Как самому сделать электровелик
Мощный быстрый электровелосипед своими руками.
Все детство я провел за рулем двухколесного транспорта: велосипеды, мопеды, мотоциклы… Но с последними в итоге связана очень неприятная история, отчего я 15 лет не садился за руль мотоциклов. Но у нас настолько красивая местность, что хочется иметь возможность в любой момент выехать из дома с квадрокоптером в рюкзаке и поснимать красивый закат, или цветущее поле маков…
Купил я полтора года назад эндуро мотоцикл для этих целей. Думал, что пойду, сдам вождение и открою категорию А, т к B и C у меня имеются, а на момент сдачи на права в ГАИ не было мотоцикла, поэтому я остался без категории. Но оказывается теперь нужно учиться в мотошколе заново. Черт с ним, отучился. Повез мотоцикл ставить на учет, а ни одна страховая компания не делает страховку на мот, даже те, что при МРЕО. Тогда даже на машину было почти невозможно сделать ОСАГО — очереди по месяцу… В общем смысла ставить на учет нет. Психанул, продал к чертям этот мотоцикл и решил собрать себе электровелосипед.
Вышло не все так гладко и быстро, как я планировал. Сначала комплект мотора, звезд, контроллера, фривиллы и прочие комплектующие из Китая и Тайваня ждал 2 месяца. 160 батарей Samsung INR18650 35E заказал напрямую с завода и тоже ждал примерно такой-же срок. Затем оказалось, что купленный мной DH велосипед Mobgoose Pinn’r с подвижной кареткой не подходит для установки кареточного двигателя, т к у него задняя подвеска с подвижным кареточным узлом. Пришлось его продавать и покупать другой. В этот раз с помощью друга в Москве удалось урвать Giant Trance X2 2011 в идеальном состоянии с пробегом всего 240 км на топовых комплектующих!
Но и тут оказалась засада… Каретку и систему с фривиллом я заказал под резьбовую каретку 83мм, а на новом велосипеде вообще Press Fit BB41-71. Сколько не искал информации, в том числе по иностранным форумам, на такой байк не существует адаптеров под резьбу. Пришлось советоваться с инженерами на машиностроительном заводе и там же вытачивать проставки из латуни на ЧПУ станке. Но появилась другая проблема — ось теперь стала слишком узкой для моей каретки 93мм… Пришлось пилить ось пополам, вытачивать соединительную удлинительную деталь, прессовать ее и варить аргоном, т к точить новую ось не берутся даже на заводе, а готовой такой длины не существует в природе…
После этого я собрал батареи в пак по форме рамы с помощью пластиковых квадратиков- конструктора. Купил никелевую пластину для сварки, взял у друга контактную сварку, но вовремя понял, что никель по просту не выдержит 40А… Решил сделать по принципу теслы, дополнительно обезопасить себя. Батарея у меня состоит из 16 последовательно соединенных ячеек для нужного мне напряжения 67,2 вольта. А каждая ячейка состоит из 10 параллельно соединенных батарей 18650 для увеличения емкости, то есть 3500 Mah умноженное на 10, получаем 35 А\ч. Расчитал толщину сечения медных шин под мою нагрузку- вышло 6 мм2 и толщину усов- 0,5мм2. С каждой батареечке в пике у меня будет сниматься 4А, что позволит батареям не греться и прожить очень долго. А если случится внутреннее замыкание батареи, то перегорит ус, который выдерживает не более 12-15А. И батарея останется целой.
Думаю что многие, кто касался темы электровелосипедов, сразу думают о неком подобии мотоцикла с мощным мотор-колесом с прямым приводом. Но я живу в горной местности, а значит мне нужен велосипед с правильной центральной развесовкой, без «гири» в колесе для нормальной работы подвески и с возможностью переключать передачи для затяжных и крутых подъемов. Так как звезда на моторе и звезда на каретке стоят на обгонных муфтах, я могу ездить на нем как на обычном велосипеде, при этом мотор не крутится, не нужно прилагать дополнительных усилий, сохраняется накат, но отсутствует рекуперация — при торможении батарея не заряжается, но мне это и не нужно. Емкости моей батареи при неспешной езде может хватить на 150 км. А полностью заряжается она за 6 часов.
