы в переходных процессах не появилось замыкание. И чем качественнее и быстрее мы обеспечим переключения, тем меньше у нас будет потерь и нагрева/перегрева транзисторов H-моста.

Для запуска остаётся обеспечить управление затворами ключей H-моста. Для управления H-мостом нужно:

1. Считать показания датчиков Холла.
2. Определить, в каком положении какую пару ключей включать.
3. Передать сигналы на соответствующие затворы транзисторов.

Прототип на Ардуино

Под рукой у меня была Arduino UNO, и я решил собрать контроллер на её основе.

Первым делом я подал на датчики Холла питание 5 вольт от Ардуино (его достаточно для датчиков). Сигнальные провода от датчиков подключил на цифровые пины Ардуино, написав простейшую программу для считывания и обработки сигналов с датчиков.

Затем собрал Н-мост из полевых NPN-транзисторов. Подвёл к мосту независимое питание на 12 вольт. Но при отладке, чтоб убедиться в работоспособности, я подключил напрямую шесть пинов 5V из Ардуино на затворы H-моста. У большинства полевых транзисторов затвор работает на 20 вольт. Так делать нельзя, потому что Н-мост будет плохо работать и перегреваться. Но для кратковременных тестов это пойдёт. Кое-как, с сильными перегревами и страшными звуками, вибрациями и толчками колесо медленно закрутилось. Начало положено.

Мостовые драйверы

Далее предстояла работа над напряжением 20 вольт на управление затворами. Для этого существуют мостовые драйверы транзисторов, они обеспечивают стабильные импульсы в 20 вольт на затвор и высокую скорость отклика. Сначала у меня были популярные драйверы для маломощных моторов L293D.

Для управления затворами его достаточно, к тому же их очень просто использовать. Один такой драйвер может обеспечить питанием две пары ключей. Поэтому я взял две штуки L293D. Собрал контроллер с этими драйверами, и колесо начало крутиться существенно плавнее, посторонних звуков стало меньше, нагрев транзисторов уменьшился. Но при увеличении оборотов синхронизация с контроллером пропадала, появлялся посторонний звук, колесо дёргалось, вибрировало и полностью останавливалось.

В это же время я наткнулся на два варианта мостовых драйверов:

• HIP4086
  
• IR2101
  

Что касается HIP4086, то это полноценный мостовой драйвер, предназначенный для трёхфазного электродвигателя. Мне он показался несколько замороченным, и мои попытки использовать его в контроллере не увенчались успехом: он у меня так и не заработал. Углублённо разбираться в причинах не стал.

А взял я IR2101 — полумостовой драйвер, обеспечивающий работу нижнего и верхнего ключей для одной фазы. Несложно догадаться, что таких драйверов нужно три. К слову, драйвер очень прост в использовании, его подключение происходит безболезненно и легко. Получилась такая схема:

И готовый результат

Собрал контроллер с этим драйвером и запустил двигатель. Ситуация с работой электродвигателя кардинально не поменялась, симптомы остались те же, как и в случае с драйвером L293D.

Аппаратное прерывание

И тут я понял, в чём дело: Ардуино не успевает обрабатывать показания датчиков Холла! Поэтому необходимо было использовать пины Ардуино с аппаратным прерыванием. Так как у Ардуино УНО таких пинов всего два, а под датчики нужно три пина, надо взять Ардуино Леонардо или Искра Нео, где таких пинов — четыре штуки.

Переписав программу под прерывания и подключив Искру Нео вместо УНО, я повторил испытания.

Колесо наконец-то заработало чётко, без вибраций, шумов, отлично стало набирать обороты без рассинхронизации. Прототип оказался жизнеспособным. Но это ещё не полноценный контроллер, поскольку в нём не было обвязки с защитами и обеспечением качественного ШИМ-сигнала.

Прототип на базе микросхемы MC33035

Параллельно с разработкой контроллера на Ардуино я рассматривал альтернативные варианты логической части контроллера. И это привело меня к микросхеме MC33035. Это старая разработка от Motorola, сейчас её выпускает ON Semiconductor. Создана специально для мощных трёхфазных двигателей.

• Отвечает за всю логическую часть контроллера
• Считывает показания с датчиков Холла
• Определяет положения вала
• Выдаёт сигналы для затворов Н-моста на их драйверы
• Имеет возможность подключения индикатора ошибок, перегрева
• Обрабатывает и передает ШИМ-сигнал (PWM)
• Осуществляет реверс (обратный ход колеса)

Одним словом, микросхема содержит всё необходимое для управления электродвигателем. Её стоимость очень низкая: на Алиэкспрессе — около 50 рублей. Для сборки полноценного контроллера на её основе потребуется микросхема MC33035, полумостовые драйверы и Н-мост из полевых транзисторов. Я также собрал контроллер на этой микросхеме. Работает отлично, стабильно, колесо крутится как надо на различных оборотах. Но функционал микросхемы ограничен, если необходимо наворотить различные функции, вывод на дисплей скорости, одометр, расход батареи, то опять же возникает необходимость дополнительно подключить Ардуино или что-то аналогичное.

