Как выбрать контроллер для электровелосипеда

Как выбрать компоненты электровелосипеда - e4bike.ru

Мы предлагаем три варианта мотор-колёс: лёгкое редукторное (3.5 кг, 350 Вт), универсальное Direct-Drive (7.5 кг, 1000 Вт) и мощное высокоскоростное колесо "Миникрошка 2" (10.5 кг, 3000 Вт).

Лёгкое редукторное мотор-колесо MXUS-S-250 подходит для:

• спокойных и не быстрых (25 км/ч) катаний;
• езды как на педалях, так и с помощью мотора;
• покатушек с друзьями на обычных велосипедах;
• как для парков и природы, так и для города;
• велопоходов с матёрыми велосипедистами;

Универсальное мотор-колесо MXUS-A-750 годится для:

• быстрой (до 50 км/ч) езды на электротяге;
• езды по автомобильным дорогам;
• как на природе, так и по городу;

Мощное мотор-колесо "Миникрошка 2" нужно для:

• очень быстрой (до 80-90 км/ч) езды по автодорогам и шоссе;
• старта со светофора первым;
• экстремального катания и спорта;
• превращения велосипеда в полноценное транспортное средство;
• насмешек над мопедами и скутерами :)

 

Для редукторного и универсального мотор-колеса подойдёт любая батарея на 48 вольт: LiFePO4 48 В 10 Ач или LiNMC 48 В 16 Ач.
Первая чуть легче и дешевле, вторая обеспечивает больший пробег (на 60%). Дальность пробега смотрите в таблице.

Обе батареи примерно одинакового размера и влезают в фирменную сумку. Срок службы составляет от 5 до 10 лет и более 1500 циклов полной перезарядки.

Для мощного мотор-колеса "Миникрошка 2" нужна батарея LiNMC 77 В 16 Ач, иначе просто не удастся раскрыть его потенциал ;) Так же эту батарею можно использовать вместе с универсальным мотор-колесом, заменив штатный контроллер на Mark II.

Батареи поддерживают параллельное соединение, таким образом можно увеличить дальность пробега в несколько раз, соединив параллельно несколько одинаковых батарей.

 

Вместе с редукторным и универсальным колесом в комплекте идёт синусный контроллер, которого более чем достаточно для комфортной эксплуатации этих колёс.

"Миникрошка 2" продаётся без контроллера, для неё нужно приобрести контроллер Mark II под напряжение соотвествующее выбранной батарее.

Он так же имеет режим рекуперативного торможения, который позволит существенно сэкономить ресурс тормозных колодок и немного увеличить пробег (до 5% в городском цикле).

Контроллер Mark II так же возможно использовать с универсальным колесом вместо штатного контроллера, на двух параллельных батареях на 48 В (т.к. ток контроллера в 60 А вдвое превышает допустимый ток для этих батарей) или на одной на 77 В. Это даст ощутимый прирост мощности, однако нужно будет очень внимательно сделить на перегревом колеса. Долговременная езда на высокой мощности, которую выдаёт этот контроллер, может привести к перегоранию обмоток колеса.

 

Ручка тормоза работает как обычная механическая велосипедная ручка тормоза, но ещё и при нажатии отключает газ и включает режим рекуперативного торможения (только на контроллере Mark II).

Трёхпозиционный переключатель нужен для переключения режима мощности контроллера: 33%, 66% или 100%. Подходит как к контроллерам в комплекте с мотор-колёсами, так и для контроллера Mark II. Без этого переключателя контроллеры всегда находятся в режиме 100%.

Фирменная сумка позволит надёжно закрепить батарею на раме или руле велосипеда.

Ваттметр покажет текущие параметры электроцепи (напряжение, ток, мощность), пиковые значения (максимальный ток и максимальную мощность), а так же потраченный заряд батареи.

Толстый соединительный кабель длиной 1.5 метра подойдёт для перевозки батареи в рюкзаке или на руле велосипеда.

С помощью кронштейна можно закрепить контроллер на подседельной трубе велосипеда (либо ваттметр на руле, но придётся его немного расковырять) :)

 

Наши моторы произведены в Китае, но по нашим собственным схемам и технологиям. Уникальные особенности, повышающие характеристики (алюминиевый статор, тонкие ламели, токовое и синусное управление в контроллере) есть только у наших моделей. Мы нашли в интернете несколько магазинов, укравших наши фотографии и описание, но предлагающих другие модели с гораздо худшими показателями. Будьте бдительны :)

e4bike.ru

Схема контроллера электровелосипеда, как подключить?

На чтение 5 мин. Просмотров 832

Все конструкции электровелосипедов включают в себя не только электродвигатель, но и отдельную систему управления — контроллер. Он необходим для обеспечения работы электромотора в велосипеде. Контроллер выполняет важную функцию в транспорте и считается «головным мозгом» конструкции.

Что такое контроллер для электровелосипеда?

Контроллеры приводят в действие моторные колеса, регулирует скорость и вращение, а также обеспечивает правильную остановку

Контроллер считает одной из главных частей электровелосипеда, так как отвечает за совершенные действия. Он обеспечивает переход тока к электродвигателю.

Такая конструкция позволяет:

• включать и выключать электронику;
• регулировать работу мотор-колес;
• позволяет устанавливать ограничитель скорости;
• осуществляет круиз-контроль;
• ускоряет двигатель до трехскоростного режима;
• отвечает за рекуперативное торможение;
• позволяет всем параметрам отображаться на панели управления;
• осуществление обратного хода.

Главные функции контроллера делят на:

• регулировку движения велосипеда;
• осуществление крутящего момента;
• защищает электродвигатель.

Параметры блока управления

Контроллеры обеспечены основными параметрами, благодаря которым электромоторы и батареи могут работать:

1. Максимальный постоянный ток. Значение, которое отвечает за максимальный ток, который держит контроллер в течение установленного времени.
2. Максимальный пиковый ток. Значение, которое выдерживается на минимальном отрезке времени. Данное число обычно гораздо больше, чем значение постоянного тока. Пиковый ток наблюдается при резком старте, когда в транспорте развивается большой крутящий момент.
3. Максимальное напряжение аккумуляторов. Значение максимального количества используемых аккумуляторных банок. Если происходит повышение напряжения, контроллер может сгореть или выйти из строя. Разные модели имеют свой показатель напряженности. В основном они рассчитаны на 24, 48 и 60V.
4. Внутреннее сопротивление. Данный параметр не является важным. Чем больше мощность контроллера, тем меньше сопротивление.
5. Частота подачи импульсов. Значения данного параметра зависят от вида мотор-колес.

Схема контроллера электровелосипеда

Контроллер внешне выглядит, как коробка, выполненная из алюминия. Внутри неё содержится много цветных проводов. В некоторых моделях конструкцию устанавливают в отдельном боксе, для защиты от загрязнений и повреждения.

Схема контроллера включает в себя:

1. Сердце в виде микроконтроллера, расположенное в центре конструкции.
2. Преобразователи напряженностью 12 и 5 В.
3. Периферия (ручки, датчики).
4. Силовые компоненты.

Как подключить контроллер к электровелосипеду?

1. Необходимо подключить питание мотор-колес к силовым проводам такого же цвета.
2. К датчикам мотор-колес подключить главные провода. Если в комплекте есть велокомпьютер, его подключают к пульту управления.
3. Если пульта управления нет, то замок зажигания подключают к красному и синему разъему.
4. Затем ручку «газа» подключают к разъему.
5. Тормоз подключают к отверстию ручки. Там содержится два разъема, поэтому во второй можно подключить стоп сигнал при желании.
6. В ограничителе максимальной скорости можно установить данную функцию. Для этого замыкают два белых провода. Для того чтобы функция работала постоянно, следует контакты соединить между собой.
7. При наличии системы ассистирования, ее можно подключить в специальном отделе.
8. Следует подключиться к отделу аккумуляторной батареи.
9. Необходимо помнить, что нельзя замыть контакты черного и красного цвета питания.При самостоятельной сборке рекомендуется следить за соответствием цветов и не соединять разъемы без надобности.

Виды контроллеров для электровелосипедов

По типу связи с двигателем:

1. Для работы с установленным датчиком.
2. Работающие без датчика.
3. Универсального типа.

По форме получаемого сигнала:

• Подают прямоугольный сигнал. Зачастую такие виды дешевле. Использование позволяет получать высокие скорости вращения, но из-за этого возникает шум при работе ввиду микровибраций.
• Форма синусоиды — обеспечивают бесшумную работу, но на более низких скоростях.

Как выбрать контроллер для электровелосипеда – советы

Контроллер выбирают исходя из вида двигателя и аккумулятора. Основными параметрами считаются: напряжение и величина максимального тока.

Двигатель мощностью 350 Вт нуждается в контроллере 36 В 15 А.

Мощность 100 Вт — контроллер 48 В, силой тока не меньше 25 А. Для лучших показателей выбирают модели со значением тока 30, 35, 40 ампер.

Мощность 1000 Вт- контроллер 48 В 30 А. Существуют программируемые конструкции, где можно настраивать ток под собственные потребности.

Оптимальное соотношение скорости колес к напряжению -1 к 0,9. Исходя из этого, можно рассчитать скорость движения: при 36 В передвигаться следует при 32 км/ч, при 48 В — 45 км/ч.

Увеличение скорости изменяет и соотношение, так как имеют место существенные затраты энергии на борьбу с сопротивлением воздуха.

Контроллеры выпускают обычного типа и с функцией программирования. Последние подходят для любителей экспериментов, так как такие конструкции нуждаются в изучении. Программируемые конструкции можно подключить к компьютеру при помощи кабеля или функции Bluetooth. В компьютерном режиме изменяются различные значение тока, углы фаз.

Контроллер является незаменимой частью электровелосипеда. Он отвечает за все главные функции передвижения. Современный рынок предоставляет большой выбор исходя из мощности, напряжения, вида и способа работы.

Для того чтобы выбрать правильную оснастку электровелосипеда, необходимо изучить основные нюансы и возможности каждой модели. Выбор хорошей модели подразумевает большой спектр функций, например, отдельных выход для питания фар, задний ход, различные режимы скорости и мощности.

veloinsider.ru

Контроллер для электровелосипеда: инструкция по установке [2019]

Электрический велосипед предполагает наличие в своей конструкции контроллера, регулирующего работу двигателя. Техническое развитие области позволило создать новые виды устройства, которые не только лучше выполняют свою функцию, но и занимают гораздо меньше места. Агрегат исключает наличие движущихся частей, а команды к электромотору передаются при помощи импульсов. В статье ниже расскажем о контроллере и его функциях. Опишем процесс выбора и подключения.