К сожалению, китайская плата защиты и балансировки батареи BMS пришла бракованной. Заказал новую смарт-бмс с двумя термодатчиками, с бортовым компьютером (с экраном), на котором будет показываться напряжение каждой ячейки, скорость, текущий расход, остаток емкости батареи. И при этом плата будет балансировать ячейки при заряде и отключать подачу электричества при просаживании батареи ниже определенного порога, чтобы ячейки не теряли емкость. Также на плате есть блютус контроллер для управления и контроля с помощью смартфона.
В планах на ближайшее будущее вместо многозвездочной кассеты сзади установить планетарную втулку shimano alfine на 8 передач и BMX цепь, т к с такой мощностью кассета и обычная MTB цепь долго жить не будет. Велосипед на пониженных передачах постоянно пытается опрокинуть, встает на дыбы, даже если вес райдера находится спереди. Акселератором приходится работать очень плавно.
Вот небольшой видеоотчет о сегодняшних первых тестах. Проехал 32 км, не полностью заряженная батарея с 65 вольт потеряла заряд до 61 вольта. Безопасное для батареи напряжение 54-55 вольт. Легко можно держаться в городском потоке со скоростью 60 км\ч.
P.S. не ругайте за маневры, все было безопасно и без помех автомобилям. А вот некоторые водители типа черной приоры на видео не считают велосипед за транспортное средство… Буду привыкать ездить спокойно и не мешаться транспорту.
Бюджетный электровелосипед своими руками
Наконец-то, будущее наступило! Оно спешит к нам на встречу и если вспомнить детство, мопед Рига 13 и мотоцикл Восход 2м, то им на смену все чаще и чаще приходят электровелосипеды. Плюсы этого вида транспорта, можно перечислять бесконечно, но мы упомянем лишь несколько:
Экологичность
Взрывобезопасность
Дешевизна
Простота
Доступность
Надежность
Самое главное для меня, это отсутствие регистрации электровелосипедов с мощностью до 250 ватт, свыше, как мы знаем, приравниваются к мопедам со всеми правилами и сборами. Не то чтобы я против сборов, транспортных налогов и прочих проявлений государства, но когда ты не можешь себе объяснить, почему дорогие машины депутатов, ездят по разбитым дорогам города, ты хочешь хоть как то им помочь. Например, если многие пересядут на электротранспорт, то пробок станет меньше, экология начнет восстанавливаться и у городского жителя перестанет кружиться голова в лесу, от передозировки кислорода. Мы постоянно думаем, что это будет не снами, что на наш век хватит, что глобальные изменения это где-то далеко и не про нас, но когда тебе в средней полосе некуда сходить порыбачить, потому что рыбы нет, а твои дети при виде коровы кричат как в музее, начинаешь задумываться «А хватит ли?»
Данный электровелосипед сделан из обычного с помощью китайского сайта аллиэспресс, не все товары приходили вовремя и были вообще отправлены, но деньги потеряны не были, только время и нервы.
На начальной стадии нужно определиться, какой велосипед Вы хотите собрать? Это может быть как в нашем случае минимальный помощник с небольшим весом, ценой до 20 т.р. И дальностью хода около 20 км на одной зарядке, чего и удалось добиться.
Очень сильно скорость велосипеда зависит от напряжения электродвигателя и соответственно аккумулятора. В нашем случае это 36 вольт.
Ресурс, мощность, форма и крепление аккумулятора зависят так же от личных предпочтений, чем больше АКБ, тем дальше на нем можно уехать, но и весит он больше, а значит и заряжается дольше.
Один из способов немного сэкономить, это покупать не комплект, а все по отдельности, мотор колесо, АКБ, контроллер и управление, но здесь стоит помнить, что возможно придется помучатся с подгонкой разъемов и немного «покустарить».
