Делаем электровелосипед. Велосипеды с электроприводом

Как сделать электровелосипед из обычного велосипеда?

Здравствуйте , друзья!

На этой странице я расскажу Вам о том, как своими руками переделать обычный велосипед в электровелосипед, снабженный электромотором и движущийся не только за счет мускульной силы наездника, но и на электротяге.

Все началось с того, что однажды я разобрал старую стиральную машину " Indesit " и извлек из нее много полезных запчастей, в том числе электромотор и детали ременной передачи. Кроме того у меня был велосипед, уже немного доработанный (сиденье немного смещено назад с помощью вставки в раму, чтобы сидеть было удобнее), но в остальном самый обычный:

Сперва надо было придумать, как передать крутящий момент от электромотора на колесо от велосипеда. Поскольку вал электродвигателя уже имел шкив для ременной передачи, а от стиральной машинки остался хороший ремень, решено было использовать именно такую передачу - ременную. Теперь необходимо придумать, как закрепить шкив ременной передачи на колесе велосипеда (очевидно, на заднем).

Втулка алюминиевая - сваркой не приваришь, поэтому решено было закрепить шкив ко втулке колеса с помощью нескольких винтов. Обратите внимание на новые отверстия во втулке между спиц (на фото ниже). Отверстий всего 9 шт., в них нарезана резьба М3:

Теперь необходимо изготовить сам шкив. Вообще говоря, ремень от стиральной машинки - поликлиновый, но т. к. шкив, который мы собираемся изготовить, значительно больше по диаметру, чем шкив на валу электромотора, нарезать канавки на большом шкиве нет необходимости - ремень и так по нему скользить не должен. Поэтому, шкив для колеса у нас будет гладкий.

Для его изготовления я вырезал круг из листовой стали толщиной 2 мм, в котором, кроме прочих, вырезал большие отверстия для снижения веса. Диаметр шкива в моем случае ограничивался имеющимся у меня токарным станком (заготовку большего диаметра в станок просто не вставишь) и составил примерно 220мм.

К в внешней стороне полученного диска была приварена стальная полоса (стандартный прокат), сечением 20 х 4 мм. Деталь по центру будущего шкива (на фото ниже), прикрученная болтами, необходима только для закрепления шкива на токарном станке при обработке (это какая-то деталь от трансмиссии автомобиля "Нива").

После сварки шкив был обточен на токарном станке. Внешняя поверхность стала гладкой.

Далее окраска, сушка и установка на колесе велосипеда. При окончательной установке все детали (втулка колеса, центральное посадочное отверстие нашего шкива и девять винтов М3) были смазаны эпоксидным клеем " Poxipol" - чтобы держалось надежнее и при эксплуатации не разбалтывалось:

При попытке установить колесо со шкивом в раму велосипеда, оказалось, что новый шкив немного мешает и упирается в трубу рамы. Раму решено было немного подогнуть:

Теперь необходимо было как-то закрепить электродвигатель. Поскольку велосипед снабжен задним амортизатором, крепить электромотор необходимо был именно к той небольшой части рамы, которая жестко соединена с колесом (чтобы обеспечить постоянство натяжения ремня). Кроме того , необходимо предусмотреть механизм натяжения нашего ремня.

Чтобы понять, какое положение двигателя наиболее оптимально, сначала он был зафиксирован в нужном месте относительно велосипеда с помощью досок и веревок, после чего была произведена прокрутка колеса, чтобы убедиться, что ремень не стремиться съехать с нашего самодельного шкива (ведь наш шкив не имеет ни канавок, ни каких-либо бортиков):

Затем размеры были вымерены, вырезаны детали из тонкостенных стальных трубок и прямо в таком виде (пока велосипед и мотор связаны друг с другом) были приварены (прихвачены) к раме велосипеда. После этого мотор был отвязан, доски убраны, а детали приварены окончательно:

Снова окраска, сушка...

Механизм натяжения ремня был выполнен из деталей от штуки для натяжения тросов (т. н. "талреп"). В данной штуке есть два винта - один с "левой" резьбой, другой с "правой", а также специальная центральная часть - гайка с аналогичными резьбами с двух сторон. Эта центральная часть была разрезана болгаркой, и ее концы с резьбой были вварены по торцам тонкостенной трубки нужной длины. Сами винты были приварены с одной стороны - к шпильке крепления мотора, с другой стороны - к специальной площадке с отверстием, надеваемой на ось заднего колеса велосипеда. В результате получился механизм с трубкой (красного цвета на фото ниже), при вращении которой двигатель может подниматься или опускаться, что приводит либо к натяжению, либо к ослаблению ремня. Дли фиксации трубки в нужном положении снизу она законтрена контргайкой:

Теперь необходимо было выбрать тип и количество аккумуляторов. Поскольку наш электродвигатель от стиральной машинки, которая питается от сети ПЕРЕМЕННОГО тока 220В, значит и сам мотор рассчитан на работу от напряжения максимум 220В (переменного). Максимум, потому что в стиральной машинке скорость мотора регулируется в широких пределах путем изменения напряжения на электродвигателе, и максимальные режимы мотор развивает только в конце отжима.

