Электровелосипед совсем не так давно стал завоевывать все бОльшую популярность, как очень удобное, экономное, безопасное и главное не причиняющее вред для экологии средство передвижения, особенно в мегаполисах, где пробки на дорогах — это беда номер один.
В этой статье мы подробно разберем, из чего же состоит электровелосипед и как его можно собрать своими силами.
Что такое электровелосипед?
Электровелосипед представляет из себя велосипед, у которого на одном, или реже на двух колесах вмонтирован электродвигатель, который дает крутящий момент и приводит в движение велосипед без физического вмешательства человека.
На заднеприводом велосипеде мотор-колесо устанавливается сзади:
На переднеприводном — спереди:
Для полного бездорожья можно увидеть полноприводные электровелосипеды, где мотор-колеса находятся и спереди и сзади. В основном это фэтбайки.
Еще реже можно также увидеть электровелосипеды, где электродвигатель монтируется в каретку велосипеда. Кареточные моторы менее надежны, дорогие, требуют более дорогой ремонт по сравнению с мотор-колесами, очень быстро изнашивают цепь и звезды. Поэтому, мы не будет их рассматривать в нашей статье.
Но существует также совсем бюджетный вариант — это щеточный двигатель постоянного тока. Такой комплект обойдется вам раза в 3-4 дешевле, чем комплект с мотор-колесом. Такой комплект включает в себя двигатель постоянного тока, контроллер, ручку газа, кронштейн, цепь и звезду. Отдельно придется только собирать либо покупать аккумуляторную батарею. Более подробно с таким комплектом можно ознакомиться здесь .
Но опять же могут возникнуть некоторые трудности при установке, поэтому, чаще всего придется «колхозить». Но, говорят, что такой комплект нисколько не уступает мотор-колесам.
Не стоит забывать, что двигатель постоянного тока периодически требует замены щеток, так как коллектор двигателя со временем их стачивает:
Но лучше для профилактики всегда ставить усилители дропаутов, независимо от мощности мотор-колеса даже на заднюю ось.
Если в вашем кошельке достаточно денег, то лучше всего взять заднеприводное мотор-колесо. Заднеприводный электровелосипед позволяет менять скорости, как на простом велосипеде, поэтому, можно подобрать подходящую скорость и не дать выйти двигателю за пределы рабочего режима, тем самым не перегружая его.
Мощные мотор-колеса от 500 Вт и более лучше все-таки ставить на задний привод. На передний привод желательно 250 Вт и 350 Вт. По моим наблюдениям, двигатель на 250 Вт слишком слабоват, чтобы полноценно кататься на электровелосипеде без педалей. Берите от 350 Вт и выше.
Мотор-колесо
В основном выделяют два типа мотор-колес:
- Редукторные мотор-колеса
- Мотор-колеса с прямым приводом
Редукторные мотор-колеса
Редукторные мотор-колеса представляют из себя вентильные двигатели. Что представляет из себя вентильный двигатель? Вентильный двигатель — это подвид двигателя постоянного тока, но у него нет щеточно-коллекторного узла. То есть там нечему изнашиваться, кроме подшипников. В таких вентильных двигателях положение ротора определяется с помощью датчиков Холла.
Давайте рассмотрим, из чего состоит мотор-колесо редукторного типа. 
Как и в любом двигателе, здесь мы можем увидеть ротор и статор. Статор нашего двигателя состоит из сильных неодимовых магнитов, а ротор из медной обмотки.
С другой стороны такого двигателя можно увидеть редукторный механизм, состоящий из трех шестеренок, которые сделаны из твердого пластика
Они вставляются в корзинку двигателя и сцепляются с ней при езде.
Очень часто можно услышать, что пластиковые шестеренки производители ставят специально, чтобы ваш двигатель как можно быстрее сломался, и вы побежали покупать новый. Все это голимый бред. Пластиковые шестеренки при езде очень слабо шумят, в отличие от железных, и их вес намного меньше.
Вашему вниманию, интересная статья про заряд протона .
Если не рвать с места и не кататься как угорелый, то таких пластиковых шестеренок хватает на 9 000-10 000 км пробега. Стоит весь комплект таких шестеренок в сборе около 1000 рублей на момент написания статьи.
