Мощный недорогой электровелосипед своими руками
Однажды, еще будучи обычным деревенским школьником, в автомобильном журнале я увидел небольшую заметку о электровелосипеде, построенным каким-то иностранным энтузиастом, и который умел разгоняться до 40 км/ч и имел запас хода в 70 километров. После этой небольшой заметки я бросил безуспешные попытки завести старый двигатель от бензопилы Дружба и понял, что будущее наступило. На дворе было начало двухтысячных.
Потом была учеба в ВУЗе, и первая постоянная работа. Работа была не ахти какая, 4-хдневка сменялась трехдневкой, времени было много, а денег мало, и мысли потихоньку снова возвращались к идее построить электровелосипед. Интернет был мне не так доступен как сейчас, да и он, интернет, не был завален таким количеством информации по самодельному и не очень самодельному электротранспорту, не было такого количества всевозможных комплектующих. И в голове рождались сумасшедшие идеи и фантастические конструкции из болгарок, электрорубанков, стартеров… Помню даже была идея разместить на ободе неодимовые магниты, а на перьях с двух сторон от колеса электромагниты.
Невоплощенная мысль то забывалась, то разгоралась с новой силой, но потребовалось еще лет 10 для того, чтобы она начала превращаться в реальность.
Я не пошел стандартным для многих путем — купить готовый набор и установить его на велосипед. Во-первых, потому, что не готов был тратить значительные суммы на покупку комплекта, а во-вторых, это бы точно не удовлетворило жажды конструирования и созидания. Вообще, я изначально поставил цель построить велосипед мощностью под 1 кВт с бюджетом 10 000р. Вполне амбициозная цель.
Итак, на тот момент у меня уже был «горный» велосипед Forward Sporting 103, тяжелый, стальной, с зубастым протектором, он хорошо ехал по любому бездорожью, даже по булыжникам на обочине трассы, но очень плохо ездил по гладкому асфальту, издавая почти самолетное жужжание, нарастающее с ростом скорости, протектор покрышек очень быстро съедал накат. Но он верой и правдой служит уже больше 10 лет. Конечно, это идеальный вариант для электрификации).
Из одного полезного сайта про электротранспорт узнал, что автомобильный генератор, оказывается, прекрасно работает в режиме мотора с дешевыми китайскими контроллерами для мотор-колес. В гараже как раз валялся генератор на 80 ампер от вазовской классики. Карты сошлись, старая мечта вспыхнула с новой силой, и я понял, что пора!
Тут же с одного китайского интернет-магазина были заказаны:
- Аккумуляторы 18650 – 2.6 а*ч, 40 шт
- Плата балансировки и защиты – 1шт
- Бессенсорный контроллер для электросамокатов на 1 квт номинальной мощности
- Вольт-, ампер-, ваттметр с вынесенным шунтом
- DC-DC преобразователь, умеющий делать из 60вольт 12
На местном базаре были куплены:
- Трещотка (вместе с задней осью)
- Цепь велосипедная
- Звездочка на 10 зубов от веломотора F50
В гараже были найдены звездочка от велосипеда передняя – на 48 зубов, задняя на 22 зуба, куски прямоугольных труб, болты, гайки, провода, изолента и прочая мелочь.
Изначально было решено пожертвовать рекуперацией в пользу сохранения наката и легкого педального хода, считаю эту функцию более полезной в плане увеличения пробега. Передняя звездочка от советского велосипеда теперь стала задней звездой электробайка. Левый фривил не нашел, поэтому обычная правая трещетка была переделана на левое вращение – с помощью бормашинки и алмазной шарошки были переделаны посадочные места собачек, а сами собачки развернуты в другую сторону.