Но аккумуляторы дают ток постоянный, а не переменный. Однако, это нам на руку, т. к. коллекторные моторы переменного тока отлично работают и на постоянном токе. Более того, на постоянном токе такие двигатели работают даже лучше, т. к. индуктивные сопротивления мотора перестают играть роль. В результате, я остановился на напряжении 96В (8 двенадцативольтовых аккумуляторов), а посмотрев, что было доступно в магазине, выбрал аккумуляторы емкостью 5А·ч:

Чтобы закрепить эти аккумуляторы на велосипеде, я решил изготовить отдельный ящик, в котором предполагалось разместить аккумуляторы и необходимую электронику:

Когда ящик был готов, оказалось, что для него... нет места! Планировалось разметить его на раме, в том месте, где находится бензобак у мотоциклов, но стало очевидным, что сесть на седло велосипеда при этом будет невозможно (ноги некуда девать):

Поэтому, я стал искать возможность приладить этот ящик в другое место, например сзади, но сзади оказалось не к чему его крепить (за мотор нельзя, т. к. тяжеленный ящик будет "не подрессорен", а закрепить за стойку седла невозможно - мешает мотор):

А вот спереди вроде и место есть, и крепить есть к чему:

Поэтому, именно туда я его и приварил:

Снова окраска, сушка, установка аккумуляторов, их последовательное соединение между собой и закрепление:

И вот он, долгожданный момент - первые испытания, пока без всякой электроники, двигатель подключается к аккумуляторам напрямую, с помощью автомата в ящике и выключателя (тумблера) на руле. Для измерения рабочего тока к велосипеду был прилажен мультиметр:

Испытания показали, что "по двигателю" конструкция вполне работоспособна, но тяжелый ящик впереди велосипеда делает его очень трудным в управлении (плохо слушается руля), о том, чтобы заехать на сколь-нибудь мало-мальский бордюр не слезая с велосипеда речи нет вообще, чтобы затащить его в лифт (в моем доме грузового лифта нет) требуется много шаманских действий, сопровождаемых непереводимыми изречениями, а временный выключатель на руле вообще сгорел из-за возгорания и продолжительного горения в нем электрической дуги при его выключении (размыкании).

Стало очевидно, что от тяжелого ящика впереди велосипеда надо избавляться. Поэтому он был отрезан, а аккумуляторы размещены на раме равномерно, каждый по отдельности. Кроме этого, были предусмотрены автомобильные клаксоны (бибикалки), а также крепления для кнопок управления этими клаксонами на руле. Ввиду многочисленных точек сварки для крепления площадок под аккумуляторы, раму пришлось перекрасить почти целиком.

Снова испытания, на этот раз, несравненно более удачные. Управляемость снова стала хорошей, а затаскивать велосипед в лифт (с подъемом переднего колеса) стало гораздо легче. Поскольку никакой электроники еще не было, стартовать на электротяге с места я даже не пробовал - боялся сжечь двигатель или порвать ремень. Включал автомат питания, только разогнавшись на педалях до скорости хотя бы 10...15км/ч. При этом через двигатель начинал идти ток порядка 10А, который снижался до 3...4А по мере разгона.

Сначала я хотел сделать электронный блок, который должен был обеспечивать не только работу двигателя от аккумуляторов, но также заряд аккумуляторов от двигателя в режиме торможения. Кроме того, должен быть достаточно мощный преобразователь на 12В для питания клаксонов (бибикалок), а также, желательно, зарядное устройство, чтобы можно было заряжать аккумуляторы в любом месте, не заботясь о том, чтобы не забыть взять с собой "зарядку".

Однако планы планами, но на практике в таком виде этот велосипед простоял у меня более полугода - все никак "руки не доходили".

Затем я все же решился сделать к нему электронику для управления, но в самом простейшем варианте - только регулятор мощности двигателя, без всякой рекуперации энергии при торможении, без встроенного зарядного устройства и даже без 12В на клаксоны - они были просто сняты.

Задача такого блока электроники состоит в том, чтобы передать на двигатель требуемую мощность, пропорциональную положению "ручки газа". Кроме того, чтобы ток не мог превысить предельных значений при трогании с места на "полном газе", при достижении током этого предельного значения мощность ограничивается и дальнейший рост тока не происходит. По мере разгона ток падает, а ограничение с мощности снимается - она становится такой, какая задана "ручкой газа".

Также, в задачи блока входит слежение за степенью разряженности аккумуляторов и предотвращение их глубокого разряда (падение напряжения менее 9В на аккумулятор (менее 72В на всех). Т. е., при падении напряжения на всех аккумуляторах до 72В электродвигатель будет выключен - дальше придется ехать на педалях.

Регулятор двигателя выполнен в виде импульсного понижающего преобразователя, работающего на частоте преобразования 32.5кГц. Вот его схема (нажмите для увеличения):

Управляющий сигнал "генерируется" "ручкой газа", выполненной в виде обычного переменного резистора около правой рукоятки руля:

Этот сигнал поступает на вход АЦП микроконтроллера ATtiny26 фирмы Atmel . На другой вход АЦП данного микроконтроллера поступает напряжение с токового шунта (измерительного резистора), выполненного в виде печатного проводника на плате, через который проходит полный ток тягового электродвигателя (чуть левее центра платы на фото ниже):

Изменение мощности двигателя достигается изменением коэффициента заполнения ШИМ-сигнала (Широтно-Импульсного Модулированного сигнала), поступающего на затворы силовых полевых транзисторов IRFB33N15D через микросхему-драйвер IR2127S . Производителем этих силовых транзисторов и микросхем-драйверов к ним является фирма International Rectifier . Всего силовых транзисторов IRFB33N15Dтри штуки, включены они параллельно - для уменьшения падения напряжения на них и повышения КПД преобразователя.