Плюсы редукторных мотор-колес
маленькие габариты
хорошая тяга
свободный накат (газанули и едем по инерции)
приемлемая цена
велосипеды с такими мотор-колесами очень комфортны для езды по густонаселенному городу
Минусы редукторных мотор-колес
износ пластиковых шестеренок
максимальная скорость не боле 40 км/ч
Мотор-колеса с прямым приводом
Такие мотор-колеса можно сразу узнать по большим габаритам двигателя в ободе колеса. Их движки намного меньше в ширину, чем двигатели редукторных мотор-колес, но в диаметре они раза в два, а то и в три больше. Все зависит от мощности.
Самое главное отличие от их собратьев — это то, что они не имеют редуктора, состоящего из шестеренок и корзины. Крутящий момент передается сразу напрямую.
Статор, как и в редукторном мотор-колесе, состоит из неодимовых магнитов, а ротор из медной обмотки.
Плюсы мотор-колес с прямым приводом
надежность, так как не имеют пластиковых шестеренок
можно выжать хорошую мощность
мотор-колеса такого типа скоростные, так как крутящий момент передается напрямую
проще в обслуживании
Минусы мотор-колес с прямым приводом
стоят дороже, чем редукторные двигатели
плохо тащат на малых скоростях и в горку, так как имеют слабый момент на низких скоростях
имеют большие габариты, в отличие от своих собратьев
имеют бОльший вес
требуют бОльшее напряжение и мощный контроллер
Виды двигателей для мотор-колес
Двигатели для мотор колес различают трех видов:
- переднее мотор-колесо (front-motor)
- заднее мотор колесо под трещотку (rear-thered motor)
- заднее мотор-колесо под кассету (rear-cassette)
Переднее мотор-колесо
Самое простое в установке — это мотор колесо на переднюю вилку велосипеда. Купил — поставил — забыл.
Его ширина 10 см. Такой двигатель подходит почти под все передние вилки велосипедов. Но перед покупкой все равно измерьте расстояние между дропаутами своего велосипеда.
Двигатель под трещотку
Двигатель под трещетку устанавливается на заднее колесо велосипеда.
Отличительная особенность таких двигателей — это резьба на одной из сторон двигателя
То есть по сути ширина такого двигателя заменяет втулку под трещотку на вашем велосипеде, где также можно увидеть резьбу:
Двигатель под кассету
Если на вашем велосипеде на задней оси стоит втулка под кассету
то вам надо также покупать двигатель под кассету, чтобы уже не покупать новый блок звезд.
Для того, чтобы быстро узнать, какой двигатель вам требуется, чтобы не покупать новый блок звезд, вот ссылочка на хорошую статью.
Что по брендам?
В настоящее время почти все мотор-колеса производятся в Китае. Судя по отзывам в интернете, очень ценятся двигатели фирмы Bafang
На второе место я бы поставил двигатели MXUS
Эти два бренда чуть дороже, чем их собратья. Хотя, двигатели других китайских производителей тоже очень качественные и надежные. Переплачивать или нет, решать вам.
Контроллер и периферия
Контроллер
Контроллер выполняет функцию управления мотор-колесом. То есть, грубо говоря, это мозг электровелосипеда. Самый простой контроллер выглядит вот так:
Как вы видите, он имеет множество проводов. «Почему их так много?» — спросите вы. Да все потому, что контроллеру надо отслеживать разные сигналы и подавать питание на мотор-колесо согласно тому, какой режим езды используется в данный момент.
Тормозные ручки
К контроллеру цепляются провода с тормозных ручек, чтобы можно было отключать питание на мотор-колесо при торможении.
Ручка газа
Как же регулировать скорость вращения двигателя мотор-колеса? Для этого используется ручка газа. Она может быть в виде простого рычажка, где сильное нажатие на рычажок вызывает более быстрое вращение мотор-колеса
Либо уже более продвинутый вариант, в виде мотоциклетной ручки газа
Второй вариант, конечно, предпочтительнее.
Если нет желания тратиться на полноценный дисплей (о нем ниже), то комбинированный вариант с замком зажигания и индикатором разряда батареи будет для вас лучшим решением
Дисплей для электровелосипеда
Дисплей состояния электровелосипеда в зависимости от модели может показывать текущую скорость, пробег, время, заряд батареи, переключать различные режимы и так далее. Некоторые имеют функцию круиз-контроля и даже могут подключаться через блютус в смартфону. Выглядят они всяко разно и также цепляются к контроллеру через соответствующий разъем.