электровелосипед своими руками
Велосипед Hot Wolf для сборки электровелосипеда
Итак, если вы находитесь на этой странице сайта, то скорее всего вы задались вопросом как собрать электровелосипед своими руками? И могу с уверенностью сказать, что вы нашли то что искали и если в точности повторите все этапы как я покажу по мере сборки, то у вас будет качественный и недорогой электровелосипед, но для этого конечно надо потратить энную сумму денег.
Собирать электровелосипед будем не из самых дешёвых компонентов, но и не из дорогих, так скажем золотая середина. И так как практически все производится в Китае то и заказывать будем из Поднебесной, но, впрочем, и по месту можно заказать все компоненты, но это будет на 30, а то и на 50% дороже нежели если закажем с Китая, и для этого надо набраться немного терпения и подождать доставки, благо празднование Китайского нового года закончилось, и они работают в обычном режиме.
Порядок или этапы сборки электровелосипеда
Почему выгоднее собрать самому, а не купить готовый?
Во-первых – покупать готовый электровелосипед будет дороже, а на ту сумму, которую вы потратите на самостоятельную сборку электровелосипеда можно конечно купить готовый, но по характеристикам он будет значительно уступать, и вы поедете на нем медленнее чем хотелось бы, на расстояние короче, чем вам надо и компоненты будут зачастую не высокого качества.
Что нужно уметь что бы самому собрать электровелосипед?
Если вы умеете снимать колесо с велосипеда считайте, что половина умения у вас есть, но также надо уметь немного паять, и понимать, что и для чего вы это делаете, особенно внимательно надо отнестись к самостоятельной сборке аккумуляторной батареи и если у вас нет начальных навыков, то лучше купить готовый АКБ для электровелосипеда, а с остальным вы уже легче лёгкого справитесь.
Какие инструменты понадобятся при сборке?
Самые обычные рожковые ключи, можно небольшой разводной ключ, так же потребуется ключ для спиц – стоит он совсем недорого.
Паяльник – желательно помощнее это если будете сами собирать АКБ он понадобится для лужения и припайки силовых проводов, а сам аккумулятор будем сваривать на никелевой ленте при помощи недорогой сварки так же с Китая и также потребуется автомобильный аккумулятор.
Сколько нужно денег что бы собрать электровелосипед?
От 35 до 40 ка тысяч рублей это с покупкой самого велосипеда, если он у вас уже есть, то на 12 тысяч меньше
Какие характеристики будут у электровелосипеда при таких затратах?
Ожидаемая скорость 25-30 км*ч, дальность хода на ручке газа
30км, с помощью pas assistant
60 км, аккумулятор 10S4P на 10,4 А*ч, мощность мотора 350 ватт.
Какие комплектующие и какой велосипед планируется использовать при сборке?
Велосипед HOT WOLF на 26 дюймовых колёсах на стальной раме, но достаточно лёгкий велосипед 15,5 кг – зато не надо будет ставить усилители дропаутов с этим мотором, мотор MXUS XF08C, контроллер KT 22A, дисплей панель управления KT LCD3, аккумуляторы 18650 на 2600 mah в количестве 40 штук + термоусадка + сумка под него в треугольник рамы, BMS 36 вольт 30 А, PAS ассистент, курок газа, + расходники, зарядное устройство 36 вольт 2 ампера, ручка тормозная с датчиком.
История еще одного электровелосипеда своими руками
Предисловие
Все началось в прошлом году, когда я стал все чаще и чаще ездить на работу на велосипеде, т.к. ожидания в автомобильной толпе, после рабочего дня, момента приезда домой стали напрягать все больше и больше. Путь на велосипеде от дома до работы занимал по времени почти также как и на машине. Но с учетом того, что путь проходил большую часть по дорогам, на которых практически отсутствовало движение автомобилей, вдоль прибрежной полосы водохранилища и живописной аллеи, в которой в утренние часы проводили разминку спортивно-ориентированные люди, а берег украшали зевающие рыбаки с удочками – езда на велосипеде доставляла еще и моральное удовлетворение от любования за всем происходящим вокруг.