Работает все это следующим образом. В тот момент, когда от микроконтроллера через драйвер IR2127S на затворы транзисторов IRFB33N15D поступает управляющий импульс, они открываются, и электродвигатель подключается к аккумуляторной батарее. Однако, поскольку сам двигатель обладает индуктивным сопротивлением, ток через него не может скачкообразно повысится до запредельных значений - он начинает "медленно" расти. Через некоторое время управляющий импульс от микроконтроллера исчезает и транзисторы закрываются. Однако, благодаря ЭДС самоиндукции, ток через двигатель при этом не прекращается скачкообразно - он находит себе путь через три параллельно включенных диода 10CTQ150 той же фирмы International Rectifier и "медленно" уменьшается. Поскольку управляющие импульсы от микроконтроллера идут достаточно часто (с частотой 32500 раз в сек), ток через мотор за время импульса или паузы между импульсами не успевает сколь-нибудь значительно измениться, и поддерживается на уровне некоторого среднего значения. Чем шире импульсы и уже паузы между ними - тем больший средний ток идет через двигатель, тем сильнее велосипед "рвется в путь". В свою очередь, ширина импульсов поддерживается программой микроконтроллера пропорциональной положению "ручки газа", но при этом программа также следит за тем, чтобы ток через двигатель (напряжение на токовом шунте) не превысил предельного значения (7А).

Питание микроконтроллера осуществляется от напряжения 5В, производимого из напряжения аккумуляторной батареи "зарядкой" от мобильного телефона Sony Ericsson K750i. В результате эксперимента выяснилось, что данная "зарядка" может работать в очень широком диапазоне входных напряжений - не только от сети 220В, но и начиная уже от 12В(!) постоянного тока и выше. В нашей же системе напряжение на аккумуляторах варьируется в диапазоне 70...120В, что вполне подходит для этой "зарядки".

Однако, в нашей схеме есть еще драйвер IR2127S, которому необходимо питание 12...16В. Это питание производится из напряжения 5В путем его утроения участком схемы в левом нижнем углу (см. схему). На затворы транзисторов IRLMS... подаются импульсы от микроконтроллера с частотой также 32.5кГц, но с постоянным заполнением 50% (меандр), которые вызывают переключения этих транзисторов и перезарядку конденсаторов правее.

Сам драйвер IR2127S состоит из двух частей - низковольтной (левые по схеме выводы) и высоковольтной (правые по схеме выводы). Высоковольтная часть нуждается в отдельном источнике питания, не связанном с источником питания низковольтной части. Такой источник питания выполнен в виде готового модульного DC-DC преобразователя с гальванической развязкой P6AU-1215ELF .

Кроме того, драйвер IR2127S несет в себе также защитные функции - он следит за мгновенным током через силовые транзисторы IRFB33N15D, и в случае его повышения до аварийных значений (гораздо больше, чем 7А) (например, при коротком замыкании в двигателе) немедленно отключит силовые транзисторы, предотвращая повреждение схемы.

Еще на один вход АЦП микроконтроллера подается напряжение с аккумуляторной батареи. В программе микроконтроллера предусмотрены пять порогов напряжения на батарее, начиная от "батарея полностью заряжена" и заканчивая "батарея совсем разряжена". Эти состояния индицируются с помощью двух светодиодов красного и зеленого цвета. Когда напряжение на аккумуляторах уменьшается до 72В (9В на аккумулятор), микроконтроллер переходит к состоянию "батарея совсем разряжена", и управляющий сигнал на затворы силовых транзисторов больше не подается - мощность на двигатель не передается - дальше придется ехать на педалях.

Конструктивно электронный блок смонтирован на двух печатных платах - силовой и слаботочной:

Платы размещены в полугерметичном пластмассовом корпусе, силовые транзисторы и диоды выведены на радиатор снизу корпуса. При последующих "домашних" испытаниях, а затем и при длительных поездках на полном "газе", сколь-нибудь заметный нагрев этого радиатора (на ощупь) отмечен не был - возможно, что можно было обойтись и без него.

Посмотреть о том, как пользоваться полученным электровелосипедом, можно на видеоролике ниже:

Как раз в дни написания этой статьи, мне посчастливилось найти еще одну стиральную машинку, на этот раз " ElectroLux ". При ее разборке выяснилось, что мотор в ней рассчитан на большую мощность, чем использован на электровелосипеде, а значит имеет меньшее внутреннее сопротивление - меньшие потери. А значит такой мотор позволит ехать либо быстрее, либо дальше. В результате, мотор на электровелосипеде был заменен на вновь найденный. Поскольку у "нового" двигателя вал был длиннее, пришлось установить его со смещением с небольшой доработкой системы крепления:

Уже с этим "новым" мотором были произведены испытания на дальность поездки и на максимальную скорость.

Испытания на дальность поездки на одной зарядке аккумуляторов проводились в два этапа.