Самые простые и дешевые выглядят примерно вот так:
Чуть подороже уже имеют черно-белый жидкокристаллический дисплей
Ну а самые крутые модели уже имеют полноценный цветной ЖК-дисплей и даже блютус для контроля состояния вашего велосипеда через смартфон.
PAS-датчик
Также к контроллеру цепляется еще и система PAS, которая с английского расшифровывается как P edal A ssistent S ystem. Если дословно, то получается «система ассистирования педалями». Она вставляется в переднюю каретку велосипеда. С помощью этого режима можно ездить на педалях, но вам также будет помогать и двигатель, который будет как-бы подталкивать ваше вращение педалями. То есть это своего рода экзоскелет, который добавляет мощность в ваши движения. Поэтому, кому все-таки хочется покрутить педали, но не хочется надрываться — для них эта функция будет очень кстати.
Батарея для электровелосипеда
Батареи для электротранспорта пока что являются самым большим камнем преткновения в развитии электротранспорта во всем мире.
Ячейки для батареи
Отдельно хочется поговорить о батарее для электровелосипеда, так как емкая качественная батарея — это более половины стоимости всего комплекта электровелосипеда, да и вообще, электротранспорта в целом. В настоящее время среди электробайкеров применяются в основном два типа батарей.
Литий-ионные аккумуляторы формата 18650
Пока что самый бюджетный вариант — это батареи на li-ion аккумуляторах формата 18650.
Для того, чтобы их собрать в одну большую батарею, нам надо определиться, на сколько вольт рассчитан наш контроллер и двигатель. В основном собирают или продают готовые батареи на 36 или 48 Вольт. Реже на 60 Вольт. Для того, чтобы получить приемлемую силу тока и напряжения, используют последовательно-параллельное соединение .
На момент написания этой статьи стоимость одного литий-ионного аккумулятора 18650 составляет в среднем 100-120 рублей за штуку, в зависимости от емкости. Купить , как обычно, лучше всего у китайцев.
NMC-пакеты
Также набирают большую популярность так называемые LiNMC пакеты (LiNiMnCoO2). Сочетание лития, никеля, марганца и кобальта оказалось очень удачным. В результате появился аккумулятор, который обладает отличной энергоемкостью и может выдавать в нагрузку ток, в разы превышающий его емкость.
К примеру, если емкость одного такого пакета NMC составляет 40 А*ч, то максимальный ток разряда такого пакета может составлять 2С, то есть в два раза больше, чем емкость такого пакета, то есть в нашем случае это 80 Ампер! А пиковый ток разряда может достигать даже 3С, то есть ток, который в 3 раза превышает емкость пакета. В нашем случае это 3*40=120 Ампер!
Также количество циклов заряд-разряд раза в 4 больше, чем у литий-ионных аккумуляторов 18650. Если батарею на 18650 можно перезаряжать 500-600 раз, то NMC можно перезаряжать более 2000 раз.
Кстати такие NMC пакеты менее пожароопасны, по сравнению с аккумуляторами 18650. На данный момент цена одного такого пакета на 40 А*ч составляет около 2000 рублей.
Отличное видео про NMC-пакеты сделали ребята из канала Multi Green:
Что же выгоднее?
Литий-ионный аккумулятор на 2600 mА*ч (2,6 А*ч) стоит около 100 рублей за штуку. Чтобы собрать батарею на 36 Вольт емкость в 40 А*ч нам понадобятся 150 аккумуляторов, то есть в сумме 15 000 рублей.
Батарея на NMC пакетах на 40 А*ч будет при стоимости 2000 рублей за пакет будет стоить 20 000 рублей. То есть дороже на 5000 рублей.
Но теперь давайте прикинем вес. Если один аккумулятор 18650 весит 50 грамм, то 150 банок будут весить 7,5 кг. Один NMC пакет весит 850 грамм, следовательно сборка всей батареи на NMC будет весить 8,5 кг. Плюс-минус 1 кг, думаю, не будет иметь значение.