Корпус трещотки немного расточен для посадки на левую сторону колеса, туда, где барабан колеса выходит за пределы фланца. У многих велосипедов без дисковых тормозов там достаточно места для установки такого самодельного фривила. У 48 зубовой звездочки была отрезана педаль, и средняя часть была выпилена болгаркой. Звезда соединена с трещоткой винтами с гайками. Вся эта конструкция крепится к колесу как задняя звездочка любого бензодырчика – длинными болтами через спицы и резиновые прокладки, изнутри в межспицевое пространство колеса вставляются полушайбы и все сжимается, крепко обхватывая с двух сторон фланец колеса.
На вал генератора нужно установить звездочку на 10 зубов, для этого я приварил ее к гайке, которая раньше крепила шкив генератора. Гайка навинчивается на вал генератора, и сверлится насквозь вместе с валом и в получившееся отверстие вставляется длинный винт м6 с гайкой на конце.
Звездочки от веломотора пришлось немного обточить бормашиной – их зубья расчитаны на более широкую цепь.
Передаточного отношения 10/48 не хватит для резвого старта, будет чрезмерное потребление энергии, я это на тот момент уже прекрасно понимал. Требуется повысить передаточное число. Готового редуктора я не нашел, различные решения на основе редукторов дрелей/болгарок отмел сразу, хоть и мощности они передают сопоставимые, но эти мощности получаются за счет высоких оборотов, мне же требовалось передавать большой крутящий момент при сравнительно низких — до 3 тыс. в минуту – оборотах.
Поэтому было решено сделать промежуточный вал.
Изначально планируемая компоновка с мотором над задним колесом была отметена. Не хотелось терять возможность возить какой-нибудь багаж, ну или закрепить там детское кресло. Нужно было разместить все в треугольнике рамы. После многочисленных примерок была изготовлена рама для двигателя и промежуточного вала.
Промежуточный вал, изготовленный из строительной шпильки, вращается в двух подшипниках, и передает вращение с правой стороны рамы на левую. Звездочки крепятся так же как на валу мотора – они приварены к гайкам, зашплинтованным на валу винтами м6.
Общее передаточное число получилось 10.56. На этом с механической частью пожалуй все.
Батарея имеет конфигурацию 13S3P- 48 вольт и емкость 7.8а*ч, собрана из 39 банок 18650.
Банки спаяны паяльником 60 вт кратковременными касаниями. В процессе одна банка зашипела – то ли перегрел, то ли в газовый клапан попала паяльная кислота, благо акумов было 40 штук, а потребовалось 39.
Электрическая часть отличается от классического электровелосипеда необходимостью постоянного питания якоря генератора — ведь мой мотор, в отличие от готового мотор-колеса, не имеет постоянных магнитов. Задачу понижения батарейного напряжения до требуемого якорю, выполняет понижающий DC-DC преобразователь, который переваривает до 60 вольт входного и выдает регулируемое выходное напряжение.
В остальном ничего необычного – батарея, контроллер, ручка газа в виде переменного резистора даже пока без возврата в исходное положение)…. Китайский ваттметр с синей подсветкой в качестве бортового компьютера для контроля разряда батареи….
Но, несмотря на то, что это все больше похоже на самоходную бомбу, это поехало, и поехало весьма неплохо. С моим весом 75 кг в первую выездку удалось разогнаться до 37,7км/ч. Ускорение получилось весьма резвое, максималка тоже устраивает. Запас хода получился небольшой — в смешанном цикле с резвыми разгонами до максималки и ездой внатяг с небольшой скоростью вокруг гаража удалось выжать 10 км без помощи педалями, впрочем для батареи это был только первый цикл заряд – разряд. Ваттметр показал 350 с чем то ватт-часов, и напряжение 40 вольт в конце цикла.