1. Почти равномерное движение на небольшой скорости. Условия: дорога по большей части - грунтовая, местами асфальт, движение происходило по кольцу (по кругу). Длина круга - примерно 2км. Дорога в целом почти горизонтальная, однако местами были небольшие спуски и подъемы. При движении производилось вращение педалей без приложения особых усилий. Соотношение передач (имеется ввиду положение цепи на звездочках) - максимальное - 3 на передней звездочке и 7 на задней. На участках подъема усилие на педали прикладывалось более ощутимое - в помощь двигателю. Положение "ручки газа" - примерно по середине, и за время испытания не менялось (было постоянным). Средняя скорость движения - примерно 17км/ч. Вес наездника с учетом одежды (мой вес) - около 100кг. В этих условиях одной зарядки аккумуляторов хватило примерно на 25км .

2. Движение на повышенных скоростях в реальной обстановке. Условия: дорога по большей части - асфальтированная, но асфальт имеет многочисленные трещины и разломы, местами дорога грунтовая. Имеются достаточно частые небольшие спуски и подъемы. При движении производилось вращение педалей с приложением средних усилий. Соотношение передач - максимальное - 3 на передней звездочке и 7 на задней. Положение "ручки газа" - изменялось от примерно среднего до максимального, в зависимости от ситуации на дороге, производились многочисленные ускорения на "полном газе", а также продолжительные движения на "полном газе". Средняя скорость движения - примерно 25...30км/ч. Вес наездника с учетом одежды (мой вес) - около 100кг. В этих условиях одной зарядки аккумуляторов хватило примерно на 17км .

Испытания на максимальную скорость проводились при следующих условиях: скорость измерялась с помощью GPS-навигатора. Дорога асфальтированная, ровная, горизонтальная. Аккумуляторы "свежие", вращение педалей не производилось, "ручка газа" в положении "полный газ", вес наездника с учетом одежды (мой вес) - около 100кг . В этих условиях скорость установившегося движения составила 30км/ч . При продолжительном движении в горку с небольшим уклоном, при равных прочих, скорость падает до 25км/ч.

Здесь следует отметить, что применяемый электродвигатель - коллекторный, и соединен по схеме с последовательным возбуждением. При такой схеме максимальный крутящий момент двигатель развивает в тот момент, когда он остановлен (т. е. на старте). По мере разгона крутящий момент быстро снижается, а при дальнейшем увеличении скорости стремиться к нулю. Однако, какого-либо сопротивления движению такой двигатель не оказывает, сколь бы не была велика скорость его вращения (конечно, не принимая во внимание трение в подшипниках и на щетках коллектора) (в отличие от трехфазных моторов с электронным контроллером - что стоят в заводских мотор-колесах для электровелосипедов - у них есть некоторая предельная скорость вращения, при которой они переходят в генераторный режим и препятствуют дальнейшему наращиванию скорости). Поэтому, в нашем случае, при дополнительном вращении педалей удается достичь значительно бОльших скоростей, чем только на электротяге. Так, при тех же условиях, что и в испытаниях на максимальную скорость, но с приложением максимальных усилий на педали, с цепным механизмом, установленным на максимальную передачу 3/7 - удалось достичь скорости 42км/ч.

Спасибо за то, что посетили эту страницу!

Экология потребления.Мотор:Тотальный интерес к электротранспорту в последнее время только набирает обороты – вопросом «изобретения» собственного велосипеда с электроприводом все чаще озадачиваются люди самого разного возраста и рода занятий.

Тотальный интерес к электротранспорту в последнее время только набирает обороты – вопросом «изобретения» собственного велосипеда с электроприводом все чаще озадачиваются люди самого разного возраста и рода занятий. Иной раз рождаемые в горячих головах идеи оказываются несовместимыми с суровыми жизненными реалиями, довольно часто «кулибинский» склад ума приносит свои плоды, и результат получается вполне достойным гордости его создателя.

Множество производителей не остались в стороне от глобальных трендов и сегодня на рынке комплектующих для электровелосипедов довольно распространено предложение так называемых «китовых» наборов для самостоятельного создания электробайка на базе имеющегося велосипеда. Для того чтобы велосипед поехал без вашей помощи, вам понадобятся как минимум электродвигатель, батарея и контроллер, который отвечает за корректную работу первых двух агрегатов – все это, и многое другое, входит в набор для электрификации байка. Но для того, чтобы новоиспеченный аппарат был достоин высокого звания велогибрида, предлагаем воспользоваться нижеследующими советами.

Конструкция электровелосипеда: комплектующие и агрегаты

Как театр начинается с вешалки, а танец – от печки, так и создание электровелосипеда своими руками начинается с подбора донора. Верное решение этого вопроса будет зависеть, прежде всего, от целей и задач, которые ставит будущий обладатель велогибрида перед проектируемым транспортным средством.

Лучше всего заранее учесть риски неизбежных высоких нагрузок и использовать в качестве основы конструкции стальную раму downhill-класса с двухподвесной системой амортизации. Такой вариант будет предпочтительней других, если вы собираетесь установить мощное мотор-колесо – от киловатта и более. Электродвигатель с прямым приводом номинальной мощностью в 1000 Ватт позволит развивать скорость в 40-55 км/ч. Учитывая большой крутящий момент и собственную массу двигателя, такой привод ставят в заднее колесо, при этом совсем не лишним будет усилить кронштейны крепления оси, особенно если рама алюминиевая.