Что такое контроллер для электровелосипеда

Контроллер – это сложное устройство, которое выполняет следующие задачи:

• осуществляет преобразование постоянного напряжения аккумуляторов в трехфазный ток для электрического колеса;
• производит регулировку мощности двигателя, в зависимости от силы нажима на ручку газа;
• защищает двигатель.

Обратите внимание! Дополнительно, на некоторых моделях велосипедов, осуществляется обратное преобразование в момент торможения. Эту функцию обеспечивает наличие режима рекуперации и специальных тормозных ручек.

Внешне контроллер выглядит как металлическая коробочка с множеством выходящих наружу проводов. Последние соединяются с ручками управления на руле, аккумулятором, мотор-колесом, датчиком холла и бортовым компьютером.

Во время самостоятельной сборки электровелосипеда часто наблюдается типичная ошибка – контроллер размещается в непроветриваемом чехле. Во время своей работы он сильно нагревается, что может привести к оплавлению проводов и контактов, а также полной поломке устройства.

Принцип работы контроллера

Информация на устройство поступает от ручки газа. Контроллер считывает данные и на их основе изменяет скорость вращения двигателя. Для увеличения срока службы агрегата, при торможении требуется плавное снижение длительности импульсов. Также полезной функцией контроллера выступает возможность включения заднего хода.

Продление жизненного цикла работы батарей требует исключения возможности глубокого разряда. Пороговый показатель заряда вшивается в контроллер и по его достижению производится отключение электромотора.

Устройство следит за температурой в системе, что исключает токовую перегрузку. При подборе контроллера важно учитывать такие показатели, как напряжение батарей, максимальный рабочий ток и пр.

Принцип работы электровелосипеда

Благодаря входящему в состав электрическому мотору, на таком велосипеде обеспечивается движение без участия ездока. Другими словами, не приходится крутить педали. Также электропривод позволяет легче преодолевать подъемы и горки, быстрее набирать скорость при разгоне.

Колеса двигаются за счет установленного электромотора. Особенно распространены модели с мотор-колесом – бесколлекторной машиной постоянного тока. При нажатии на педаль газа контроллер запускает мотор и регулирует его работу. Питание обеспечивают аккумуляторные батареи, и чем больше их емкость, тем дольше велосипед может двигаться на электрической тяге. Устанавливаются батареи на раму или багажник.

Не обходится современный велосипед и без велокомпьютера, отображающего оставшийся заряд, скорость движения, состояние батарей и прочие важные параметры.

Схема контроллера электровелосипеда

Внутри корпуса контроллера находится плата с конденсаторами, транзисторами, токоизмерительными шунтами и управляющим микропроцессором. Также там располагаются преобразователи на 12В и 5В, которые обеспечивают подачу питания на микроконтроллер и периферию (ручки, датчик Холла).

Найти схемы отдельных моделей можно в интернете. Они подразделяются на электрические и принципиальные. Разобраться с обозначениями и расположением элементов сможет только человек с соответствующими знаниями.

При подключении устройства к электровелосипеду следует учитывать распиновку контроллера. Если мотор-колесо и управляющий агрегат приобретались в комплекте, то разъемы будут совпадать и проблем не возникнет. В противном случае необходимо установить соответствие цвета провода тому или иному компоненту байка.

Обычно красный и черный провод подаются на «+» и «-» аккумулятора соответственно. Толстые кабеля синего, зеленого и желтого цвета соединяются с трехфазным электродвигателем. Тонкие пять проводков идут к МК. Отдельно выделенный красный провод используется для «зажигания» – при его замыкании с плюсом аккумулятора происходит включение контроллера. Группа из черного, красного и зеленого цвета соответствует ручке акселератора. Для остальных проводов четкой схемы нет – все зависит от конкретной модели.

Выбор контроллера и его виды

Разделение устройств происходит по нескольким критериям. Так, по типу обратной связи они бывают:

• предназначенные для работы с датчиком Холла;
• работающие без него;
• универсальные.

Второе разделение – тип выходного сигнала:

1. Сигнал прямоугольной формы (меандр), используется в более дешевых моделях. Позволяет получить большую скорость вращения, но повышает шум работы двигателя.
2. Сигнал в виде синусоиды. Скорость меньше, зато полностью отсутствует звук вращения мотора.

Зачастую контроллер для электровелосипеда имеет маркировку или наклейку, которые обозначают его основные параметры:

• номинальная мощность электродвигателя;
• минимальное и максимальное напряжение аккумулятора;
• расположение датчика Холла в электродвигателе: через 60 или 120 градусов.

Сопоставив цифры с имеющимся в наличии мотор-колесом, можно определить подходящую модель контроллера. Также следует вычислить его мощность: умножить максимальную силу тока на максимальное напряжение. Диапазон мощности контроллеров широк. Распространены универсальные модели на 350-2000 Вт.

Важно! Следует понимать, что контроллер, изготовленный для 36В батареи, нельзя подключать к более мощным аккумуляторам. Важно проверить параметр входного напряжения перед монтажом. Чтобы не столкнуться с проблемой несовместимости, рекомендуется приобретать универсальные модели, которые работают с диапазонов 48-72В или 24-100В.

nakolesah.guru

Как подрбрать мотор колесо, батарею и сам велосипед? Какой поставить контроллер?

Если говорить кратко, а придется, чтобы не создавать в голове каши, общий принцип таков:

• мощный мотор = мощная батарейка = мощный контроллер
• простой мотор = простая батарейка =простой контроллер

Это просто картинка, чтобы вы подумали, о, какая эта статья особенно умная

Русский человек крепок задним умом, и мы начинаем думать что же мы купили уже после приобретения.

Да, и, благодаря широте нашей души мы думаем так. Зачем мне брать мотор на 250вт, вдруг я захочу 500? А если теще давать? А вдруг она поедет в гору? Возьму как я сразу 1000вт. А может есть 3000вт? А на 10.000вт есть? Как один мотор 40кг? Я же хочу легкий дешевый, мощный, быстрый….

Что такое хорошо, что такое плохо?

Закрыли глаза. Представляем.

Контроллер это кочегар, который вваливает в топку уголь. Если угля мало паровоз едет плохо, если много — быстро, если больше чем положено паровоз взрывается. Контроллер не знает какая у вас батарейка и какой мотор. Он просто ввалит мощность равную напряжению батареи умноженному на фактический ток контроллера. Он обычно написан на его корпусе.

Мотор это просто железо, магниты и кусок проволоки. Чем проволока толще и ее больше, тем меньше мотор греется и сильнее крутит. Моторы бывают с прямым приводом и с шестеренками. С прямым приводом умеют тормозить двигателем и возвращать энергию в АКБ, редукторные не создают помех вращению педалей, вообще никаких.

Считается что мотор с прямым приводом может спокойно переварить мощность в 2-N раз выше номинала при условии контроля температуры.

Батарейка это самый чувствительный элемент. Чем она легче, тем слабей, как правило. Отдаваемый ток заводских батарей может быть от 20А до 30А, редко производитель допускает 40А кратковременно.

Батарейку защищает плата управления BMS и, иногда, обычный предохранитель.

Она не простит ошибок, и банально выключится если контроллер будет потреблять ток больший, чем для нее допустим.

Мотор в этом смысле будет выражать свое недовольство постепенно — звуками и нагревом.

Итак, контроллер кочегар, батарейка уголь, мотор топка. Кролик лапка, яйко млеко.. зачем я пишу этот детский бред?

Поехали с примерами. Я пишу мощный или простой контроллер для случаев, когда ток не регулируется. Если у вас infenion вы можете связать что угодно с чем угодно, просто подберете оптимальный режим, близкий с максимально допустимому и получите 100% отдачу от любого набора.

• Мощный мотор, мощный контроллер, слабая батарейка -> плохо батарейке
• Мощный мотор, простой контроллер, слабая батарейка -> хорошо мотору
• Простой мотор, мощный контроллер, мощная батарея -> плохо мотору
• Простой мотор, простой контроллер, мощная батарея -> хорошо батарейке

Простой пример. Иван Иванович нашел комплект мотор колеса на 1квт и батарейку 48В 10Ач с током до 20А. Он и хотел бы взять батарейку получше, а нету нигде. Его контроллер выдает 33А и отсекает напряжение на 40В. Иван Иванович проехал 5км и все. Т.к контроллер отключил напряжение по нижнему порогу.

Ему нужно уменьшить ток выдаваемый контроллером, чтобы напряжение на батарейке не просаживалось так сильно, и поменять порог отсечки. Ему показана замена контроллера на более простой или программируемый. А если бы он взял комплект попроще?

В целом он возит лишние пару кг в весе мотора, которые не использует. Зато его мотор надежен и в таком режиме проработает неограниченно долго. И есть возможность наращивания мощности.

Правильно ли он сделал или ошибся? Все зависит от того как быстро нужно поехать ;) Не в смысле скорости, а в этом сезоне или в следующем ;)

Делайте что хотите, но мотор лучше брать с запасом по мощности.

Самое печальное, когда все слабое и штатное. Например, на заводском велосипеде. Тогда в итоге придется поменять все, так что дешевле собрать  с нуля.

Я не говорю о случае когда нужно уложиться по весу, и тогда каждый грамм на счету. Тогда важно, мотор весит 2.5кг или 1.9кг, и за эту разницу можно доплатить пол цены мотора.

electricus.me

Оживление "Очень умного электровелосипеда" - обзор контроллера BLDC

Продолжаем велотему.
Привезли электровелик Sparta ION RX. Электровелик с неродным дисплеем.
Все работает, включает свет, показывает скорость, время, температуру, пробеги и пр. но одна проблема- не едет. При включении любой из 6 степеней помощи (5 вперед и 1 помощь в парковке) пишет ошибка e-0014 не родной дисплей и отказывается ехать. Прошивка мозгов велика на неродной дисплей такого же типа (или прошивка дисплея на велик) около 60 евро где то в нидерландах у дилера спарты. То есть ехать можно только на педалях. О решении проблемы написано дальше.