Схема с MC33035

Главное преимущество контроллера на базе MC33035 — это простота в использовании. Просто покупаете микросхему, собираете Н-мост, спаиваете всё на плату с небольшой обвязкой — и контроллер готов. Если нужно просто запустить двигатель с ШИМ-сигналом и управлять им — оптимальный вариант.

Контроллер на базе Ардуино — вариант сложнее, понадобится писать логику, обеспечивать дополнительные защиты контроллера. Но для экспериментов, прототипов, дополнительного функционала, использования различных режимов работы двигателя — подходящий вариант. Поэтому я решил пока отложить MC33035 и продолжить работу с Ардуино.

Особенности контроллеров для электровелосипедов

Зачем нужны контроллеры для электровелосипедов? Подобное оборудование применяется для того, чтобы мотор-колесо могло запуститься. Нужно отметить, что у батареи есть «плюс» и «минус», а у МК 3 фазных провода. Нельзя их подключить напрямую. В данном случае купить контроллер для электровелосипеда следует потому, что он создает вращающееся магнитное поле в обмотке статора. Тем самым он получает обратную связь о текущем положении ротора.

Помимо этого, контроллер для мотор-колеса позволяет обеспечить управление двигателем. С его помощью можно регулировать скорость вращения электродвигателя, а также контролировать процесс рекуперации. Оборудование в данном случае работает по аналогии с понижающим преобразователем. Благодаря такой особенности, фазный ток, который протекает по обмоткам, может существенно превысить ток, протекающий к контроллеру от батареи.

Нужно понимать, что контроллер для электросамоката или электровелосипеда определяет мощность, которая поступает в электродвигатель в случае с мотор-колесами номинальной мощностью 1 кВт. При правильно выбранном и исправно работающем контроллере можно кратковременно повысить значение до 2-2,5 кВт. Разумеется, для этого нужен постоянный контроль температуры.

Схема контроллера

В большинстве случаев сегодня можно купить контроллеры для электровелосипедов в виде коробки из алюминия с пучком цветных проводов. Есть модели, которые монтируются в специальные боксы, защищающие оборудование от воздействия внешней среды. Также подобная «оболочка» внешне выглядит более привлекательной.

Обобщенно схема контроллера выглядит так:

1. Внутри корпуса находится управляющий микроконтроллер («сердце» прибора).
2. Предусмотрены понижающие преобразователи на 5В и 12В (нужны для питания периферических устройств).
3. Силовые элементы (токоизмерительные шунты, конденсаторы, транзисторы).

Разновидности контроллеров для электровелосипедов

Современные контроллеры по разновидности обратной связи делят на 3 категории:

• приборы, работающие с датчиками Холла;
• универсальные решения;
• устройства, работающие без датчиков.

Также есть классификация контроллеров по типу выходного сигнала. Так бывают те, которые создают сигналы прямоугольной формы (меандр), синусоиды и модифицированные синусоиды.

Самый доступный из них — первый. При применении меандровых контроллеров получается большая скорость вращения по сравнению с синусными. Однако при этом шум двигателя также усиливается. Это связано с появлением микровибраций обмоток двигателя из-за воздействия такого типа сигнала. Синусный контроллер тихий, однако, максимальная скорость теряется (при одинаковом напряжении аккумулятора).

Если вам предстоит выбрать универсальный контроллер для электровелосипеда, нужно знать, что различные типы устройств могут реагировать на сигналы ручки газа по-разному.

Особенности выбора контроллеров для электровелосипеда

При необходимости каждый желающий без особого труда может выбрать и купить универсальный контроллер для электровелосипеда, который подойдет для решения поставленных задач. Обычно на самом устройстве есть специальная маркировка. В ней указываются ключевые технические параметры, напрямую влияющие на эксплуатационные свойства контроллеров.

Среди параметров следует выделить:

1. Максимальный батарейный ток.
2. Номинальное рабочее напряжение.
3. Номинальная мощность электродвигателя, для которого подходит контроллер.

Выбрать подходящий контроллер, зная нужные вам параметры, может каждый. Все максимально просто и понятно, особых трудностей, как правило, не возникает.

Помните, что датчики Холла должны устанавливаться в электродвигателе через каждые 60 либо 120 электрических градусов. Для определения мощности контроллера следует умножить максимальную силу тока на максимальное напряжение. Итогом станет значение максимальной мощности контроллера.

Сегодня можно купить контроллеры с различными техническими параметрами. Для различных видов техники рекомендуются определенные параметры мощности:

1. Электровелосипеды — 350-2 000 Вт.
2. Электроскутеры — 1-4 кВт.
3. Электромотоциклы — 5-10 кВт.
4. Электроавтомобили — 10-50 кВт.

Нужно понимать, что нельзя подключать контроллеры на 36В к более высоковольтным батареям. Для начала следует вскрыть контроллер и убедиться в том, что конденсаторы и транзисторы рассчитаны на такое напряжение. Также в некоторых случаях требуется замена резистора в делителе напряжения. Самостоятельно такие процедуры лучше не выполнять, если нет опыта работы с паяльником. Помните, что всегда можно купить универсальные контроллеры для мотор-колеса. Они работают в широком диапазоне входного напряжения.