При выборе готового аккумулятора или создании собственной батареи необходимо учитывать такие параметры как вес, габариты, емкость и рабочий ток. Номинальное рабочее напряжение может быть различным (36В, 48В, или 72В) – больший вольтаж и большие токи позволят разгоняться до больших скоростей. Если нужна надежность и высокий ресурс выбирайте батарею на LiFePo4 элементах большой емкости. Хотите сэкономить на весе и стоимости – берите Li-Ion. Емкости в 10 Ампер/часов хватит примерно на 20-40 км пути – величина пробега зависит от экономности расхода заряда, а для многих этот параметр никак не совместим с наличием ручки газа.

Когда для вас важнее небольшой вес велогибрида и вы не гонитесь за большими скоростями – оптимальным выбором будет мотор-колесо номинальной мощности 250-350W. Такие двигатели немного весят, и, как правило, имеют встроенный планетарный редуктор, что способствует нормальному накату велогибрида при движении на педалях. «Крейсерская» скорость маломощных велогибридов лежит в пределах 25-30 км/ч. Электромоторы

небольшой мощности устанавливают как в переднее, так и в заднее колеса, существенного значения это не имеет, разве что полезно для более равномерного распределения масс. С этой же целью предпочтительно размещать АКБ в центральной части рамы – у велогибрида будут лучше управляемость и устойчивость. Еще один вариант размещения электродвигателя – центральный (в районе каретки) – широкого распространения в наших широтах пока не получил, но многие ведущие производители наборов для электровелосипедов имеют в своем ассортименте и такие предложения.

Штатные контроллеры в недорогих кит-наборах жестко «прошиты» производителями, и не предусматривают возможность изменения параметров работы. Если вам это и не нужно – можете просто наслаждаться поездкой. Если хотите повозиться с настройкой и подбором оптимальных параметров для вашей конфигурации – берите набор с программируемым контроллером типа Infineon. Пристальное внимание следует уделить коммутации и монтажу электрохозяйства – качественной проводке, рассчитанной на эксплуатацию при определенных токах, надежным коннекторам, достаточному охлаждению контроллера, нагревающемуся при длительной работе и серьезных нагрузках.

Вопросы безопасности

Велогибриды – относительно новый вид транспортных средств с довольно широким разбросом возможностей. Во многих странах мира законодательство приравнивает их к велосипедам, в случае если мощность двигателя не превышает 350-500 Ватт. Более мощный электровелосипед – это уже другая история со своими особенностями эксплуатации. Поэтому вопросам обеспечения безопасности нужно уделять иногда даже больше внимания, чем при вождении скутера или мотоцикла. Не стоит забывать как о защитной экипировке, так и о дополнительном оборудовании. Даже тем, кто не собирается отжигать на даунхилл-трассах, а просто планирует наслаждаться окрестными красотами в неспешной поездке – в любом случае стоит использовать , перчатки и другие элементы защиты, способные оградить велосипедиста от травм в случае чрезвычайной ситуации.

Передняя фара, задний габарит, дополнительные световозвращатели, зеркала заднего вида, громкий звуковой сигнал – все это пригодится на дороге вам, а также поможет другим участникам движения вовремя вас заметить. Особое внимание необходимо уделить тормозам – они должны быть качественными и способными в любой момент остановить ваш велогибрид, поскольку на большой скорости привычное поведение тормозов меняется. И вовсе не нужно, чтобы это стало для вас неприятным сюрпризом. Особенно, учитывая подросшую массу велосипеда – компоненты электропривода «потянут» на дополнительные 12-14 килограмм. А если интерес к велогибридам не пропадет после покупки стартового кита с 250-ваттным мотором, можно предположить, что вскоре у вас появится более основательный и тяжелый двухколесный друг.

В общем, сколько людей – столько и велосипедов. У кого-то в приоритете стоимость, у кого-то – надежность, третьих интересуют вес или внешние данные. Сегодня основную массу запросов способны удовлетворить готовые решения – среди многообразия предлагаемых моделей можно подобрать именно тот , который будет полностью соответствовать вашим требованиям. опубликовано

Сделать электровелосипед своими руками – процесс достаточно сложный, предполагающий владение хорошими навыками. При отсутствии понимания сути процесса проще купить агрегат. Понимая рабочий процесс за токарным станком, имея в своём арсенале нужные инструменты, можно выполнять сборку.

Комплект необходимого инвентаря

Чтобы раскрыть суть вопроса: как из обычного велосипеда сделать желанный электровелосипед, для начала подготавливаются к работе. Нужно будет пользоваться:

• сварочным аппаратом;
• основным комплектом инструментов (подразумевается ножовка либо плоскогубцы);
• токарным станком;
• штангенциркулем большего размера;
• сверлильным станком и комплектом свёрл;
• шлифовальным станком;
• съёмником цепи;
• ключом для демонтажа трещотки;
• металлорежущими предметами (подойдут гидравлическими ножницы, допускается применение ацетилено-кислородной резки, воспользоваться установкой для плазменной резки);
• основным арсеналом для ремонтных работ с байком.

Также понадобится пособничество:

• блока V-конструкции;
• фрезы;
• метчиков и плашек;
• плоскошлифовального станка.