Спросил у гугла, оказалось что это велик умный, дисплей и мотор общаются по какому то своему протоколу. Обмануть протокол не представляется возможным, было решено решать проблему «в лоб», ставить китайский контроллер на мотор и все. Мотор был осмотрен, 250 ватт 36 вольт, 3 провода. Ну раз 3 провода, значит это выход трех обмоток, мотор без датчиков холла. Заказан контроллер, который может работать без датчиков холла (ссылка в шапке, брал за 15$), ожидание 2 месяца, большой заказ разбит на несколько безтреков.
Приехал контроллер, привезли велик. Снимаю крышку коммутации батареи, туда уходят три провода с мотора. Два провода толстые, как положено, силовые, один тонюсенький, передача данных. То есть на выходе мотора не 3 выхода обмотки, которыми управлять просто, а два силовых и один управляющий по хитрому протоколу. Прилетела птица обломинго. Просто решить не получится.
Решил делать по полной программе, идти до конца.

Снятие колеса.
Задние гайки под ключ на 19, а не 15 как у всех велов.
Снятие гаек, шайбочек, усилителей, натяжителей и прочей ерунды. Колесо не вытаскивается. Пока не сдул камеру, не смог вытащить колесо.

Разборка мотора.
Вообще для разборки велика нужны и звездочки и шестигранники. Ну еще отвертка Ph3, ключики и прочие популярные инструменты.
Откручиваем винты под звездочку, поддеваю крышку кухонным ножом в щель, пока жена не видит. Потом отвертку в щель, чуть оттянул крышку, держится только на магнитах, но очень сильно.

Вкручиваю три шпильки, равномерно оттягиваю гайками крышку. Снял с верхней крышкой. Стянул крышку. Внутри мозги и 6 полевиков. 6 датчиков холла, расположенные на 180 градусов, работают с кольцевым магнитом, расположенным на левой крышке.




Мотор разобран.

Было 3 провода, нужно 3 старых +5 на холлы +3 фазы силовые. Было 3 нужно 11, проблема. Канал под кабеля в оси не резиновый, сверлить и увеличивать канал не решение — ослабнет ось. Протянул шввп 3*0,75+8 мгтф. Все в каптон, кембрики.

Датчики холла решено ставить в прорези ротора. Самодельным дремелем сделаны пропилы под датчики, датчики вклеены на эпоксидную смолу. Форма пазов под датчик не позволяет им вылететь и попасть в магниты.


Датчики установлены на 120 градусов. Ноги датчиков в термоусадку, снова эпоксидная смола сверху, кембрики, спайка плюсов и минусов холлов.

Верхняя плата с электроникой не садится, еще доработка корпуса дремелем. Села.

Сборка колеса, изоляция и укладка проводов. Колесо готово.

Батарея.
10 элементов последовательно 4 параллельно. 10S4P. Samsung INR18650.
Заявлено 11,6 амперчаса, реально около 10. Очень хорошо.
Но батарея не выдает напряжение на колесо (выдает 6в на фару), не видит команды, в батарее тоже «мозги». Припаиваюсь напрямую к плюсу и минусу батареи после предохранителя. Все в каптон, сверление корпуса батареи, герметизация термоклеем, сборка. Теперь с батареи можно брать напряжение, припаял две круглые клеммы.

Контроллер.
Разобрал контроллер, 6 полевиков и микросхема о 28 ногах.

Полевики SSF7509, N-канал, 75В, 6,5 mOhm, 80A.
Микросхема D79F7027. Находил мануал на похожую, но в другом корпусе, видимо это специализированный контроллер бесщеточных двигателей. Термопаста есть, собрано не плохо.
Обрезал лишние провода, собрал. Изготовил пластину для крепления контроллера. Закрепил между седлом и багажником.

Ручка газа.
Ручка газа состоит из почти десятка деталей. Стандартная ручка газа электровела работает на аналоговом холле, на выходе которого напряжение меняется от 0 до 5 вольт в зависимости от положения ручки, на которой находится кольцевой магнит. Я и контроллер надеялись на такой же сигнал. Но нет. Ручка газа разобрана полностью, внутри SMD датчик холла на 6 контактов, маркировку прочитать не удалось. Б***!!! Плата залита компаундом, расковыривал паяльником на 300 градусов. Магнит на ручке есть, датчик холла есть, напряжения 0-5 в нет и как его снять не понятно. Есть контакты RX и TX, то есть прием и передача, в ручке тоже «мозги».


На разборку и сборку ушло часов 10. В ручке стоит даже датчик температуры. Заказаны ручки газа с китая разного типа, Собрана временная коробочка на тумблере и резистивном делителе, она дает сигнал 0 -5 в на контроллер.

Общая сборка и проверка
Все собрано, кабеля подрезаны по длине и упакованы в разрезную гофру.
Провод на газ — провод от мыши, протянут в раме.

Контроллер может работать с датчиками холла и без. Ток контроллера до 20А. При превышении тока контроллер выключает нагрузку, нужно скинуть ручку газа в ноль и заново можно ехать. Например если затормозить колесо тормозом при электротяге (концевиков на ручках тормозов нет) то контроллер отключает колесо.
На холостом без нагрузки на максимальном газу (52 км/ч на дисплее) ток на контроллер 0,92А без датчиков холла и 2,6 с датчиками. Максимальная скорость велосипеда по ровному асфальту без помощи педалей составила 35 км/час, не ограничена электроникой, просто не хватает мощности. При такой скорости ток с датчиками около 10А, без датчиков около 17А.
Контроллер практически не греется, позволяет трогаться с нулевой скорости без педалей. Позволяет подключать систему PAS -помощь педалей, датчики тормоза высокого и низкого уровня. Есть функция противоугонки — при активации велосипед активно сопротивляется качению, подавая энергию на колесо в противофазе кручению, чтоб не укатили.

Что в итоге? Велосипед едет, проехал для испытаний около 40 км. Велосипед тяжел для города, особенно для езды по тротуарам (перед 8 кг + зад 20 кг). Другой характер езды, если на своем велосипеде, который легче в два раза, я понижал передачу и разгонялся, то тут даешь полный газ и разгоняешься с педалями, до 30-35 разгон довольно энергичный. Перед каждым съездом-заездом на бордюр (пандусы-трамплины сделали почти везде) нужно оттормозиться до 5-10 км/ч, потом заново разгон с электротягой. На своем я проезжаю эти места на 25-30 без проблем. Для этого велосипеда бордюр в 5 см уже большая проблема, я думал что пробью заднюю камеру, хотя давление в камере 4кг. На моем до 20 см не проблема, может и больше.
За городом и по хорошей дорожке лучше ехать на электровеле, можно дать неполный газ и чуть крутить педали, ехать 25-30 км-ч не напрягаясь. Можно 35 на электротяге. Максимум я разогнал его до 44 с педалями.
Приборная панель велосипеда работает в штатном режиме, показывает все параметры, управляет светом. Китайский контроллер толкает колесо. Все довольны, они друг другу почти не мешают.

Плюсы
+ Дешево
+ Он работает!
+ Работает как с датчиками холла так и без них
+ Куча функций, противоугонка, ограничитель скорости, куча нераспаянных функций.

Минусы
— Нет инструкции
— Не все разъемы в комплекте, пришлось докупать.

mysku.ru

Контроллеры электровелосипедов: функции, виды и особенности

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

Важно! Без данного элемента оборудования невозможна работа двигателя, поскольку он выполняет важную задачу – подает энергию от аккумулятора к двигателю и другим электрокомплектующим.

Принцип работы контроллера

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

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

Условно их можно разделить на три основные группы:

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

Дополнительные функции блока управления

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

Важно! У последних моделей имеется возможность смены полярности. Таким способом реализуется наличие у транспортного средства заднего хода.

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

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

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

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

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

Основные параметры блока управления

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

• максимальное значение постоянного тока;
• максимальный пиковый ток, развиваемый мотором при пуске;
• максимальное напряжение аккумулятора;
• частота подачи импульсов. Данный параметр напрямую связан с показателями мотор-колеса.

Полезно знать! Следует знать, что для правильного выбора контроллера для конкретного электрооборудования велосипеда, необходимо в первую очередь определить величину потребления тока всеми элементами. Важно, чтобы блок управления имел мощность, способную обеспечить потребности электросистемы. Если он будет более мощным, электробайк будет работать эффективнее.

gyrorating.ru

Компоненты электровелосипеда: мотор / Habr

Приветствую снова!

Поскольку предыдущее моё малое эссе было воспринято в целом позитивно, хочу поделиться некоторыми накопленными в процессе чтения форумов, знаниями, касательно электровелосипедов.

В сией статье хочу поделится тем, какие виды приводов используются в электровело, их плюсы, минусы, и особенности.

Надеюсь, это кому то покажется интересным. Обозревать буду только трехфазные двигатели постоянного тока — ибо остальные не исследовал, да и относительно редки эти остальные
в наше время.

Итак, начнём:

По большому счёту приводные элементы электровелосипедов можно рассортировать в 3 вида:

1. Каретный электродвигатель, электродвигатель с центральным расположением.
2. Редукторное мотор-колесо (geared hub motor).
3. Моторколесо с прямым приводом (директ-драйв).

Начнём с номера первого: мид-драйв, центральный.

Оно, кстати, довольно популярно в брендовых всяких европейских электровелосипедах.

Находится вблизи каретки (педалей) велосипеда, через цепной привод, и механизм передачь,
если на велосипеде такой есть, вращает заднее колесо.

Плюсы: если велосипед с передачами — широкий диапазон оптимального применения за счёт этих самых передачь — можно и хорошую тягу на малых оборотах получить, и высокую скорость.

Минусы: цепь и звёзды становятся расходником, если по пути порвёте цепь, или погнёте петух, или ещё как-то сломаете цепную передачу — домой будете возвращатся пешком толкая свой транспорт.

Алсо невозможен полнопривод с использованием одного мотора.

Номер второй: Редукторник, geared

Электродвигатель расположен внутри ступицы колеса, там же расположена зубчатая понижающая планетарная передача, которая даёт электродвигателю вращаться с большими оборотами, чем обод колеса.

Шестерёнки обычно из пластмассы.

Есть механизм передающий момент в системе колесо-мотор только в одном направлении — при тяге от двигателя (фривил, обгонная муфта).

В случае, когда передача идёт в обратном направлении, происходит разьеденение системы, таким образом при накате, либо движении от педалей, электромотор не вращается, и тем самым не затрудняет вращение колеса.

Тут слева — директдрайв, справа — редукторник:

редукторный мотор:

Плюсы: Лучшее кпд в широком диапазоне скоростей относительно директдрайва, лучшая тяга на малых скоростях и старте, меньший расход энергии на километр пробега, меньшие размеры и вес, отсутсвие сопротивления движению при езде от педалей.

Минусы: отсутствие возможности использовать рекуперацию, слабое место в виде пластиковых шестеренок, при срезании зубьев каковой, либо порче обгонной муфты в пути, добираться придётся педалируя.