Давайте сравним габаритные размеры:
10 пакетов будет объемом в 5 000 см 3
Габариты аккумулятора 18650 ( в мм )
Если комплектовать банки, как ниже на фото, то здесь получается 5 200см 3 .
Вывод?
Как мы видим, NMC пакеты хоть и немного дороже, но обладают также и существенными плюсами. Это пожаробезопасность, большее количество циклов заряд-разряд почти в 3-4 раза, а также прекрасный выдаваемый ток, который позволит хорошенько «газануть» при старте (если, конечно, позволит контроллер и BMS-модуль).
Для начинающих электровелосипедистов я бы все равно порекомендовал собирать батарею на 18650 аккумуляторах. Это будет и дешевле и проще. Мне моя батарея в 36В и емкостью в 10,4А*ч обошлась вместе с BMS (о нем ниже) в районе 5000 рублей на момент написания статьи.
BMS модуль
Дело в том, что для того, чтобы управлять зарядом, предохранять от короткого замыкания и управлять силой выдаваемого тока такой батарее надо иметь плату BMS ( B attery M anagment S ystem).
Самые простые BMS выглядят вот так:
Чуть получше и дороже выглядит вот так:
10S 36V на BMS говорит нам о том, что эта BMS рассчитана для 10 аккумуляторов, включенных последовательно. Если на каждом аккумуляторе будет по 3,6 В, следовательно, 10х3,6=36 Вольт что и написано на самой BMS.
Discharge current – ток разрядки, то есть максимальный выдаваемый ток
Charge current – ток зарядки, то есть максимальный ток заряда
Внутри такой платы имеется все, чтобы полностью управлять батареей.
Схемы подключения таких BMS выглядят примерно вот так:
Как вы видите, у нас BMS вроде как должна заряжать только 10 банок в ряд. Но в нашей самопальной батарее их 40. Что же делать? Почему бы вместо одной банки не поставить в параллель 4 банки и не обмануть BMS?
Получается, схема с BMS 10s4p под плату с BMS будет выглядеть вот так:
В сообществе электронщиков и самоделкиных такая батарея называется 10S4P . Расшифровывается очень просто:
S – s erial – с англ. – последовательный.
P – p arallel – параллельный.
В нашем случае 10 аккумуляторов последовательно и 4 в параллель – 10S4P. Все до боли просто)
А вот выглядит моя самопальная батарея 10S4P для электровелосипеда пока что без модуля BMS.
В следующей статье покажу, как правильно подключать и собрать батарею с BMS модулем и как все это работает.
Выводы по батареям
Качественная батарея в электровелосипеде — это почти половина стоимости электрокомплекта. Думаю, всем понятно, что чем больше емкость и напряжение батареи, тем дальше сможет проехать электробайк. В среднем батарея на 36В 10Ач на 350 Ваттный двигатель дает запас хода в 20-25 км при умеренной езде. Следовательно, чем больше емкость, тем дальше можно проехать. Ресурс батареи на ячейках 18650 — это 500-600 циклов заряд-разряд. На практике итого меньше. Пусть будет 500. Следовательно, ресурс одной батареи на 36В 10Ач будет 10 000-12 000 км, что в принципе тоже неплохо.
Полная зарядка батареи на 36 В 10 Ач стоит примерно 1,5-2 рубля, в зависимости у кого какие тарифы. Можно сказать, почти бесплатно)
Где купить электровелосипед?
Давайте начнем с цен. Простой комплект на 350-500 Ватт вам обойдется в 15 000-20 000 рублей на момент написания статьи, и это без батареи!
Батарею придется собирать самостоятельно, либо покупать. Готовые батареи на Али выглядят примерно так:
Также на Али можно встретить самопальные готовые батареи, но судя по отзывам, их емкость не совпадает с заявленной и чаще всего бывает меньше.
Можете ознакомиться по этой ссылке .
Все покупные батареив корпусе устанавливаются на раму без проблем.
Вот так выглядят велосипеды с покупным аккумулятором
Если собирать батарею самому, то здесь придется покупать аккумуляторы li-ion либо пакеты NMС. Начинающим рекомендую li-ion аккумуляторы формата 18650. Но для того, чтобы собрать полноценную батарею и повесить ее на раму, здесь нельзя обойтись без BMS модуля, который также надо будет приобрести.
Очень качественные BMS модули, как на картинке выше, можно посмотреть здесь . Ни в коем случае не берите дешевые BMS!