Предполагается работать со следующими материалами:

• металлическим уголком;
• звёздочкой ANSI #40, предполагающей 9 зубьев;
• двумя подшипниками;
• круглой болванкой из стали окружностью 0,5–1 дюймов;
• четырёхдюймовым и дюймовым шкивами под клиновой ремешок;
• клиновым ремнём.

Как преобразовать обычный велосипед в желаемый электровелосипед

Как собрать электровелосипед, волнует многих велосипедистов. В целях экономичной сборки следует поискать знакомых, которые могли бы предоставить бесплатно мотор с аккумулятором и велосипедом. Желательно найти байк с максимальным количеством передач. Это нужно для большего ускорения и увеличения допусков в электроцепи.

В поисках старого кресла с электродвигателем поможет интернет, где часто предлагают моторы б/у с аккумуляторами. Предпочтительнее обратиться в отдел ремонта и сбыта инвалидных кресел, поскольку здесь повезёт наверняка. Вряд ли техперсонал откажет в помощи за небольшую сумму.

Изготавливаем наружное подшипниковое кольцо

За неимением наружного кольца на байке, изготавливаем его самостоятельно. Необязательно делать резьбу, можно обойтись и без неё. Кольцо закрепляется винтами внутри каретки самодельного электровелосипеда.

Изготавливаем промежуточный вал

К большому ролику, подшипникам и звездочкам размером центрального отверстия подойдёт стальная болванка, размер которой должен составлять 5/8 от окружности звезды. Подходим к токарному станку, стачиваем один край заготовки до одного дюйма и диаметра, уменьшенного в два раза от окружности звезды. Остаток заготовки стачивается также. Центральная часть составляет 5/8 окружности звезды, чтобы промежуточный вал не проскальзывал.

Просверливаем прорехи для болтов, предварительно закрепив вал блоком V-образной конфигурации. Болтовые отверстия должны находиться по уровню. Размер болтов подбирается в соответствии с размерами вала и остальных частей.

Модифицируем звёзды

Слишком большую по ширине звёздочку модифицируем. Обработка звезды на токарном станке производится подрезным резцом до тех пор, пока ширина детали не станет 0,1 дюйм. После этого приступаем к установке резцовой каретки предположительно на 10 градусов, производим изменение угла зубьев до получения одинаковых показателей с двух краёв.

Работа с главным ведущим шкивом

При наличии отверстия в двигателе, внутри заготовки сверлим дюймовое отверстие, идентичное размеру вала. Соответствие размеров нужно обязательно соблюдать. После этого с помощью станка одну сторону стачиваем до 0,5 дюйма соответственно размерам ролика, предварительно обработанного.

О сборке промежуточного вала

Заранее прикупив цилиндрические штифты с винтами, собираем вал. При условии безошибочно выточенных деталей, сборка не вызовет никаких проблем.

Собираем цепную передачу

С помощью съемника приступаем к демонтажу цепи. Устанавливаем цепь обратно, продевая механизм через скоростной переключатель сзади. Зацепляем цепь на кассетную среднюю звезду. Проверяем правильность положения заднего переключателя. Для получения требуемой длины цепи располагаем её концы рядом. Разъединяем механизм в месте сгиба.

Важно! При разъединении цепи нужно убедиться в прикреплении пина к её концу. В противном случае возникнут проблемы в соединении механизма.

Проверяем работу без нагрузки

Переворачиваем самодельный электровелосипед колёсами кверху для свободного вращения заднего колеса. На умеренной передаче начинаем проверку. В целях обеспечения натяжения велоцепи следует крепко удерживать мотор снизу противоположно клиновому ремню. Свободной рукой подсоединяем моторные провода к аккумулятору.

На слёт цепи влияют следующие факторы:

• мало сточена ширина звезды;
• в случае проскальзывания ремня влияет слишком высокая передача либо его слабая натяжка;
• плохо выровненные звезды.

О макете моторного крепления

В целях экономии макет изготавливается из картона, а не металла. Преобразовать картонную заготовку в любую форму значительно проще, чем металлическую. По возможности можно внедрить двигатель за подседельным штырём. Тогда вращающиеся элементы будут находиться на большем расстоянии от ног.

О предварительном моторном креплении

По картонному макету вырезаем металлическое крепление, приложив к железу оригинал и обведя его мелком. Для вырезки металлического макета понадобятся большие гидравлические ножницы, позволяющие в точности повторить все контуры. Остальные инструменты требуют владения определённых навыков.

Устанавливаем двигатель

Берём неравнобокий уголок и начинаем с выполнения прорех для U-образных болтов с последующей их установкой. Необходимо исключить скольжение болтов. Обладая картонным макетом, разметка будет лёгкой. Прикладываем его к пластине, помечая кернером один конец прорези, затем другой. Каждая сторона должна получить по две прорехи, всего четыре.

Отверстия должны быть нормальными для закручивания гаек и для внедрения болтов. Так, для болтов 3/8 дюйма предполагается 0,4-дюймовое отверстие.

Для выполнения прорезей лучше воспользоваться торцовой фрезой. В случае с плазменной резкой вырезаются аккуратные прорехи в железном уголке для болтов.

