Як зробити електровелосипед із звичайного велосипеду

Практично всі доступні по ціні електробайки китайського виробництва дуже поганої якості: поломки не рідкі, причому зі строю виходить більша частина деталей, а характеристики, які записані в паспорті, дуже далекі від реального стану речей. Саме тому, якщо хочеться їздити на якісному велогібриди, а заплатити за нього захмарні гроші немає бажання, варто зробити електробайк самому.

Перед тим, як приступати до роботи, потрібно ознайомитись з тим, що відрізняє звичайний велосипед від електровелека.

З чого складається електровелосипед

Електродвигун є серцем електробайка, контролер – його мозком, акумулятор – рюкзак з запасом їжі. За допомогою ручки акселератора регулюється подача напруги на електродвигун. Датчик тормоза можна встановлювати чи ні (він не є обов’язковою частиною електробайка), але він буде корисним, якщо встановити рекуператор енергії (перетворювач енергії гальмування в енергію акумулятора). Дисплей служить для відображення поточної інформації (робоча напруга, залишок заряду акумулятора, швидкість байку і т.д. Також не є обов’язковим елементом байку, оскільки наявний заряд додатково відображується на самій батареї.

Ще  однією опцією є pass assist – помічник при педалюванні. В залежності від того, яка частота крутіння педалей, помічник подає напругу на електродвигун. В більшості випадків робота самостійно встановлених помічників не є стабільною, тому практично всі велосипедисти з досвідом відмовились від їх встановлення.

Після того, як процес першого знайомства завершений, можна переходити до вибору критеріїв згідно яких будуть підбиратись комплектуючі.

Вимоги до електробайку

По-перше, зупинимось на відстані пробігу на 1 заряді біля 50 км (це золота середина, яка дозволяє спокійно доїхати до роботи і назад додому, а також зробити 1-2 ділові поїздки впродовж робочого дня.
Крім того, такий пробіг позволяє не перевантажувати велосипед об’ємним акумулятором – байк можна взяти в руки і віднести в квартиру, затягнути в ліфт чи в автобус.

Ще один важливий критерій – зовнішній вигляд велогібрида. Кожному хочеться, щоб його «залізний кінь» не виглядав обшарпаним, з висячими дротами і ізоляційною стрічкою.

І на кінець, якщо не потрібно приймати участь в МОТО GP, то можна обмежитись швидкістю, яка трохи більша, ніж швидкість, забезпечена педальним ходом.

Вибір електродвигуна

Всі двигуни для електробайків діляться на три види:
–    з малою потужністю, яка дає можливість розганятись до 40 км/год.;
–    з середнім рівнем потужності – до 60 км/год.;
–    з високою потужністю, коли велогібрид здатний розганятися до швидкості 100 км/год. і вище.

Типи моторів, які використовують для електровелосипедів

1.    Кареточні мотори монтуються на каретці педалей. Ці мотори достатньо складні. Вони обладнані обгінною муфтою, але є величезний мінус – двигун дає додаткове навантаження на весь ланцюговий привод, що призводить до швидкого зносу зірочок і ланцюга. Другим недоліком є доволі висока ціна агрегату: китайський двигун коштує від 450 доларів США.

2.    Двигуни прямого ходу є дуже громіздким і важким. Такі двигуни відносяться до моторів середнього і високого рівня потужності. Єдиною перевагою такого двигуна є доволі тривалий строк експлуатації через відсутність шестерень. Вартість агрегату – від 220 доларів США, в залежності від потужності. Недоліком агрегату є малий обертальний момент на малих оборотах.

3.    Редукторні двигуни. Всередині вони обладнані планетарними редукторами з шестернями, він відрізняється легкістю і компактністю. Вартість агрегату суттєво нижча ніж у попередніх двох моторів (від 130 доларів США).
Якщо вам потрібен велосипед для прогулянок, вибирайте саме третій варіант, а ми саме його і опишемо.

Вибір приводу

Дуже часто редукторні двигуни монтують на передню вісь. Це найлегший і найскоріший метод монтажу, крім того, в інтернеті можна прочитати багато інформації, що це допомагає зробити нормальну розваговку. Але тут не враховується одна дуже важлива деталь – через мале навантаження на передню вісь, колесо постійно пробуксовує, особливо в дощову погоду, крім того переднє ведуче колесо не дає нормально маневрувати, а якщо переднє колесо піде юзом, то втримати рівновагу точно не вдасться.
Задній привод є класичним варіантом. Оскільки 70% навантаження сконцентровано саме на задній осі, то  всі проблеми, про які було написано вище, відпадають самі собою.
Прихильники велосипедного оф-роаду люблять взагалі монтувати повний привод (по мотору на переднє і заднє колеса). Дякуючи такому рішенню вдається нормально кататись по болоту, снігу та піску. В статті така методика описуватись не буде, оскільки вона складна, а, головне, відходить від теми недорогого переобладнання класичного велосипеда в електробайк. Ми будемо писати про задній привод.