Единственным недостатком, омрачающим поездки на работу была горка, протяженностью около 300 метров с довольно крутым подъемом, при въезде на которую приходилось сбрасывать на низшие передачи и прикладывать значительные усилия. Следствием этого являлось не комфортное состояние перед началом рабочего дня в офисе.
Родилась мысль оснастить свой велосипед двигателем, который бы помогал в трудные минуты. Изучив довольно много видеороликов на YouTube, форум сайта endless-sphere.com и другие ресурсы об электрификации в домашних условиях велосипеда, в голове сформировалась картина решения поставленной задачи. Осталось только реализовать.
Мысль о покупке готового набора с мотор-колесом на переднем приводе казалась мне банально простой, а также две другие причины: малая развиваемая мощность (до 500 Вт) и дороговизна – сыграли не в ее пользу.
Акцент был сделан на задний привод и использование бесколлекторного двигателя. КПД такого решения, казалось, должно быть выше, чем использование переднеприводного мотор-колеса.
Уже имея небольшой опыт в радиомоделизме, я решил использовать для реализации своей задумки компоненты от HobbyKing, как основные при постройке электровелосипеда. Механику же было решено использовать ту, которую легко достать в любом авто- или веломагазине.
Компоненты
Для постройки электровелосипеда использовались следующие компоненты:
HobbyKing
Автомагазин
Шкив генератора ВАЗ-2108, 4 шт. (500 руб.)
Ремень генератора ВАЗ-2108, 2 шт. (200 руб.)
Веломагазин
Фривил (150 руб.)
Втулка, 2 шт. (500 руб.)
Цепь (150 руб.)
Переключатель передач (300 руб.)
Звезда 52T (300 руб.)
Строительный магазин
Алмазный диск 150 мм (150 руб.)
Винты, гайки, шайбы (150 руб.)
Алюминиевый профиль 20×10 (100 руб.)
Изготовление (механика)
Так как электровелосипед я планировал построить заднеприводным, для передачи крутящего момента на заднее колесо решил использовать цепную передачу, а для увеличения коэффициента передачи поставить звезду с большим числом зубьев.
Изначально я планировал вырезать звезду с нужным количеством зубьев с помощью лазерной резки в какой-нибудь мастерской, но поиски готового 3D-шаблона нужной конфигурации заняли много времени и ни к чему путному не привели. Заказ же резки вместе с изготовлением дизайнером шаблона выливался в копеечку (около 1500 руб.). Это ставило на нет основной принцип задуманной идеи – минимизация расходов на заказные и использование доступных готовых недорогих компонентов.
Поэтому в веломагазине (веломастерской) была приобретена самая большая звезда 52T, снятая с кассеты. А для крепления ее к втулке заднего колеса в строительном магазине куплен алмазный диск для болгарки подходящего диаметра (15 см). Центральное отверстие диска пришлось расточить сверлом и напильником до нужного диаметра втулки заднего колеса. Крепление этой конструкции к заднему колесу выполнено тремя болтами к спицам. Желательно для крепления использовать “ушастые” гайки, которые хорошо цепляются за спицы, а также автоконтргайки (с вкладышем). Звезду следует отбалансировать на крутящемся колесе, чтобы не было биений в разные стороны.
Для предотвращения передачи крутящего момента на двигатель с вращающегося колеса я использовал фривил на 16 зубьев, который легко купить в любом веломагазине. Проблема в том, что он предназначен для использования с более крепкими цепями и стандартные узкие цепи на него не садятся. Чтобы это стало возможным надо зубья фривила немного обточить по бокам. Я использовал для этого ручную бор-машинку с насадкой из точильного камня. 10 минут и все готово – напильником это растянулось бы надолго.
Так как фривил предназначен для накручивания на заднюю толстую втулку он имеет внутреннюю резьбу большого диаметра и для крепления его к передаточной втулке (с диаметром резьбы 10 мм) необходим переходник. Такой переходник я тоже смог найти в веломагазине. Он продавался в комплекте с втулкой черного цвета и я не знаю для чего она нужна. На фото представлен второй такой же переходник, который был с другой стороны с обратной резьбой.