Устанавливаем неравнобокий уголок

Некоторые двигатели не требуют этой установки. По возможности устанавливаем неравнобокий уголок, за счёт которого двигатель закрепляется прочнее. В качестве альтернативы используем U-образные болты.

Производим крепление адаптерного кронштейна к двигателю. Скольжение кронштейна обеспечивает адекватное натяжение ремня. Изготавливаем пластину и привинчиваем её к переднему участку двигателя. Пластина предполагает некоторое смещение. Крепление небольшого прямоугольника, параллельного двигателю, производится болтами непосредственно к основной пластине монтажа.

Приступаем к сварке двигательного крепления

Предварительно производим тщательную пескоструйную очистку и небольшую зачистку щёткой по металлу. Штыки должны быть чистыми. В сварке важно соблюдать последовательность. Сварив один край, нужно подождать, пока остынет металл, а затем приступать ко второй части.

Основной жар направляем преимущественно на пластину, выбираем менее высокую температуру сварки, но доступную для проваривания листов. Можно капать расплавленный металл для лучшей спайки двух металлических листов.

Собираем ременной привод

Здесь всё предельно просто. Надеваем ремень на шкивы, хорошо натянув его, и затягиваем болтами. Поскольку эксплуатация велосипеда приводит к постепенному растягиванию ремня, периодически проверяем степень натяжения и корректируем, если нужно.

Производим повторную проверку без нагрузки

На самой низкой передаче запускаем мотор по максимуму. При достаточном креплении повышаем постепенно передачи. В случае установки велокомпьютера сзади, наблюдаем за его показателями. Передний велокомпьютер не показывает ничего. Ремень также не должен проскальзывать.

Об аккумуляторном креплении

Заранее проверив батарейки и зарядное устройство на пригодность, устанавливаем аккумулятор. Делаем картонную заготовку батарей, поскольку она легче перемещается. Выбираем оптимальный участок для установки батарей. Рекомендуемое место – поближе к земле, подальше от седла. Подобное размещение обусловлено возможностью увеличения сцепления покрышки заднего колеса и снижением центра тяжести байка.

Берём железные уголки, делаем из них поддон для последующего крепления аккумуляторов стяжками либо эластичными шнурами. Привариваем поддон к велораме. Сварной шов должен получиться высококачественным, поскольку на него будут производиться существенные нагрузки.

На рисунке представлена наглядная схема электровелосипеда. Поскольку велосипед уже оснащён переключением передач, достаточно внедрить обычный переключатель, чтобы управлять двигателем. Допускается установка однополюсного трёхпозиционного десятиамперного переключателя от ненужной радиостанции. Рабочие позиции обозначены двумя включателями и одним выключателем. Представленная схема показывает работу одного аккумулятора под 12-вольтовым напряжением при выставленном режиме первого включателя. Второй выключатель предполагает работу двух аккумуляторов с 24-вольтным напряжением, позволяя использовать мотор на всю мощность, а при необходимости снизить обороты.

Это наглядный пример схемы из трёх аккумуляторов. Каждой электрической схеме присуще иметь плюсы и минусы.

Испытываем велосипед, ищем и устраняем неполадки

Закончив сборку электровелосипеда, пора испытать его на деле. Можно пригласить друзей, чтобы похвастаться собственным изобретением и рассказать им, как собрать электровелосипед. Обязательно голову защищаем шлемом во избежание непредвиденных обстоятельств, приводящих к травме. Возможно, что первое изобретение не оправдает надежд, поэтому нужно быть морально готовым к такому повороту. Среди распространённых причин возможных неполадок – плохой контакт проводов, неправильный расчёт передаточного отношения.

Проводя испытание уникального изобретения, следует взять с собой инструменты, которые понадобятся в приведённых случаях:

• отсоединились провода;
• при условии превышенного передаточного отношения;
• неисправность аккумуляторов.

Эти неполадки не позволят ехать велосипеду.

Диагностика электровелосипеда

Для диагностирования предполагаемых проблем, включаем самодельный электровелосипед с поднятым задним колесом. Вращение покрышки недопустимо и обусловлено чрезмерным передаточным отношением. Целесообразно прибегнуть к увеличению шкива промежуточного вала либо уменьшению двигательного шкива. Это нужно для снижения передаточного отношения и увеличения крутящего момента. В результате велосипед поедет.

При отсутствии вращения покрышки диагностируют отсоединения проводов либо непригодность аккумуляторов. Тогда обеспечиваем аккумуляторам полную зарядку, а проверку напряжения на них производим с помощью мультиметра. Оптимальное напряжение полного заряда обычно составляет 27 вольт.

Проверку целостности электроцепи выполняем тем же мультиметром. Отсоединяем провода, проложенные к двигателю, подсоединяем их к прибору с последующим включением переключателя. При условии отображения только нулей на экране заряженных аккумуляторов, диагностируется проблема самих проводов либо переключателя.

Медленный ход велосипеда обычно обусловлен неправильным передаточным отношением. Для диагностирования этой проблемы смотрим на степень вращения заднего колеса в поднятом состоянии. При ускоренном вращении диагностируется повышение передаточного отношения. В этом случае уменьшаем его посредством увеличения размера валочного шкива либо уменьшением размера двигательного шкива.

Если вращение покрышки характеризуется одинаковой быстротой, как при нагрузке, так и без неё, поступаем обратным образом. Производим увеличение передаточного отношения или уменьшаем размер валочного шкива. Можно увеличить размер двигательного шкива.