Вибір і розміщення акумулятора

Якщо ж говорити про акумуляторні батареї, то сьогодні частіше за все використовують 2 типи акумуляторів: літій-залізо-фосфатні і літій-іонні. Перші відрізняються великими габаритами і більшою вартістю в порівнянні з літій-іонними. В той же час другий тип акумуляторів погано реагує на від’ємні температурні показники і обмежений в кількості перезаряджань (до 1 тисячі).
Тож будемо говорити про літій-іонну батарею акумуляторів, оскільки їх дуже зручно розміщувати в різноманітних корпусах, в той час як перший тип акумуляторів монтується в вигляді своєрідних кубів і паралелепіпедів, які дуже проблематично змонтувати в трикутнику рами чи під багажником.

Є декілька варіантів розміщення акумуляторної батареї

1.    На або під багажник. Цей варіант не є оптимальним, оскільки в задній частині байку концентрується великий вантаж, що робить маневрування більш важким. Крім того підвищується центр тяжіння велосипеда.

2.    На трубу кріплення сідла. В цьому випадку розваговка стає більш стабільною, але високий центр тяжіння нікуди не зникає.

3.    В трикутник рами, частіще за все на місце кріплення пляшки з водою. В цьому випадку маємо і ідеальну розваговку, і низький центр тяжіння.

Визначившись з місцем можна переходити до обрання самої батареї акумуляторів: в першу чергу її ємності і робочої напруги. З малопотужними редукторними моторами прекрасно узгоджуються батареї 24 В, 36 В і 48 В. Оскільки збирається велогібрид для прогулянок і поїздок на роботу, то зупинимось на середньому значенні.

Тепер щодо ємності, оскільки саме від неї залежить пробіг на одному заряді. Розрахунки приблизні, з допуском +- 5км.
Середня швидкість електробайка в міському циклі складає біля 20 км/год. Щоб подолати відстань в 50 кілометрів необхідно 2,5 год. При потужності двигуна 350 Вт його середня споживана потужність складає 175 Вт. При проходженні всього необхідного шляху двигун «з’їсть» 175 Вт*2,5 год. = 437 Вт*год. При робочій напрузі в 36 В з отриманих даних легко порахувати і необхідну ємність акумуляторної батареї:

Ємність акумуляторної батареї дорівнює 437 Вт*год./36В=12,1 А*год.

Є достатньо багато типів корпусів для батарей акумуляторів. Вони продаються в спеціалізованих магазинах та інтернет-магазинах, тому не будемо зупинятися на них, скажемо тільки, що є дуже комфортні корпуси з чарунками для акумуляторних елементів, вартістю від 75 доларів США:

Вибір контролеру

Контролери бувають різними – зовсім прості, універсальні, програмуємі з великою кількістю налаштувань, працюючі в великому діапазоні напруг і струмів.
Серйозні контролери необхідні в випадку, якщо потрібно приймати участь у змаганнях і знати про найменші зміни в стані електровелосипеду. Для звичайного прогулянкового байку буде достатньо самого простого контролера, який працює на фіксованій напрузі і розрахований на видачу максимальної сили струму в 15А. Контролер необхідно підбирати в залежності від робочої напруги і потужності вибраного електромотору. Вартість контролера складає від 15 до 150 доларів США.

Результат

Після збирання в одне ціле всього комплекту отримали:
–    Електродвигун BAFANG. Цей мотор є дуже популярним на ринку електробайків, оскільки він надійний і відповідає заявленій потужності.
–    Контролер для максимального струму 15А, акумуляторна батарея 36В, 13А*год.
–    Максимальна швидкість руху рівна 37 км/год., пробіг на 1 зарядці – 50 км, вага велосипеда збільшилась всього на 7 кілограмів.

За все обладнання прийдеться заплатити біля 450 доларів США, загальна вартість з врахуванням велосипеда складає біля 900 доларів США. Якщо порівняти з готовими вело гібридами, які аналогічно укомплектовані і мають такі є параметри, вартість такого електровелосипеда склала б 1500 доларів США. Тобто в разі самостійного збирання вийде зекономити біля 600 доларів США.
А це дуже вагомий стимул, щоб почати невеличкий бізнес по переобладнанню класичних велосипедів в електробайки, оскільки навіть з націнкою в 40% загальна вартість велогібрида буде становити 1250 доларів США, що на 250 доларів менше, ніж ціна китайського електробайка, про правдивість параметрів якого було написано в початку розділу.