Номер третий: директдрайв

Самая, вроде, надёжная система за счёт минимизации лишних деталей — чистый электродвигатель, ротор сидит на оси и неподвижен относительно вилки, статор вращается вместе с колесом.

Плюсы: минимум лишних деталей, возможна рекуперация, легкое достижение высоких скоростей.

Минусы: относительно большой диаметр и вес, низкое кпд при малых скоростях.

Теперь про общие вопросы, связанные, в основном таки с моторколёсами, ибо миддрайв меня не интересует, так что я по нему не очень интересовался.

Итак, в целом — редукторное моторколесо более тяговитое и более экономичное.

Директдрайв — более скоростной, так что если хочется ездить на скоростях 40 — 50+, то скорее стоит присматриваться к директдрайвам.

Также у директдрайва посредством контроллера можно реализовать режим рекуперации — перевод электродвигателя в режим генератора с запасанием выработанной энергии обратно в аккумуляторную батарею.

Эффект от подзарядки аккумулятора рекуперацией достаточно мизерный — порядка увеличения на 2-3 процента пробега, плюс ещё там есть ньюансы в виде больших токов зарядки, и того, что заряжать литиумный акб при температурах ниже +5 цельсия — это убивать его (относится и к мобилам и прочим бытовым девайсам на литий-ионе и литий -полимере, кстати), но зато его можно использовать в качестве тормоза, и таким образом экономить тормозные колодки.

Кстати, в «большом электротранспорте», в виде, к примеру, электропоездов ЭР2Т, рекуперативное торможение точно так и используется — до скорости порядка 25 кмч поезд тормозит чисто введением тяговых электродвигателей в режим генераторов, отдавая выработанную электроэнергию обратно в контактную сеть.

Для экономичного вождения много полезнее минимально пользоватся торможением, и максимально — накатом — то есть видя красный сигнал светофора, к примеру, не переть прямо до него на газу, а метров за 300 закрыть газ, и накатом двигатся, чтобы к приезду к светофору иметь скорость не более 10-15 кмч.

Что ещё: скорость езды.

Один из наиболее частых вопросов новичков — как быстро мой велосипед будет ехать на электроприводе?

Это прямо зависит от четырёх вещей:

1. Обороты холостого хода мотор-колеса при номинальном напряжении:

Нормальный продаван их либо указывает, либо их можно из него выбить.

У моего моторколеса, к примеру, это 310 RPM при 48V. При замере китайским тахометром,
оказалось 305 оборот в минуту при питании от 4 последовательно соединённых свинцовых акб по 12 вольт (примерно 50 вольт фактически) на вывешенном колесе — приемлемо.

Не забывайте, что это обороты мотор-колеса без нагрузки, это важно!

2. Диаметр обода колеса. Понятно, что чем больше окружность колеса, тем больше будет фактическая скорость при равных оборотах.

Формула для расчёта: окружность колеса в миллиметрах / 1000 * (обороты мотор-колеса /60) = скорость в метрах в секунду. Для километров в час умножить на 3.6, для получения финальной прогнозируемой скорости — всё это ещё поделить на 1.2, ибо обороты под, даже вполне посильной нагрузкой, будут ниже, чем без нагрузки (приблизительно на 20 процент, да).

3. Соответствие мощности к сопротивлению движению.

Если у вас расчётная скорость получилась 50 кмч, для достижения и поддержания таковой скорости мотор должен будет развивать мощность порядка киловатта, или 1000 ватт.

Если ваш мотор будет развивать мощность в 500 ватт, то из за сопротивления вращению он не сможет достичь своих максимальных оборотов, понятно, и вы будете довольствоватся максимальной скоростью в 37 кмч вместо 50 — при этом мотор ещё будет довольно сильно греться из за перегрузки, если вы на такой скорости будете ездить на до конца выкрученной ручке газа.

4. Напряжение питания.

При покупке моторколеса, к нему указывается номинальное напряжение питания — к примеру, 48 вольт.

Но напрямую такие двигатели никто не питает — они управляются контроллером, который получает от аккумуляторной батареи однофазное постоянное напряжение, и преобразует его в трехфазное «вращающееся», для питания мотор-колеса.

Так вот, не обязательно питать моторколесо контроллером и батареей на указанное напряжение.
Вы можете питать 48-вольтовый мотор батареей и контроллером на 36 вольт.

Или на 24, или на 60 вольт — при этом скорость вращения мотор-колеса на полном газу будет соотвественно 0.75, 0.5, или 1.25 от номинальной.

То есть, вы вполне можете регулировать максимальную скорость в некоторых пределах чисто изменением напряжения аккумуляторной батареи и контроллера.

Есть контроллеры на двойное напряжение — например, на 36/48 вольт, или на 48/60 вольт.

Также важный параметр контроллеров применительно к электродвигателю — это его ампераж, через который может быть установлена максимальная мощность достигаемая мотором, который он питает — например, 36v 17A = ~ 612 watt, 60V 25A =~ 1500w

Дело в том, что указанная на моторколесе «мощность в ваттах» — это скорее рекомендуемая долговременная, при которой он не перегреется, и при которой гарантируется его долгая и счастливая жизнь.

А так-то на 250 ватт мотор можно и 500, и 800 ватт, и даже киловатт подать — понятно, это в долговременной преспективе может не понравится пластиковым шестерёнкам, или фривилу, но считается что двух — трехкратное форсирование большинство моторколёс переносит относительно хорошо.

Впрочем — контроллеры достойны отдельной статейки, по этому в эти дебри сейчас углублятся не будем.

Что ещё важно — усилители дропаутов (torque arm).

В силу того, что рама обычных велосипедов не предназначена на сопротивление оси колёс на скручивание, особенно, в случае алюминиевой вилки / рамы, крайне рекомендуется принимать меры против проворачивания оси мотор-колеса.

Дело в том, что согласно чему-то там любое действие рождает противодействие.

Мотор-колесо крутит обод, опираясь на ось, то есть ось колеса у неё как точка опоры, которую она при этом пытается провернуть в другую сторону.

Если пазы вилки этот момент не выдерживают, они ломаются, как следствие — колесо уезжает отдельно, велосипед на скорости перьями вилки втыкается в асфальт. К чему это приводит — надеюсь, обьяснять не надо, поломки костей и даже морг в результате — вполне вероятны.

Удачи в электрификации, друзья!

ПС что-то глаза у меня тут недобрые — впервые сам это, на большой картинке, заметил…
но вообще то я белый и пушистый, если рано с утра на работу не надо ехать...:D

habr.com

Назначение компонентов для сборки электровелосипеда

Назначение компонентов наборов
для самостоятельной сборки электровелосипеда

При самостоятельной сборке электровелосипеда, как правило, используется уже имеющийся велосипед. Поэтому возникает вопрос о том, как с минимальными затратами  сил, средств и прочих “строительных материалов” собрать электровелосипед, который позволит передвигаться на значительные расстояния
https://velomotor.by/motor-koleso.

Для постановки Вашего велосипеда на электротягу Вам понадобятся:
 - Комплект компонентов для монтажа электровелосипеда https://velomotor.by/motor-koleso
 - аккумуляторная батарея.https://velomotor.by/akkumulyator

Нужно сказать, что сама переделка велосипеда в электровелосипед не требует специфических знаний, достаточно минимального количества навыков.

У каждого, кто поставил себе задачу переделки велосипеда в электровелосипед, имеется ряд собственных требования к будущему средству передвижения. Не все кто взялся за эту задачу ясно представляют какую функцию выполняет каждый компонент набора https://velomotor.by/motor-koleso, который предлагается для переделки велосипеда и какими характеристиками должны обладать отдельные компоненты для выполнения поставленной задачи.

 Попробуем дать некоторые ориентиры по функциональному назначению отдельных компонентов наборов https://velomotor.by/motor-koleso и их возможным характеристикам.

 Электровелосипед отличается от привычного велосипеда наличием четырех основных компонентов:

- электродвигателя установленного на оси переднего или заднего колеса. Колесо с двигателем вместо обычной оси и называется мотор-колесом. На оси колеса могут быть установлены два типа двигателей – прямого привода и редукторные с обгонной муфтой https://velomotor.by/tipy-eelektrodvigateli-ispolzuyushchiesya-dlya#over...;
- электронного блока (контроллера) управляющего работой электродвигателя мотор-колеса;
- ручки “ГАЗА” с помощью, которой регулируется скорость вращения мотор-колеса. Она может быть поворотной - как на мотоцикле, либо нажимной - под большой палец правой или левой руки;
- аккумуляторной батареи – несущей в себе энергию для работы электродвигателя мотор- колеса;

 Этих четырех компонентов  вполне достаточно, чтобы ваш электровелосипед поехал.

Все остальные компоненты:

являются вспомогательными и призваны или немного поднять удобство эксплуатации или обеспечить выполнение законодательных ограничений.

Так, например, в Европе и Австралии запрещено использование ручки “ГАЗА” на электровелосипеде. Можно использовать только систему помощи педалированию (PAS). В определенных условиях использование системы помощи даже опасно. В наших условиях многие велосипедисты просто отключают систему помощи на серийных велосипедах.

Ручки тормозов с датчиками срабатывания, подключаемыми к контроллеру на самом деле необходимы только при агрессивном характере езды на большой скорости с резкими торможениями и блокировкой колес. При спокойном характере езды в них нет необходимости т.к. сбросить “ГАЗ” велосипедист всегда успевает заблаговременно. Даже мотоциклисты не имеют такой возможности – отключение двигателя мотоцикла при торможении.

Индикатор заряда батареи также является вспомогательным компонентом. Через 3-4 поездки даже не глядя на индикатор, вы будете ориентироваться о состоянии заряда батареи по пробегу и изменяющейся тяге двигателя. 

 Пульт управления по большому счету мало, чем отличается от обычного велокомпьютера, который показывает скорость, пробег и т.д. Но у него имеются и специальные функции характерные только для электровелосипедов. Это - включение и выключение велосипеда, установка мощности двигателя в режиме помощи (PAS), задание режима круиз – контроль, а также программирование некоторых параметров контроллера. Набор функций у различных моделей пультов управления различна и может очень сильно отличаться.