Устройство и принцип работы электровелосипеда

Чтобы понять, из чего состоит электровелосипед, достаточно представить себе любой обычный электротранспорт: устройство, запитываемое от портативного аккумулятора и имеющее электродвигатель достаточной мощности.

Принцип работы электровелосипеда↑

Если райдер, передвигающийся на обычном велосипеде, вращает педали, создавая, тем самым, крутящий момент, который передается по цепи на колесо, то в электробайке функцию механизма, инициирующего движение техники, выполняет электродвигатель. Будучи установленным в колесе или педальном узле он получает энергию для работы от аккумуляторов. Приводится в действие система при помощи контроллера. Управляется байк за счет руля, тормозных дисков и переключателя скоростей.

Принцип работы ручки газа электровелосипеда следующий: велосипедист рукой нажимает на ручку, что приводит к изменению числа импульсов напряжения в одну единицу времени (секунду), подающихся на обмотки мотор-колеса. Этот эффект позволяет управлять скоростью вращения данного типа двигателя, а значит, и скоростью передвижения байка.

Устройство аккумулятора электровелосипеда может быть разным в зависимости от его основного активного элемента. Выделяют такие типы батарей:

• свинцовые;
• литий-магниевые;
• литий-ионные;
• литий-полимерные;
• никель-металл-гибридные;
• литий-железо-фосфатные.

Свинцовые считаются самыми примитивными и быстро выходящими из строя, в то время как LiFePO4, напротив, считается самым долгоиграющим вариантом. При покупке байка стоит, в первую очередь, проверить тип батареи и правильно выполнить ее первую зарядку соответствующим зарядным устройством. Это важно, так как от данной процедуры может зависеть качество последующей эксплуатации изделия.

Как работает контроллер электровелосипеда↑

Под термином «контроллер» понимается электронное приспособление, выполняющее посредническую роль между рулевым управлением и двигателем. По сути он осуществляет преобразование постоянных батарейных токов в трехфазные, актуальные для мотор-колеса. Обычно этот механизм помещается в герметичный металлический корпус, который защищает его от нежелательных внешних воздействий.

Именно с помощью контроллера становится возможной передача электротоков к элементам системы и, собственно, активация мотор-колеса с последующим контролем работы данного элемента.

• Сначала контроллер принимает сигнал, поступающий с ручки акселератора.
• Затем он активирует двигатель, раскручивая его.
• При изменении сигнала устройство регулирует скорость вращения электромотора, главным образом посредством изменения длины импульсов.
• Параллельно контроллер фиксирует уровень напряжения в батареях и может отключать двигатель от питания для его защиты и продления срока службы.
• Дополнительно изделие способно преобразовывать переменный ток в постоянный для обеспечения торможения.

Режимов работы у изделия может быть два: работа от двигателя «power-on-demand» и «pedal-assist» или поддержка педалирования. Во втором режиме устройство все время контролирует силу и скорость вращения педалей, чтобы соответствующим образом регулировать работу электромотора. Обычно штатные контроллеры, которыми комплектуются электробайки, демонстрирую напряжение либо 36 Вольт, либо 48 Вольт.

Виды электроприводов↑

Чтобы обеспечить передачу крутящего момента от электромотора непосредственно на колеса, в байках современного образца могут использоваться различные механизмы:

• мотор-колесо предполагает монтаж двигателя прямо внутрь колеса на место ступицы, что крайне удобно, так как не требует сложных систем передачи вращения;
• ременной или цепной привод, при котором двигатель ставят в педальный узел, а трансляция движения осуществляется при помощи классической схемы из педалей и цепи;
• фрикционный принцип передачи вращения (резиновый ролик, подсоединенный к двигателю и расположенный над колесом, раскручивает последнее за счет трения об покрышку).

Чаще всего потребителей интересует, как работает мотор-колесо электровелосипеда, так как эта разновидность электропривода считается наиболее надежной и практичной. Ее предпочитает выбирать подавляющее большинство велосипедистов. Данная деталь может быть безредукторной или иметь планетарный встроенный редуктор. Функционирует она следующим образом: внутри статора благодаря токам, подающимся с аккумулятора, формируется вращающееся магнитное поле. Оно вступает во взаимодействие с магнитами ротора, инициируя процесс его активации. А поскольку в этой модели двигатель, колесо и трансмиссия объединены в один элемент, колесо с легкостью приходит в движение.

В комплект трансмиссии, помимо собственно привода, входят также тормоза, переключатели, цепь, система тросиков, кассета или трещотка электровелосипеда.

Про подключение контроллеров электровелосипеда можно посмотреть видео тут:

Источники:

https://natoke.ru/articles/249-neispravnosti-elektrovelosipeda-priznaki-prichiny-ustranenie-chast-1.html
https://rollerbord.life/velosiped/samodelnyj-kontroller-dlya-elektrovelosipeda.html
https://el-vel.com.ua/a403310-osobennosti-kontrollerov-dlya.html
https://electric-wheels.ru/e-bikes/ustrojstvo-i-princip-raboty-elektrovelosipeda