А куда вы будете вешать вашу батарею? Приматывать на скотч?) Поэтому, надо будет позаботиться о сумочке под батарею.
Если батарея слишком большая, то здесь как нельзя кстати подойдет большая треугольная сумка под раму
Устанавливается она в треугольные рамы. Я брал тут .
Итого, чтобы собрать простую батарею на 36В 10 Ач и купить сумку для нее, уйдет еще 7-8 тысяч рублей. Только комплект для электровелосипеда обойдется вам в 25-30 тысяч рублей.
После сборки своего первого электровелосипеда, я понял, что лучше все-таки надо было брать готовый комплект или вообще готовый электровелосипед. Это действительно получается и дешевле и проще.
Если новый хороший велосипед стоит от 20 000 рублей, а средний комплект с батареей 25 000 рублей, то весь ваш электровелосипед будет стоит за 45 000 рублей, это еще не учитывая, сколько нервов вы потратите на его сборку.
Если бы я знал о существовании готовых электровелосипедов, то присмотрелся бы к этому:
Ознакомиться можно по этой ссылке .
Усилители дропаутов на задней вилке уже идут в комлекте:
Да, дешевенькая рама и все такое. Но давайте взглянем правде в глаза. Если вы будете весь день кататься на электротяге, что здесь будет изнашиваться? Цепь? Задняя или передняя каретка? Педали? Думаю, бешеный износ будет только у задней покрышки и у передней вилки.
Кому не терпится покататься на мощном фэтбайке, то можете рассмотреть вот такой вариант по этой ссылке . 
Ну и для тех, кто желает повозиться своими ручками и электрифицировать свой велосипед, то можете рассмотреть готовые комплекты. Если ваш карман не особо пухнет от денег, то проще будет взять какой-нибудь комплект без аккумулятора Ватт на 350-500 бренда MXUS
Ознакомиться можно здесь .
Комплект с батареей и с двигателем от 500 и до 750 Ватт вам обойдется от 27 000 и до 33 000 рублей.
Ознакомиться можно здесь .
Для тех, кто желает гонять, как на электроскутере, можно взять комплект с киловаттным движком и мощной батареей. Смотрим тут .
Ну и для тех, кто желает гонять как на мотоцикле, можно присмотреться к комплектам с движками 1 кВт и более. Смотрим вот здесь .
Не забываем про усилители дропаутов, иначе ваше колесо вырвет заднюю вилку и сломает раму.
Смотрим и выбираем здесь . Лучше скинуть фотографии задних дропаутов своего велосипеда продавцу, а он вам их правильно подберет.
Выводы по электровелосипедам
Статья получилась длинной, но главная мысль все-таки не была озвучена: стоит ли покупать электротранспорт и есть ли у него будущее? Топовый комплект на электробайк стоит 30-35 тысяч рублей. Да еще и сам велосипед тысяч 20-30. Итого, хороший электробайк выйдет по цене в 50-60 тысяч рублей.
Сам я живу в Удмуртии. Последние лет десять у нас лета как-бы толком то и не было. Были в основном дожди, а иногда светило солнышко. Кататься на велосипеде можно с мая по октябрь. То есть, грубо говоря, 5 месяцев или 150 дней. Из них солнечных дней половина, то есть 70-80 дней. Вы ведь не собираетесь кататься в дождик, а тем более зимой, так ведь?)
Что получается в итоге? С развлекательной точки зрения электровелосипед — это супер! Незабываемые ощущения! Но вот как быть с экономической точки зрения? Если даже ездить на работу на электробайке, то в моих широтах я успею покататься только 70-80 дней от силы. В остальное время мой байк будет стоять в прихожей или на балконе. Мой проездной до работы стоит 1000 рублей в месяц, и я могу кататься на общественном транспорте в любую погоду. Куда-то надо срочно в определенное место? Для этого есть Яндекс.Такси, где средний чек выходит на 150 рублей по городу. Так когда же окупится мой крутой электровелосипед?
Да, где-нибудь в Краснодраском крае или в странах близ экватора — это будет лучшее и дешевое средство передвижения, но не в наших широтах.
Ты реально дошел до конца статьи ? Тогда тебе будет в тему интересные электронные схемы почитать. Спасибо!