Какие выявились недостатки? Ясно, что все провода надо собрать в жгуты, это пока еще только стенд для ходовых испытаний. Цепь в первичной передаче весьма шумит, требует натяжителя-успокоителя, но скорее всего буду переделывать на зубчатый ремень. Нужна ручка газа – в планах сделать в виде курка, с концевиком, запитывающим якорь только в момент нажатия. И целого отдельного исследования требует возможность регулирования мотора током якоря — это второй канал управления двигателем. Да, у моего двигателя нет постоянных магнитов, зато есть электромагнит, индукцию которого мы можем менять в широких пределах. Преимущество ли это? Не знаю. Ведь якорь требует дополнительной электрической мощности 30-50 вт. Зато, не меняя передаточного числа механической трансмиссии, мы можем менять характеристику мотора в широчайших пределах. Повышение тока на якоре снижает обороты, но повышает крутящий момент, понижение же — наоборот, повышает обороты, но понижает момент. Может быть, получится оптимально настроить его под свою конфигурацию «железа»? Или как вариант вывести регулятор на руль и получить этакую электронную коробку передач – на разгоне и на подъемах повышать тягу, а на прямых участках и больших скоростях повышать обороты, таким образом выжимая из своей конфигурации максимум. У кого есть мысли, как можно всесторонне исследовать эту тему? Сейчас думаю над методологией.
Немного о зарядном устройстве. Моя батарея требует зарядного напряжения 54 в при токе до 3 ампер. Для зарядки был приобретен регулируемый повышающий DC-DC преобразователь – вход от 12 до 50 вольт, выход от 12 до 60.
Ему на вход подается 12 вольт выпрямленного напряжения от блока питания для светодиодных лент. Этот блок питания может выдавать до 12 ампер. Все собрано в корпусе из фанеры, сделанном на самодельном лазерном резаке, снабжено регуляторами тока и напряжения и вольтамперметром. В корпусе установлены два кулера – один работает на вход, другой на выход воздуха, таким образом, наиболее горячие части (радиаторы) обоих электронных блоков постоянно обдуваются. Зарядное устройство используется также для периодической подзарядки автомобильного аккумулятора. Весьма полезная в хозяйстве вещь получилась!
Доволен ли я результатом – более чем! Ведь при таких характеристиках удалось получить работоспособный аппарат с неплохими характеристиками с бюджетом меньше 10 000р!
Подобной компоновки я нигде на просторах интернета не встречал. Но она дает возможность каждому самодельщику за совсем небольшие деньги получить вполне неплохой электротранспорт, превосходящий по характеристикам, как мне кажется, многие серийные образцы, прикоснуться к этому увлекательному и, безусловно, прогрессивному направлению развития техники, получить радость творчества и незабываемое ощущение от езды на электротяге…
Источник
Простая переделка велосипеда в электробайк (24В/350 Ватт)
Если велосипед является вашим верным другом, вы ездите на нем на работу, на дачу и дальние дистанции в целом, то наверняка задавались вопросом, как бы установить на него двигатель. Конечно, спорт спортом, но часто спорт несовместим с бытовыми делами. Проще всего моторизировать велосипед, установив на него электродвигатель. Так он будет бесшумным, он не будет вонять бензином, а еще вы запросто сможете его заряжать прямо в квартире, а для частного дома это вообще находка. На электродвигателе можно вполне ездить по городу, не привлекая внимание дорожно-патрульной службы. Да и к электромобилю вряд ли будут претензии, если сравнивать с бензиновым двигателем.
В этой инструкции мы рассмотрим, как можно просто установить двигатель на велосипед.
Один автор придумал, как можно установить двигатель на велосипед, не внося в его конструкцию существенные изменения. Суть заключается в том, что крутящий момент от двигателя тут передается не на колесо, а прямо на ось с педалями. То есть, устанавливая такой двигатель, вы фактически заменяете им свои ноги. Если вдруг аккумулятор разрядится, вы можете продолжить движение на велосипеде, используя свои ноги, а еще вы при этом зарядите аккумуляторы и сможете еще проехать некоторое расстояние. При желании вы можете прилагать лишь половину усилий, а половину возложить на двигатель, тем самым существенно экономя заряд. Итак, рассмотрим более подробно, как же изготовить такой велосипед.