 На электровелосипеде есть только два компонента, которые определяют все основные эксплуатационные характеристики:

- аккумуляторная батарея. От ее емкости в основном и зависят эксплуатационные характеристикиВашего велосипеда: - вес электровелосипеда, пробег на одной зарядке, ресурс работы. https://velomotor.by/akkumulyator;
– двигатель. От выбранного типа (редукторный, прямой привод, подвесной) зависят эксплуатационные характеристики. Это уровень энергопотребления, максимальная скорость, пробег на одной зарядке. https://velomotor.by/tipy-eelektrodvigateli-ispolzuyushchiesya-dlya#over...;

 Выбор аккумуляторной батареи:

Аккумуляторная батарея это единственный источник энергии для питания электродвигателя мотор-колеса на борту вашего электровелосипеда. Практических альтернатив для выбора батареи не слишком много. Это батареи на основе лития, либо на основе свинца.
Батарея литиевой группы будет весить примерно в 4 раза меньше батареи на базе свинца. Так например литиевая батарея на напряжение 48 Вольт и емкостью 10 А/час. Будет весить около 4,5 кг. Свинцовая батарея той же емкости около 19 кг.

Согласитесь, что иметь на борту гирю в 19 кг не слишком приятно. Это больше веса самого велосипеда. Возить с собой такой груз не каждому под силу. Повесив такую батарею на багажник, вы очень сильно теряете в устойчивости велосипеда. К тому же батареи на базе свинца имеют малый ресурс работы. Пробег электровелосипеда на свинцовой батарее будет более чем в 3-4 раза меньше чем на литиевой. Но и стоимость свинцовой батареи будет гораздо ниже.

Емкость батареи нужно выбирать исходя из номинальной мощности двигателя и расстояния, которое вы планируете преодолевать на одной зарядке аккумулятора. Минимальную емкость аккумуляторной батареи в A/час, можно определить разделив мощность двигателя на его рабочее напряжение. Например, 350 Вт/ 36В= 9,7 A/час.
Если вы хотите определить энергетическую емкость батареи исходя из требуемого пробега на одной зарядке, можно исходить из того, что на каждый километр пробега в режиме скутера по асфальтированной дороге нужно затратить 10 Вт/час – 14 Вт/час электроэнергии. Приблизительно 10 Вт/час для редукторных двигателей и 14 Вт/час для двигателей прямого привода.
Предположим вам необходимо проехать 40 км в режиме скутера на велосипеде с редукторным двигателем: 40 км* 10 Вт/час = 400 Вт час. Такую энергетическую  емкостью будет иметь батарея 36В 11A/час или 48В 8,3 A/час.
Для велосипеда с двигателем прямого привода вам понадобится батарея примерно на 35-40% большей емкости: 40 км* 14 Вт/час = 560 Вт час. Такую энергетическую  емкостью будет иметь батарея 36В 15,5 A/час или 48В 11,5 A/час.
C точки зрения расходования энергии батареи, и экономии ресурсов, выгоднее применение редукторных двигателей.
Акуумуляторные батареи выпускаются в самых различных корпусах с креплением на раму, на багажник, на подседельную трубу и даже безкорпусные - в термоусадочной пленке синего цвета. Безкорпусные батареи часто выходят из эксплуаации по причине механических повреждений. Самые энергоемкие аккумуляторные батареи изготавливаются  в алюминиевых корпусах с креплением на багажник.

Выбор двигателя:

Подвесные двигатели электровелосипеда использующие цепной привод и располагающиеся вблизи каретки вообще нет смысла рассматривать в виду слишком быстрого износа трансмиссии велосипеда и необходимости частой замены цепи и звезд. Надежность такого привода очень далека от желаемой.

Мотор - колесо в смысле минимального износа трансмиссии просто идеально. Износа практически нет. Сам двигатель же очень надежен и защищен от внешних воздействий т.к. почти герметичен. В него не попадает ни грязь не пыль. Он не требует никакого обслуживания в течение всего срока службы при использовании в номинальных режимах. Надежность объясняется простой хорошо отработанной конструкцией и массовым характером изготовления таких двигателей https://velomotor.by/tipy-eelektrodvigateli-ispolzuyushchiesya-dlya#over....

Существует два типа двигателей для мотор-колес. Это  двигатели прямого привода и двигатели со встроенным планетарным редуктором и обгонной муфтой https://velomotor.by/chto-luchshe-chto-luchshe-motor-koleso-s#overlay-co....

- у двигателей прямого привода,  ротор двигателя непосредственно является ротором мотор-колеса. Конструктивно это предельно простой двигатель. Он имеет большой диаметр больше 240 мм и вес больше 5,5 кг. Характерной особенностью является высокое энергопотребление и небольшой вращающий момент на низкой скорости вращения, а также довольно большая предельная скорость вращения – примерно 600 об/мин. Скорость велосипеда с двигателем прямого привода достаточной мощности может достигать 60 км/час. При отсутствии питания двигатель слегка подтормаживает вращение колеса из-за наличия очень сильных магнитов в конструкции двигателя. Так что при движении накатом, он будет подтормаживать движение. Так же он слегка будет тормозить движение если у вас во время поездки закончилась энергия в аккумуляторной батарее https://velomotor.by/chto-luchshe-chto-luchshe-motor-koleso-s#overlay-co....
Двигатели для велосипедов выпускаются мощностью от 500 до 3000 Вт. Часто в погоне за большой мощностью двигателя не знают или забывают о том, что для нормальной работы двигателя большой мощности требуется и большая емкость аккумуляторной батареи. Так при напряжении батареи 48 вольт, для двигателя 500 Вт требуется аккумулятор емкостью как минимум 10 A/час, для двигателя 1000 Вт - 20 A/час, для двигателя 1500 Вт – 30 A/час, для двигателя 2000 Вт – 40 А/час, 3000 вт – 60 A/час.

Стоимость литиевых аккумуляторов большой емкости довольно высока. Каждые 10A/час емкости будут стоить около 330$– 400$.

Часто приходится наблюдать картину, когда устанавливается двигатель мощностью более 1000Вт и подключается к батарее емкостью 10 A/час. Естественно, что при такой ситуации нельзя рассчитывать на длительную надежную работу велосипеда. Батарея очень быстро деградирует из-за слишком большого разрядного тока https://velomotor.by/moshchnost-dvigatelya-i-emkost-akkumulyatora.

Чем больше средний разрядный ток батареи, тем меньшую емкость эта батарея сможет отдать для работы двигателя. Вот типовая разрядная характеристика литиевой батареи (C - это емкость вашей батареи в A/час):

 

Из графика наглядно видно, что чем больше разрядный ток, тем меньше реальная емкость батареи. Всегда выбирайте батарею такой емкости, чтобы номинальный разрядный ток батареи был не более 1С. Например,  двигатель 500W при питании от батареи 48 Вольт должен быть подключен к батарее емкостью не менее 10 А/час.

Ярким примером неправильного выбора емкости аккумулятора является реклама популярных в последнее время двигателей Magic Pie, китайской фирмы GoldenMotor, когда мощные двигатели более 1000 Вт рекомендуется подключать к аккумуляторам емкостью 10-12 A/час. Даже применение современных LiFePo4 аккумуляторов не гарантирует длительную нормальную работу аккумулятора. Да, LiFePo4 батареи могут действительно отдавать большие разрядные токи, они действительно лучше выдерживают большие зарядные и разрядные токи. Но это возможно только за счет сокращения ресурса их работы. Если внимательно изучить технические условия на аккумуляторы литиевой группы, в том числе и на литий – железо – фосфатные, станет очевидным, что производители аккумуляторных батарей гарантируют длительную работу батарей при среднем разрядном токе равном емкости батареи. Другое дело, что пиковые разрядные токи могут быть в несколько раз больше средних разрядных токов, ведь они ограничиваются только встроенной системой управления батареей - BMS.
Как правило, технические условия предусматривают, что действие пиковых разрядных токов имеет длительность, не более 10-15 сек. Но постоянная работа батареи на средних токах выше номинального, это самый быстрый путь к интенсивной деградации батареи.

Нужно реально оценивать возможности снабжения энергией выбранного электродвигателя для мотор-колеса вашего велосипеда и ориентироваться на аккумуляторную батарею достаточной емкости https://velomotor.by/moshchnost-dvigatelya-i-emkost-akkumulyatora.

 - двигатели с планетарным редуктором и обгонной муфтой.

Это самый распространенный вид двигателя для мотор-колеса используемого в серийном производстве электровелосипедов. Это и понятно. Ведь это самые экономичные и тяговитые, хоть и не самые быстрые двигатели.
В отличие от двигателя прямого привода, передача вращающего усилия на внешний ротор двигателя производится через планетарный редуктор с соотношением примерно 5:1. Все двигатели этой серии имеют обгонную муфту, которая позволяет автоматически разрывать механическую связь двигателя и колеса при движении накатом или при отсутствии питания двигателя. Велосипед движется накатом также легко, как и обычный велосипед.  Это самые экономичные двигатели, они более чем на 30% экономичнее двигателей прямого привода. Это означает, что при использовании одинаковых аккумуляторных батарей, на редукторном двигателе вы проедете расстояние на 30% большее, чем на двигателе прямого привода https://velomotor.by/chto-luchshe-chto-luchshe-motor-koleso-s#overlay-co....
Вращающий момент у редукторных двигателей намного выше за счет наличия встроенного редуктора. Соответственно и требуемая мощность двигателей меньше.  Старт с места для велосипедов с таким двигателем легкая задача.

Кроме того, двигатели с планетарным редуктором имеют гораздо меньший вес и габариты в сравнении с двигателями прямого привода.

Единственным недостатком таких двигателей является их скорость вращения. Она ограничена на уровне 280-340 об/мин. Соответственно и скорость велосипеда не превысит 45 км/час. Но для велосипеда, наверное, больше и не нужно. Недаром во многих странах скорость велосипедов ограничена на уровне 25 км/час https://velomotor.by/tipy-eelektrodvigateli-ispolzuyushchiesya-dlya#over....

 Контроллер:

Контроллер представляет собой электронный блок – по сути, узкоспециализированный микропроцессорный блок, предназначенный для управления электродвигателем мотор – колеса в соответствии с сигналами от датчиков, подключенных к нему. Контроллеры рассчитаны на определенное питающее напряжение. Обычно это напряжения 24, 36 или 48 вольт. Контроллеры имеют ограничения по мощности двигателя, которым могут управлять. Т.к. в процессе работы электронным ключам контролера необходимо коммутировать достаточно большие токи по силовым обмоткам двигателя, они нагреваются. Поэтому контроллеры, рассчитанные на управление мощными двигателями, имеют и большие габариты.