Для натяжения цепи от фривила до ведомой звезды заднего колеса я использовал стандартный недорогой переключатель скоростей. Конфигурация натяжителя получилась, конечно, не самой удачной, но в целом он выполняет свою роль, а ничего лучшего я придумать не смог.
Для поэтапной передачи крутящего момента с двигателя на фривил я использовал две переходных втулки с установленными на них шкивами под клиновой ремень генератора ВАЗ-2108. Вся конструкция крепится с помощью алюминиевых профилей на раме велосипеда.
UPD. Рама не должна быть из композитных материалов вроде карбона, т.к. она должна быть монолитной и без повреждений для сохранения прочности. В противном случае рама может лопнуть. Не рекомендуется также использование алюминиевых рам. Лучше всего использовать как у меня стальную раму.
Переходные втулки тоже не обычные. У них значительно больше диаметр плоскостей, куда крепятся спицы. Это позволило прикрепить их к алюминиевым профилям. Для этого дырки под спицы немного рассверливаем под винты M3.
Шкивы для ремней имеют бОльший внутренний диаметра, чем диаметр резьбы переходной втулки, поэтому для исключения неточной установки шкивов я наматывал на резьбу втулки изоленту слой за слоем до диаметра отверстия шкива, а для фиксации под гайки использовал шайбы диаметром 30 мм.
В принципе, можно использовать одно передаточное звено клиноременной передачи. Запаса мощности двигателя хватит для езды по прямым дорогам и небольшим склонам. Но для уверенной езды по песку и в горки лучше использовать два звена. Каждое звено имеет кратность около 2x. Тем самым увеличивая в 2 раза передаваемый на колесо крутящий момент.
Изготовление (электрика, электроника)
Контроллер двигателя я прикрепил с помощью стяжек к одному из алюминиевых профилей, прикрепленных к раме, используя для лучшего контакта термопасту. Это позволяет лучше отводить тепло от контроллера и в процессе езды чувствуется как профиль и рама в окрестности контроллера нагреваются. С другой стороны контроллера, где установлен его радиатор, я аккуратно срезал ножом термоусадку и пристроил маленький вентилятор от старого процессора Intel 586. Хотя, по опыту эксплуатации он оказался не нужным.
Для управления мощностью двигателя я использовал серво-тестер, переведенный в ручной режим управления. Для питания серво-тестера и вентилятора охлаждения используется микросхема L7805 (КРЕН5А).
Поначалу, я отпаял с серво-тестера переменный резистор и поместил его рядом с правой рукояткой на руле. Оказалось, что такой способ плавной регулировки мощности имеет свои недостатки. Особенно неудобно им пользоваться в экстремальных ситуациях, когда приходится резко тормозить, когда рука перемещается на рычаг тормоза, а двигатель продолжает выдавать крутящий момент на тормозящее или даже блокированное колесо.
Поэтому, я упростил схему и сделал миниатюрную герконовую кнопку “газ в пол” (без фиксации) под большой палец правой руки, при нажатии на которую, двигатель начинает выдавать максимальную мощность. Для исключения резких рывков поставил на вход серво-тестера делитель напряжения на двух резисторах и конденсатор на 100 мкФ. Тем самым обеспечил плавное увеличение и уменьшение оборотов двигателя при нажатии и отпускании кнопки “газ в пол” примерно за 0,5 – 0,7 секунды.
На левую рукоятку на руле поставил герконовую кнопку (без фиксации) для звукового сигнала отпугивания пешеходов. В качестве сигнала применил пьезокристаллическую автомобильную сирену — свистелку. Она вполне нормально себя чувствует при кратковременной работе на напряжении 22 В (аккумулятор 6s). Только громче чем на 12 В.
Итоги
Опишу несколько преимуществ и недостатков примененных решений. По порядку.