Подойдя к теории сборки электромопеда со знанием дела, можно попробовать сделать его своими руками.

Многим нравятся велосипеды за комфортность и возможность физической нагрузки. Они используются в качестве средства передвижения на территориях городов со сложным движением. Но не все хотят тратить энергию для достижения необходимого места.

Часто скорости обычного устройства не хватает. Тогда рождаются идеи, как создать электровелосипед из подручных средств, чтобы он отвечал требованиям экологической чистоты и был более функциональным. Дело в том, что приобретение заводского варианта не всем по карману.

В чем его достоинства?

В первую очередь его считают мобильным устройством для передвижения, поскольку он сможет пройти в самых узких местах дороги. И ему не страшны пробки различной сложности.

Рассмотрим все достоинства:

• Станет отличной альтернативой для использования общественного транспорта;
• Электровелосипед можно эксплуатировать без необходимости получения прав;
• Ему не нужен бензин, однако, придется часто заряжать контроллер электрического напряжения;
• Поможет поддерживать физическую форму.

Чтобы определиться, что вам необходим этот вид транспорта обратите внимание на фото самодельных электровелосипедов различной конфигурации.

Они могут отличаться конструкционными особенностями и функциональными характеристиками: весом, доступной скоростью, дальностью движения на одной зарядке.

Как создать самостоятельно?

В первую очередь разберемся в том, что нужно для сборки электровелосипеда собственными усилиями. Очень важно найти работоспособный велосипед способный выдержать серьезную нагрузку. Модель легкого класса не подойдет — это должен быть крепкий экземпляр.

Но важнее всего приобрести двигатель с достаточной мощностью. Кроме этого, потребуется такой перечень дополнительных элементов:

• Контроллер на основе возможности программирования;
• Два дисковых тормоза механического типа;
• Аккумуляторы кислотного вида;
• Набор предохранителей и переключателей;
• «Звездочка» на основе 66 и 123 зубчиков;
• Нержавеющие крепежные элементы для надежной установки двигателя.

Но этого не достаточно, поскольку без необходимых инструментов сложно закрепить все детали.

Как собирать?

Осуществляется пошаговая сборка электровелосипеда своими руками. Необходимо выполнить модификацию тормозов и передней вилки, потом переходят к задней. После этого с велосипедом соединяется: двигатель, аккумулятор и резистор — это происходит поочередно.

В схему самой простой готовой модели должны входить:

• Надежный корпус от обычной версии велосипеда;
• Работоспособный двигатель;
• Источник питания;
• Батарея;
• Правильная версия переменного резистора;
• Цепь, похожая на мопедный вариант.

Можно создать много разных схем на основе одинакового аккумулятора. Но скорость и функциональные особенности могут отличаться. Чтобы правильно создать надежный вариант необходимо обладать знаниями из области физики. Речь идет о законе Ома, возможностях электропроводимости материалов и сопромата.

Но обычная версия отличается простотой и ее легко создать самостоятельно. В процессе сборки можно заметить некоторые недочеты и устранить их либо выявить путь для модификации электровелосипеда.

Двигатель

Размышляя о том, как сделать электровелосипед самостоятельно все приходят к одному — необходим надежный двигатель. Чтобы он смог качественно работать необходимо обеспечить соответствие напряжения и силы тока.

Если у модели будет мощность равная 400 Вт, тогда с учетом надежного редуктора можно развить скорость около 30 км/час. А, если установить емкий аккумулятор, тогда пробег может достигнуть 30 километров.

Важно: Не забывайте о балансе между емкостью аккумулятора и его силой напряжения, емкостью и напряжением агрегата. Для движка с мощностью в 500 Вт придется установить аккумулятор на 12 V с 40 амперами/час. Другими словами опирайтесь на закон Ома и тогда схема электровелосипеда прослужит дольше.

Обратите внимание!

Какой нужен контроллер и как настроить резистор?

За счет контроллера меняется уровень тяги электровелосипеда. И это прежде всего отличает его от обычной версии. Это устройство помогает оптимально распределить тягу на все колеса и обеспечить плавную работу агрегата.

Для данной версии обязательно устанавливаются ручки газа. С помощью переменного резистора легко регулировать скорость и уровень оборотов двигателя.

После проведения расчета необходимого уровня энергии, контакты размыкания монтируют на ручке тормоза (в замкнутом виде). За счет нажатия на контакты цепь будет размыкаться либо замыкаться, а мотор соответственно замедляться либо ускоряться.

Заключение

Теперь у вас есть простая инструкция, как собрать электровелосипед своими усилиями. Остается посоветовать не перенапрягать аккумулятор путем увеличения придельной скорости агрегата.

Берегите велосипед от прямых солнечный лучей, поскольку емкость аккумулятора заметно снизится из-за перегрева. Рекомендуем разгоняться с помощью мускулов, чтобы сэкономить драгоценную энергию.

Фото электровелосипедов своими руками

Обратите внимание!

Обратите внимание!

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

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

Технические характеристики:

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

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

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

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

Вторая часть комплекта - это батарея и зарядное устройство.

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

Мотор

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

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

Контроллер

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

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

Управление

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

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

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

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

Батарея

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

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

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

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

Заключение

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

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