К контролеру подключены все составляющие системы управления:

-         три фазных силовых обмотки электродвигателя, которые коммутируются контролером в соответствии с положением ручки ГАЗА и сигналами датчиков положения ротора двигателя;

-         три датчика положения ротора двигателя. В качестве датчиков положения используются цифровые датчики Холла. Дополнительно может подключаться еще один датчик Холла, используемый в качестве датчика скорости вращения электродвигателя;

-         ручка “Газа”:
предназначена для управления скоростью вращения двигателя. В ручке газа неподвижно установлен аналоговый датчик Холла, находящийся между разноименными полюсами постоянного магнита закрепленного на вращающейся ручке. Поворачивая ручку “Газа” вы меняете расположение датчика относительно полюсов постоянного магнита. Это приводит к изменению напряжения на сигнальном выводе датчика Холла. В соответствии с этими данными контроллер и изменяет обороты двигателя;

-         индикатор заряда батареи:
предназначен для индикации напряжения на клеммах аккумуляторной батареи. Полностью заряженная батарея имеет наибольшее напряжение. Полностью разряженная батарея имеет наименьшее напряжение. Энергия батареи в процессе работы постепенно расходуется. Из-за этого напряжение на ней изменяется в меньшую сторону. Это и отражается на индикаторе состояния заряда батареи. Нужно сказать, что с помощью индикатора можно лишь приблизительно оценить состояние заряда батареи. Это связано еще и с тем, что литиевые батареи, а особенно литиевые батареи с катодным материалом LiFePo4 (литий-железо-фосфатные) имеют специфическую разрядную характеристику с постоянным напряжением практически на 80% разрядной кривой и затем резкое падение напряжения на клеммах аккумулятора.
Вместо индикатора заряда батареи в контроллере может быть предусмотрено подключение многофункционального пульта управления на светодиодах либо с жидкокристаллическим экраном. Набор функций пультов управления могут быть самыми разными. Например, включение и выключение велосипеда, индикация состояния заряда батареи, показания пробега, скорости, включение круиз-контроля и т.д.;

-         датчик системы помощи педалированию (PAS):
система PASпредназначена для подключения двигателя велосипеда при вращении педалей велосипедистом.
Датчик системы PASпредставляет собой цифровой датчик Холла, устанавливаемый на каретке велосипеда, а на ось каретки устанавливается  диск с магнитами. При вращении педалей магниты проходят мимо датчика Холла, который соответствующим периодическим изменением напряжения дает сигнал контроллеру на подключение двигателя. Применение системы PAS является законодательно утвержденной в ряде стран, в частности в странах Европейского союза, где применение ручки ГАЗА на электровелосипеде запрещено. У нас установка этой системы вовсе не обязательна и в ряде случаев даже может способствовать аварийным ситуациям, т.к. включение двигателя может происходить в самый неподходящий момент при повороте или проезде узких проездов. И этому есть немало подтверждений;

-         ручки переднего и заднего тормоза с датчиками срабатывания:
в качестве датчиков срабатывания ручек тормоза используются микропереключатели встроенные в ручки тормозов. Датчики срабатывания ручек тормоза подключены к контроллеру. При получении сигнала от ручек тормоза, контроллер отключает электродвигатель мотор-колеса.

 Разные наборы сборки электровелосипедов могут отличаться друг от друга электрическими коннекторами компонентов. Поэтому не следует покупать отдельные компоненты у разных производителей. Лучше сразу покупать весь набор. Это гарантирует электрическую совместимость компонентов и контроллера https://velomotor.by/motor-koleso.

velomotor.by

Все об Электровелосипедах (Преимущества Владения на 2019)

Планируя покупку индивидуального средства передвижения для поездок за город или на работу, многие потенциальные владельцы этой техники задаются вопросом, как устроен электровелосипед. Чаще всего в магазинах и шоу-румах электротранспорта они видят самые обычные байки, разве что немного навороченнее, имеющие дополнительные кнопки и мини-дисплей на руле. Догадаться, чем подобные приспособления по сути отличаются от того двухколесного транспорта, на котором ездили, например, 30 или 40 лет тому назад, проблематично. Раскрыть этот секрет поможет изучение устройства электрического велосипеда.

Конструкция изделия подразумевает наличие:

• рамы, на которую монтируется руль, педали и сиденья;

• контроллера, который ответственен за управление работой устройства;

• бортового компьютера;

• пары колес, с помощью которых электровелосипед движется по дороге;

• электродвигателя с соответствующим ему приводом;

• вспомогательных приспособлений: фар, предохранителей, багажника, переключателя передач, проводов.

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.

elektrovel-nn.ru

От первого электровелосипеда своими руками – до перспективного стартапа. Истории сотрудников REG.RU

Технический директор REG.RU Валерий Студенников попытался решить транспортную проблему лично для себя, а затем превратил своё хобби в интересный стартап.

Представляем вашему вниманию рассказ основателя Electron Bikes о том, как сделать мощный электровелосипед своими руками, почему любителей скорости не устраивают существующие модели байков и до какой скорости может разгоняться обычный с виду велосипед.

Первое знакомство с электробайками

Впервые я увидел электровелосипеды четыре года назад, в 2011 году, на веловыставке в Москве. Дорогие, неказистые, очень слабые по характеристикам, но чем-то они зацепили, появилось желание приобщиться к этому интересному виду транспорта. Изучение рынка на тот момент показало, что купить готовый электробайк с хорошими характеристиками по адекватной цене просто нереально. На рынке представлены либо очень маломощные и низкоскоростные велосипеды с небольшой батареей («слабый» во всех отношениях Китай или дорогая, гламурная, но такая же тихоходная Европа), либо супер-дорогие монстры, чья стоимость у производителя начинается от $10000 (Stealth Electric Bikes, Hi-Power Cycles), у которых тоже есть свои недостатки (неадекватно большой вес из-за тяжёлой рамы и тяжёлого мотор-колеса, слабая тяга «на низах» из за применения безредукторных моторов, небольшой запас хода).
Но настойчивое желание получить бесшумный, лёгкий и при этом мощный и резвый электровелосипед никуда не исчезло. Поэтому пришлось выбрать единственный доступный вариант — собирать байк самому из имеющихся на рынке комплектующих, как это делают многие другие энтузиасты.

Первый блин

Первым «комом» была попытка собрать байк на основе киловаттного мотор-колеса MagicPie со встроенным контроллером, купленного в комплекте с батареей 10 А*ч для установки на багажник. Собрать аппарат удалось, однако радость от нового велосипеда, разгонявшегося до невиданных 42 км/ч, была недолгой — багажник под весом батареи прожил ровно три дня, сломавшись на разбитых самарских дорогах. Управляемость и развесовка при таком расположении батареи также не сильно радовали. Тяжело приходилось и заднему колесу, которое и без того прибавило в весе — на скорости в очередной яме можно было легко пробить камеру или даже погнуть задний обод.

Поэтому при следующей доработке батарея с помощью самодельных креплений перекочевала на нижнюю трубу велосипеда. В результате развесовка получилась лучше, но выглядела конструкция страшно и неприлично. Для описания подобных творений очумелых ручек у отечественный байкостроителей появился даже устоявшийся термин — «шахид-дизайн».

На байке с более правильной развесовкой можно было уже довольно комфортно ездить, но стало понятно, что стандартной батареи 500 Вт*ч (50 В, 10 А*ч) для велосипеда мощности выше среднего хватает ненадолго — на электричестве можно доехать из пункта А в пункт Б, а обратно уже только на педалях. В итоге была куплена большая батарея 1000 Вт*ч (50 В, 20 А*ч), которая в передний треугольник рамы вроде бы влезала, но закрепить её пришлось изолентой ;) Выглядело всё это вот так:

У получившегося монстра из-за ширины батареи даже не вращались педали.

Понятно, что оставлять это так было нельзя.

Нужно было что-то придумать с батареей — изменить её пространственную компоновку, чтобы за неё не задевали педали, и разобраться с её креплением, изготовив надёжный батарейный бокс. Для выполнения этой задачи после долгих поисков и отсеивания кандидатов был привлечён Александр Костюк — знакомый по велоклубу «ВелоСамара», который также глубоко проникся идеей проектирования электровелосипеда. Имея за плечами многолетний опыт конструирования и постройки различных прототипов всего что только движется, он взялся за задачу построения бокса. Решено было сделать его из листа АМг (сплав алюминия с магнием) толщиной 2.5 мм, соединив алюминиевыми уголками. Окраска бокса — порошковая. Также на велосипед был установлен ваттметр Cycle Analyst, позволяющий измерять кучу показателей, включая расход энергии в ватт-часах на километр. С таким прибором можно было больше не переживать, что батарея неожиданно разрядится в самый неподходящий момент — каждый потраченный ампер-час или ватт-час на счету. В итоге получился вот такой байк:

На таком аппарате с ёмкой, удобно и надёжно закреплённой батареей уже можно было спокойно кататься по городу без опасения, что что-нибудь отвалится в самый неподходящий момент. Да и выглядел велосипед уже поприличнее. Готов был байк аккурат под зиму 2012-2013 и отлично показал себя в зимних условиях, включая езду и в снегопады, и в метель и в морозы минус 35 градусов.

Только вперёд!

После успешного завершения постройки первого аппарата, возникла идея продолжить конструировать электробайки совместно с Сашей. У меня было некое видение того, что хочется, а у Саши — огромный конструкторский опыт.
Мы решили не останавливаться на достигнутом ещё и потому, что на российском рынке на тот момент просто не было электровелосипедов (да и сейчас нет), на которых нам самим хотелось бы ездить. Ниша достаточно мощных (сопоставимых по скорости и динамике со скутером или мотоциклом) и при этом лёгких и адекватных по цене электровелосипедов была совершенно пуста. А маломощные велосипеды меня и Сашу совершенно не интересовали, ведь нам, активным и молодым, хотелось кататься «с ветерком», чтобы байк при этом имел приличный пробег и надёжную конструкцию для езды по суровым российским дорогам и бездорожью.

Решено было создать универсальный электрокомплект, позволяющий превратить любой современный горный велосипед в электро. Горные велосипеды были выбраны в качестве базы не случайно — они очень популярны в России (количественно составляют основной класс велосипедов для взрослых), универсальны (позволяют ездить как по городу, так и по бездорожью) и надёжны. Также немаловажно, что детали и узлы горных велосипедов стандартизованы, что позволяет также стандартизовать электрокомплект.