Цепная передача на заднее колесо имеет довольно длинный пробег, что приводит к слету цепи с фривила при движении по ухабистой дороге. Для избегания этого пришлось городить некое подобие направителя цепи перед фривилом из куска алюминиевой полоски и пластикового ролика. Так как цепь при движении бьется об него это создает неприятный громкий стучащий звук. По хорошему надо ставить натяжитель или успокоитель цепи перед фривилом, но пока не придумал как.
Крепление задней ведомой звезды к колесу не самое надежное. Есть вероятность повреждения спиц или соскакивания крепления звезды со спиц. Такое один раз уже было, когда я применял обычные гайки. После этого я поставил “ушастые гайки” и автоконтргайки. Текущую втулку лучше поменять на втулку с креплением для дискового тормоза и большую звезду посадить на его место. Но т.к. диаметр звезды гораздо больше дискового тормоза, я не уверен, что расстояния до рамы хватит для свободного вращения.
Клиновая передача усилия от двигателя до фривила по началу работала достаточно приемлемо. Однако КПД такого решения оставляет желать лучшего. При увеличении натяжения ремня увеличивается нагрузка на подшипники переходных втулок и двигателя, что приводит к повышению износа и сил трения, а отсюда понижению КПД передачи. При уменьшении натяжения ремни при высоких нагрузках (старте с места, движении в гору) начинают проскальзывать, и это тоже ведет к понижению КПД. Найти баланс крайне сложно. Применение поликлиновых шкивов проблематично из-за их громоздкости. Лучшим решением видится использование зубчатой ременной передачи.
Управление мощностью двигателя как в первом варианте с помощью переменного резистора, как я уже писал, часто неудобно. Использование кнопки “газ в пол” часто неоправданно, т.к. бывают моменты, когда необходимо ехать медленно и плавно. Схема движения “газ в пол – разгон – выбег на нейтралке” хоть по расходу емкости аккумулятора практически сравнима по эффективности с движением при постоянной работе двигателя, имеет немаловажный недостаток – проскальзывание клинового ремня при разгоне. Зато в режиме “газ в пол” ощущаешь всю мощь, установленную под своим сиденьем.
Ну и, не принципиально, но все же, звук работающего двигателя и двигающейся цепи при открытой конструкции часто пугают прохожих. Если кто из моделистов знает, как свистят бесколлекторные движки, тот поймет.
Несколько интересных фактов
Исходя из диаметров шкивов клиновой передачи (150 мм и 80 мм) и количества зубьев фривила и звезды на заднем колесе (16 и 52) получаем, что общее передаточное число равно 11,4. Это не очень много и не хватает для резвого заезда в гору, приходиться помогать ногами. Поэтому на двигатель я поставил керамический шкив от стиральной машины (купленный на барахолке) диаметром 64 мм. Это позволило увеличить передаточное число до 14,3. При напряжении батареи 22,2 В максимальная теоретическая скорость будет 45 км/ч. С учетом сопротивления воздуха и потерь мощности в передаточных звеньях, похоже на правду, т.к. по прямой я разгонялся до 40 км/ч.
Аккумулятора емкостью 5000 мАч (22 В) хватает на 30 минут езды и 8-10 км пути при средней скорости 18 км/ч и ускорениях до 40 км/ч. Еще раньше, когда у меня стоял аккумулятор 2200 мАч (11 В) мне его также хватало на 8 км пути, но при максимальной скорости 18 км/ч, средней 14 км/ч и помощи двигателю педалированием при движении в гору.
Максимальный ток, потребляемый двигателем при разгоне в режиме “газ в пол” около 60 А. Таким образом, выдаваемая мощность около 1250 Вт, что в несколько раз выше чем у большинства продаваемых мотор-колес. Разгон до 40 км/ч по прямой не более 10 сек.
В текущей конфигурации я отъездил в прошлом сезоне с июля по октябрь почти каждый день на работу при суточном пробеге около 20 км.
(Прошу прощения за грязь на некоторых фотографиях 🙂
UPD. Добавил предупреждение о риске переделки рамы не из стали.