Деякі важливі деталі, які, без сумніву, стануть в пригоді

Взагалі нюансів велика кількість, але будуть згадані тільки основні, які мають вплив на збірку електробайку ї його характеристики:
1.    Для всіх електробайків використовують подвійний обід коліс, оскільки двигун збільшує крутний момент. Крім того, щоб компенсувати додаткове навантаження необхідно використовувати посилені спиці (вони товстіші від звичайних: 3 мм проти 2,6 мм). Ведуче колесо спицюється в 3 хрести: одна спиця пересікає 3 інших. На звичайних колесах використовується спилювання в 2 хрести, а іноді і в один хрест. Спицівка ободу є достатньо складним і повільним процесом. Спиці краще купляти через мережу інтернет під визначене мотор-колесо, оскільки такі спиці нестандартні і не завжди їх можна біде купити в спеціалізованому магазині.
2.    Двигуни робляться двох видів: під касету зірочок і під тріскачку (трещотку – рос.). Цей момент потрібно враховувати і обов’язково уточнювати, для якої системи зірочок розроблений конкретний двигун. Крім того, перевірте чи є на двигуні кріплення для ротору гальма.
3.    Складність з ручкою акселератора. Більшість китайських виробників не враховують, що на рулі є ще ручка переключення передач і ручка гальма. При збірці руля, частіше за все, або не вдається переключати передачі, або ручка гальма зачіпляється за ручку газу. Нажаль вдалих конструкцій поки нема, тому потрібно самостійно «доводити» компоновку для того, щоб все працювало і одночасно було «під рукою».
4.    Встановлення акумуляторної батареї. Перед тим, як купляти корпус акумуляторної батареї, варто прорахувати всі фізичні параметри рами, оскільки всі рами різні і не для кожної підходить обраний корпус і його кріплення.
5.    При спробі встановлення ротору гальма може статися ситуація, коли для тормозного суппорту немає місця, оскільки його встановленню заважає двигун. При виникненні такої ситуації є 2 виходи – або покупка ротору більшого розміру і встановлення перехідника на суппорт, або встановлення ободного (околодочного) гальма замість дискового. Не всім до душі 2 варіант, оскільки для того, щоб ефективно знизити швидкість з великої до малої потрібне ефективне гальмо, а околодочне гальмо сильно поступається в цьому плані дисковому.
6.    Монтаж чарунок АКБ. Також є трудомісткою задачею. Всі знають, що літій-іонні акумулятори не можна з’єднувати за допомогою паяльника, тому необхідне точкове зварювання, зі спільним підключенням BMS-контролеру, який збалансовує чарунки акумуляторів. Важливо користуватись якісними акумуляторами від провідних світових виробників: Samsung, Panasonic, Sony. Це гарантує те, що акумулятор буде довше тримати заряд.
7.    Реалізація рекуперації заряду доволі проста і на двигунах прямого ходу вже встановлена фабрично. Тут варто звернути увагу на те, що ця функція повинна підтримуватись контролером. Але сказати, що користь від цієї функції дійсно проглядається не можна – зарядка на гальмуванні і крутіння педалей при вимкнутому двигуні, не дадуть можливості зарядити акумулятор хоча б на 2 поділки.

Як зробити електровелосипед із звичайного велосипеду. Висновки

Якщо в плани дійсно входить збірка якісного електровелосипеду, знадобиться багато часу та зусиль, але воно того варте. З кожним наступним разом досвід буде збільшуватись, а з ним і скорочуватись час робіт. Якщо ви не рішаєтесь купляти всі агрегати окремо, почніть з закупівлі готового комплекту для тюнинга класичного велосипеду. В комплекті всі компоненти збалансовані і попередньо підготовані (вам не прийдеться спицювати колесо і підбирати АКБ для двигуна).
Особлива увага при збиранні повинна бути приділена найдорожчій складовій обладнання – акумуляторній батареї. Від її якості залежить пробіг на 1 зарядці і кінцева потужність велогібриду. Кращим варіантом є самостійна збірка батареї, оскільки в спеціалізованих магазинах і в інтернеті літій-іонні батареї коштують від 300 доларів США (сумнівної якості, від неназваних виробників).
Коли з’явиться досвід, можна буде спробувати спроектувати корпус для акумуляторної батареї самостійно, з врахуванням особливостей конкретної рами і роздрукувати його на 3D-принтері з передбаченням виводів для фари і ліхтаря, а також вбудованим динаміком для прослуховування музики в дорозі (в навушниках їздити можуть тільки самовбивці).

Поділіться з друзями