Предстояло подобрать адекватные комплектующие для байка и решить ещё целый ряд инженерных задач:

• Подобрать мотор, способный выдавать большую мощность и момент, при этом лёгкий.
• Собрать компактную и лёгкую батарею достаточной ёмкости, способную держать большие токи.
• Укрепить дропауты заднего колеса, чтобы в них не проворачивалась ось высокомоментного двигателя.
• Разработать датчики срабатывания для гидравлических тормозов (серийные гидротормоза с датчиками только начинают появляться в продаже и имеют свои недостатки), ведь автоматическое отключение мотора при нажатии тормозов — одно из базовых стандартных требований для электробайков. А механические тормоза уже не подходят по характеристикам для безопасного торможения на тех скоростях, что мы намеревались достичь.
• Продумать решения для питания передней фары и заднего фонаря (с сигналом) от бортового напряжения электровелосипеда, предусмотрев встроенный преобразователь постоянного тока.
• Определиться с подходящими разъёмами (желательно герметичными), велокомпьютерами-ваттметрами, светотехникой и многим другим.

Но самое главное — необходимо было разработать универсальный бокс для батареи и контроллера для быстрого превращения обычного серийного велосипеда в электро. Собранная ранее металлическая коробка на эту роль не подходила, поскольку требовала слишком больших трудозатрат в изготовлении и была заточена по форме и размерам только под конкретную раму.

Итоговое решение должно было быть простым в монтаже, технологичным и дешёвым в изготовлении.

Вот один из первых этапов на этом пути, бокс построенный весной 2013 года:

Вот ещё один из промежуточных этапов:

Что получилось?

В результате года работы и экспериментов были разработаны по-настоящему универсальные и гораздо более эстетичные коробки, электрокомплекты и велосипеды на их базе:

Характеристики этих аппаратов:

• скорость — до 63 км/ч;
• мощность — до 2.5 кВт;
• ёмкость батареи — до 1 кВт*ч;
• дальность пробега — 40 км на максимальной скорости (63 км/ч) и до 100 км в режиме «эконом» (30 км/ч).

Вот видео передвижения мощного электровелосипеда в «городских джунглях»:

В условиях пересечённой местности байк тоже не пасует:

Ещё видео

Велосипед или мотоцикл?

Байки на базе созданного электрокомплекта получились действительно очень резвые, способные полноценно двигаться в городском потоке на скорости 60 км/ч. По новым правилам, регламентирующим мощность и скорость электробайков, они формально не относятся ни к велосипедам (чья мощность на электротяге ограничена 250 Вт и 25 км/ч), ни даже к мопедам (чья конструктивная скорость не должна превышать 50 км/ч), а относятся к классу мотоциклов. Притом что внешний вид этого байка не вызывает особых подозрений — обычный с виду велосипед c коробкой внутри рамы. Да и вес аппарата не сильно увеличился, мощный электрокомплект добавляет всего 14 кг к велосипеду, в результате вес готового байка получается в районе 26 кг. Такой аппарат взрослому мужчине вполне по силам поднимать по лестнице, переносить через препятствия.

Так что получился функционально вполне себе мопед, но в велосипедной оболочке. В результате можно пользоваться преимуществом обоих видов транспорта: велосипеду у нас везде «зелёный свет» (пешеходные зоны, тротуары, наземные и подземные переходы, переходные эстакады, парки, тропинки да и просто бездорожье), при этом на дороге доступна скорость и динамика мопеда / скутера (при большей, чем у любого скутера или мотоцикла маневренности), что делает мощный электровелосипед в условиях реального трафика самым быстрым наземным городским транспортом.

И хотя мощность наших стандартных электрокомплектов и без того сравнима с мопедом, в качестве спортивного интереса и эксперимента (весьма не дешёвого, как оказалось после подсчёта стоимости всех комплектующих), были собраны тяжёлые и мощные электровелосипеды на базе специализированных пространственных рам от Qulbix:

и украинской «рамы Чоботара»:

Эти 6-10-киловаттные монстры способны развивать скорость уже до 90 км/ч, имея при этом динамику лёгкого мотоцикла. А при открытии полного газа с места привстают «на козла». Батарея 3 кВт*ч позволяет проехать 120 км на скорости 40 км/ч или 40 км на скорости 90 км/ч, благодаря чему можно использовать такой байк в качестве дальнобойного загородного транспорта и для езды по трассе.

Что дальше?

Конструкция электрокомплектов и электровелосипедов Electron Bikes продолжает постоянно улучшаться. Уже скоро будут готовы к промышленному серийному выпуску две модели велосипеда:

«Стандарт» (на базе обычной велосипедной рамы): мощность 2.2 кВт, ёмкость батареи 1 кВт*ч, скорость до 63 км/ч;

Электрочопперы (без педалей) «Электро-классик»: мощность 6 кВт, скорость до 85 км/ч, ёмкость двух съёмных батарей до 3 кВт*ч;

и «Электро-боббер».

.

Последний также оборудован уникальной параллелограммной вилкой из титана, выпущенной ограниченным тиражом.

Немного об устройстве электровелосипеда

Под конец немного об устройстве и компонентах электровелосипеда, а также о технических сложностях, стоящих на пути создателей мощного байка.

Основные электрические компоненты электровелосипеда“Сердцем” или мускулами электровелосипеда является электромотор (подробнее о моторах и их типах ниже). В современных электровелосипедах используются бесколлекторные синхронные двигатели постоянного тока (Brushless Direct Current Motor или BLDC), позволяющие эффективно работать в широком диапазоне оборотов с высоким моментом. Изредка используются асинхронные моторы, в качестве центральных. (Про “Двигатели Шкондина”, про которые так много шуму в интернете, можно выпустить отдельный разоблачающий материал ;).

“Мозг” же электробайка — контроллер. Контроллер управляет электродвигателем, подавая в нужный момент питание на его обмотки в зависимости от требуемой скорости вращения и мощности. Контроллер также управляет всей всей “логикой” велосипеда: на входе получая сигналы от положении ручки газа, переключателей режимов работы (можно, например, в разных режимах ограничивать скорость, мощность или даже включать задний ход), кнопки круиз-контроля (очень помогает при езде в загородном режиме), сигналы с датчиков тормозов (т.к. нужно выключать питание мотора при нажатии ручки тормоза или даже включать рекуперативное торможение двигателем, если оно поддерживается) и т.п.

Энергия для питания сердца и мозга электробайка запасается в аккумуляторной батарее. Обычное напряжение батарей электровелосипедов — от 36 В до 48 В. Скоростные аппараты могут комплектоваться высоковольтными батареями (до 100 В).
В настоящее время в подавляющем большинстве электровелосипедов используются литиевые батареи (подробнее об их типах ниже), имеющие наилучшую энергоёмкость. Тяжёлые свинцовые батареи применяются лишь на самых дешёвых аппаратах.
Батарея состоит из отдельных аккумуляторных ячеек, соединённых последовательно / параллельно.

У батареи также есть свой “мозг” — это система управления батареей (Battery Management System или BMS). Защищает батарею от перезаряда, переразряда, превышения допустимого тока, а также балансирует отдельные ячейки батареи, чтобы они разряжались равномерно.

Для отображения всей необходимой информации и точного “подсчёта калорий” необходим ваттметр, позволяющий точно сказать, сколько энергии потрачено и сколько ещё осталось. Специализированный ваттметр сочетает в себе функции велокомпьютера, считая также скорость, расстояние и производные показатели, такие как как энергопотребление на километр пути (Вт*ч / км).

Для питания низковольтных потребителей (фара, задний фонарь, гудок, повторотники) необходимо снижать бортовое напряжение до более низкого (5, 8 или 12 вольт). Для этого используются высокоэффективные преобразователи постоянного тока (DC-DC).

Сложности переходного возраста

Задача создания мощного байка осложняется тем, что вся индустрия комплектующих для электровелосипедов в данное время рассчитана на маломощные аппараты. Класс мощных и скоростных электробайков, стоящих на полпути к мотоциклам, только формируется, поэтому создателям таких аппаратов на каждом шагу приходится что-то придумывать.

Батареи

Серийно выпускаемые батареи для электровелосипедов создаются, как правило, из элементов, не способных выдерживать большие токи. C-rating (отношение тока, которое способна выдавать батарея, к ёмкости батареи, выраженной в ампер-часах) серийных батарей, составленных, как правило, из литий-ионных ячеек, не более 1, в то время как под мощные велосипеды, которые мы создаём, требуются батареи с C-рейтингом минимум 2.5. То есть, например, при ёмкости 20 А*ч способные длительно выдавать ток 50 A. Что при 50-вольтовой батарее позволило бы выдавать мощность 2.5 кВт — интересующий нас минимум. В результате батареи приходится паять (а сейчас уже сваривать с помощью точечной сварки) самостоятельно из подходящих для этого элементов. Поиск и подбор подходящих по характеристикам элементов, их тестирование и отбраковка — также отдельная задача. Сейчас мы используем призматические элементы LiFePO4 и LiNiCo, позволяющие создать энергоёмкие и компактные батареи.Основные типы литиевых аккумуляторных элементов

• LiFePO4 (литий-железо-фосфатные). Могут эксплуатироваться на морозе до -30 градусов, доступен быстрый заряд за 45 мин, имеют самое большое число циклов заряда-разряда (1500-2000), позволяют отдавать большую мощность, пожаробезопасны, не горючи. Однако, имеют вдвое более низкую удельную ёмкость, чем у литий-ионных аккумуляторов (т.е. в 2 раза выше вес при той же ёмкости), относительно дороги (но удельная цена эксплуатации самая низкая из за большого числа циклов).
• Используются нами в качестве основного решения в комплектах для велосипедов-хардтейлов, однако из за своих габаритов не подходят для установки в передний треугольник рамы велосипедов-двухповесов, где очень мало свободного места.
• Li-Ion (литий-ионные). Классические литиевые батареи, используемые в основном для питания электроники. Они наиболее легкие и ёмкие, наиболее дешёвые, имеют максимальную на сегодняшний день удельную емкость (Вт*ч/кг). Однако, имеют узкий температурный диапазон эксплуатации (от 0 до +40 градусов Цельсия), небольшое число циклов заряда-разряда (300-400), не позволяют отдавать большие токи. Эти батареи наиболее часто используются в маломощных электровелосипедах, но для мощных аппаратов они малопригодны из за низкого C-rating.
• LiPo (литий-полимерные). Высокая энергоёмкость, почти такая же, как у элементов Li-Ion. Допускают высокие разрядные токи, высокий C-rating. Однако, как и Li-Ion имеют меньшее число циклов заряда-разряда (300-700) и узкий температурный диапазон: при эксплуатации ниже 0 выходят из строя, а на жаре, от короткого замыкания или механических повреждений могут воспламениться. Из за своей высокой пожароопасности на электровелосипедах применяются только бесстрашными энтузиастами.
• LiNiCo / LiNiCoMnO2 (литий-никель-кобальт). Имея преимущества LiPo (высокую энергоёмкость и способность выдавать большие токи), лишены их недостатков: имеют более широкий температурный диапазон, и, главное пожаробезопасны. В результате своей компактности используются нами в электрокомплектах, предназначенных для установки на велосипеды-двухподвесы.

Моторы

Но самую большую проблему в задаче создания мощного и лёгкого электровелосипеда представляют собой моторы.
Серийные моторы либо слишком маломощные, либо тяжёлые, либо имеют низкий КПД, либо перегреваются, либо всё вместе сразу ;)

Моторы, применяемые для электровелосипедов, можно разделить на три класса, у каждого из которых есть свои недостатки применительно к мощным электробайкам.

Безредукторные мотор-колёса (direct-drive)
Усилие магнитного поля передается сразу на колесо, потому и зовутся direct drive (прямой привод).
Неприхотливы, надёжны, так как в них нет никаких изнашивающихся элементов, кроме подшипников. Допускают использование в качестве электрического тормоза для рекуперативного торможения. Но имеют два больших недостатка.

Первый — большой вес. Например, мотор номинированный на 2.5 kW будет весить в среднем от 7 кг, а мотор на 6 kW целых 12 кг. Это сильно сказывается на весе готового велосипеда. Кроме того, размещение тяжёлого мотора в заднем колесе смещает назад центр тяжести (велосипед становится неудобно носить, совершать на нём трюки / прыгать), а также увеличивает “неподрессоренную массу” колеса, что в худшую сторону сказывается на его живучести, повышая требования к прочности обода, толщине спиц. В связи с этим колёса с тяжёлыми директ-драйвами часто спицуются в мото-обод, т.к. подобрать велосипедные обода нужной прочности сложно.

Второй недостаток — низкий КПД при езде на низких оборотах. Например, при езде в горку, по грязи, песку или бездорожью, где разогнаться не получается, такой мотор будет сильно перегреваться. Например, при езде в горку 20% сферический мотор direct drive на 6 кВт будет работать примерно на 20% своего КПД, а 80% будет уходить в тепло. В таком режиме мощный мотор-колесо может перегреться и сгореть за пару минут, если его вовремя не отключить (обычно реализуют автоматическое отключение мотора по сигналу с термодатчика). Что неудивительно: при слабом теплоотводе в замкнутом пространстве мотора и работе в режиме низкого КПД обмотки нагреваются со скоростью мощного электрического чайника (4.8 кВт в нагрев в нашем примере с 6 кВт мотором). Впрочем, чтобы “чайник” нагревался медленнее, в него можно «налить воды» — отдельные энтузиасты решают проблему с помощью водяного охлаждения.

Редукторные (geared) мотор-колёса
Содержат встроенный планетарный редуктор, обычно имеющий передаточное число 5:1. Имеют меньший вес при той же мощности, больший КПД “на низах” по сравнению с безредукторными моторами. Однако, механически менее надёжны (больше движущихся механический частей) и не поддерживают рекуперативное торможение. Но, главное, серийно не выпускаются для мощностей больше 1000 Вт.

Центральные моторы (middrive)
Миддрайвы, как следует из их названия — это внешний привод с высокооборотистым электромотором, устанавливаемый как правило в районе кареточного узла, передающий усилие через систему цепей, шестерен или ремней. Позволяют добиться наилучшего соотношения мощность-вес (чем выше обороты электромотора, тем более лёгким его можно сделать при той же мощности). Например, авиамодельные двигатели при мощности 6 кВт могут весить лишь чуть более килограмма:

Для сравнения, мотор-колёса direct-drive той же номинальной мощности (Cromotor, Crystalite, Quanshun) весят 12 (!) кг. Также расположение мотора ближе к центральной части велосипеда даёт более правильную развесовку, позволяя использовать такие велосипеды в том числе для прыжков и трюков. Могут работать в оптимальных режимах даже на крутых склонах и глубокой грязи.

Однако, мощность серийных центральных моторов для электровелосипедов обычно ограничивается 500 Вт. Наиболее мощное решение, доступное на данный момент — набор от Cyclone на 1500 Вт:

Более мощные решения на базе центральных моторов собираются энтузиастами самостоятельно, серийных готовых предложений нет. При у создателей таких мощных байков этом возникает ряд технических задач.

Редукция. Для высокооборотисных моторов для снижения оборотов (с нескольких тысяч до 500-700) необходимо применять редуктор (готовых специализированных редукторов нет, каждый изобретает сам) либо цепную / ременную передачу с высоким передаточным отношением (изготавливая самостоятельно звёзды нужного диаметра).
UPD: Впрочем, решения начинают появляться.
Передача. Для высокомощных двигателей стандартная цепь от многоскоростных горных велосипедов не подходит — она попросту порвётся или будет изнашиваться очень быстро. Необходимо использовать широкую прочную цепь для односкоростных велосипедов BMX, цепь от мопеда или минибайка или высокопрочный ремень. А это часто ведёт к необходимости изготовления нестандартных шестерёнок, втулок и обгонной муфты.

Охлаждение. Компактные высокооборотистые моторы (часто в качестве миддрайвов применяют авиамодельные двигатели, рассчитанные на эксплуатации в условиях очень интенсивного обдува воздухом), при использовании на электровелосипедах требуют отдельного подхода к охлаждению: принудительного обдува, установки радиатора, обработки обмоток теплопроводным составом для лучшего отвода тепла и т.п.
Переключение скоростей. Если для передачи таки используется велосипедная цепь и стандартная велосипедная кассета для переключении передач, то при переключении под высокой нагрузкой кассета очень быстро придёт в негодность. Не сильно спасают положение и планетарные втулки, лишь некоторые из которых способны переключаться под нагрузкой. Более живучий вариант — вариаторные втулки NuVinchi, позволяющие плавно менять передаточное соотношение. Другая проблема — в городском цикле постоянное ручное переключение скоростей неудобно, нужно следить не только за ручкой газа, но и за ручкой переключения передач, что снижает простоту и удобство управления электровелосипедом. Выходом здесь могут являться автоматические планетарные / вариаторные втулки, появившиеся в последнее время. Тем не менее в мощных (от 2 кВт) велосипедах с центральным мотором от переключения передач часто отказываются, что упрощает конструкцию и управление, благо выскокооборотистый синхронный двигатель с редукцией позволяет выдавать высокий момент на любой скорости.

А ещё восокооборотистые двигатели, редукторы и цепные передачи шумят.

Тем не менее, благодаря своим преимуществам, центральные моторы имеют огромный потенциал и всё чаще будут использоваться в мощных электровелосипедах по мере появления готовых узлов и решений. Пока, тем не менее, мощные миддрайвы остаются уделом отдельных энтузиастов или фирм, создающих индивидуальные решения под себя.

Вело-компоненты

Велосипедные компоненты для заряженного байка также испытывают повышенные нагрузки и требуют внимательного подбора.
Прочные колёса

Для мотор-колёс нужен усиленный обод (обычный может смяться от увеличенной нагрузки на колесо, высокой скорости и “колдобин” на дорогах), более толстые спицы. Зачастую с тяжёлыми мотор-колёсами применяют мото-обод.

Мощные и износостойкие тормозаДля оттормаживания тяжёлого велосипеда на высоких скоростях нужны хорошие гидравлические тормоза с увеличенным диаметром диска и большим ресурсом колодок.
Фактически специализированных тормозов для мощных электровелосипедов не существует или они только начинают появляться. Поэтому используются либо обычные тормоза, с трудом справляющиеся с нагрузкой и быстро изнашивающиеся, либо наиболее мощные тормоза для вело-даунхилла, которые очень дороги. Также можно использовать тормоза от минибайка, самостоятельно приспосабливая их к велосипедным стандартам (изготавливая переходники для крепления тормозной машинки, тормозного диска или даже сам тормозной диск).
Усиленные вилки

Велосипедные амортизаторы также испытывают повышенный износ при работе на больших скоростях при увеличенном весе аппарата. Для наиболее мощных и тяжёлых электровелосипедов единственным подходящим по прочности выбором являются двухкоронные вилки для даунхилла; однако, предназначенные для отработки очень больших неровностей, они слишком мягкие для езды по асфальту.

* * *

Таким образом, класс мощных электровелосипедов требует особого внимания к компонентам, многие из которых слишком дороги или требуют доработки. Специализированных компонентов для байков, стоящих посередине между велосипедом, мопедом и мотоциклом, либо не существует, либо они только начинают производиться. Это создаёт определённые сложности, но также и открывает простор для творчества.

Транспорт или развлечение?

Тем не менее, мы верим, что мощный электровелосипед — персональный транспорт будущего, который будет набирать популярность. Обладая всеми практическими достоинствами и скоростью скутера, он более универсальный и проходимый, маневренный, бесшумный, экологичный, дешёвый в эксплуатации. Электровелосипед можно хранить дома, для него не нужен гараж или охраняемая стоянка, как для мотоцикла или скутера, который опасно оставлять на ночь на улице.

Однако это не только практичный транспорт, это ещё и прекрасный способ проведения досуга: катание на скоростном бесшумном байке по пересечённой местности в режиме «эндуро» — нескончаемый источник адреналина. Также, в отличие от скутера или мотоцикла, который с наступлением холодов ставится в гараж, на электробайке можно безопасно кататься зимой — доступен большой выбор зимних шипованных велосипедных покрышек. Катание на Зимнем электробайке — это непередаваемые ощущения и совершенно новое развлечение, которое, я уверен, получит со временем заслуженную популярность.

PS. Фото байков и производственного процесса, не вошедшие в статью, можно посмотреть тут и тут.

---

Надеемся, что приведенная история не только вдохновит читателей обзавестись электровелосипедом, но и придаст уверенности в том, что создать собственный материальный продукт в свободное время — совершенно реально.

habr.com

---

Смотрите также

• 
  Как выбрать электрошашлычницу для дома
• 
  Как выбрать линолеум для частного дома
• 
  Садовый пылесос с измельчителем как выбрать
• 
  Как выбрать цвет тату
• 
  Как правильно выбрать бригаду для ремонта квартиры
• 
  Пресс френч как выбрать
• 
  Как в фотошопе выбрать размер изображения
• 
  Как выбрать резинка для спорта
• 
  Как выбрать торф для огорода
• 
  Как правильно выбрать икру
• 
  Как выбрать обогреватель для дома или дачи