Материалы и инструменты, которые использовались автором:
Список материалов:
— ручка и контроллер для управления оборотами двигателя;
— два аккумулятора на 12В;
— провода;
— двигатель на 24В/350Ватт с редуктором 400RPM ;
— пластиковые стяжки;
— болты и стальные пружины;
— резина от автомобильной камеры;
— цепная передача (звездочки и цепь);
— двусторонний скотч.
Из Китая можно заказать готовый комплект для переделки велосипеда на электровелосипед.
Список инструментов:
— тиски;
— напильники, отвертки, гаечные ключи;
— молоток;
— сварочный аппарат;
— болгарка.
Процесс изготовления самоделки:
Шаг первый. Электрическая схема
Электрическая схема состоит из ручки управления оборотами, контроллера, аккумуляторов, зарядного гнезда, а также двигателя. Благодаря такой схеме вы сможете безопасно ездить на велосипеде, плавно управляя оборотами моторчика. Помимо этого такой режим позволит существенно экономить заряд, чем, если бы моторчик включался напрямую.
Крутящий момент от двигателя передается прямо на ведущую ось с педалями, все это благодаря редуктору, который установлен на двигателе. При желании вы сможете снять или обрезать шатуны с велосипеда и превратить его в сугубо электрический байк.
Шаг второй. Переделка ведущей звездочки
У автора была ведущая звездочка со шлицами, она не подходила к валу редуктора. Чтобы решить эту проблему, он зажал звездочку в тисках и расточил в ней отверстие напильниками. Фиксируется звездочка шпонкой, поэтому под нее в звездочке будет нужно тоже проточить канавку напильником. Ну а далее устанавливаем звездочку, затягиваем ее гайкой на валу, подложив шайбу.
Вместо цепной передачи тут бы было хорошо использовать ременную. Она более безопасна и более вынослива. Еще для передачи очень хорошо бы установить защитный щиток, иначе, если штанину зажует цепью, все может закончиться травмами.
Шаг четвертый. Устанавливаем двигатель
Двигатель устанавливается очень просто, путем двух хомутов. Подыщите четыре болта для кронштейна двигателя подходящей длинны. Далее вам понадобится две стальные пластины, в них на концах сверлим отверстия по диаметру болтов.
Чтобы двигатель не царапал раму и не скользил, обязательно подложите под опору и пластины резиновые прокладки. Их можно сделать своими руками, автор их вырезал из автомобильной камеры.
Ну а далее устанавливаем двигатель на раме, при затягивании болтов пластины выгнуться по профилю рамы, и будут надежно его удерживать. Автор также приспособил дополнительный упор для двигателя, чтобы он не съезжал назад и не ослаблял цепь. Такой упор делаем из доски подходящей толщины, приклеив к двум ее сторонам резину. Крепим упор, используя пластиковые хомуты. В завершении натяните цепь и хорошо затяните фиксирующие болты.
Шаг пятый. Установка аккумуляторов и электроники
Для питания велосипеда будет нужно напряжение в 24 В. Чтобы его получить, понадобится последовательно соединить два аккумулятора по 12В. Автор располагает аккумуляторы на раме. Крепим их дедовским методом – хорошенько обмотав изолентой. Между собой автор скрепил аккумулятор двусторонней клейкой лентой.
Важно понимать, что автор никак не защитил элементы велосипеда от пыли и дождя, что самое главное. Вероятно, в его месте жительства дожди бывают редко, для наших же условий всю электронику, включая двигатель, нужно спрятать под защитный чехол.
Теперь вам нужно установить контроллер оборотов. Автор крепит его на аккумуляторах, используя двустороннюю клейкую ленту. На контактах аккумулятора срежьте изоленту и установите перемычку между двумя аккумуляторами, чтобы подучить 24В. Ну а далее подключаем проводку согласно схеме. Все места пайки изолируем термоусадкой, провода крепим на раме с помощью пластиковых хомутов. Не забудьте также установить гнездо для зарядки аккумуляторов. Для зарядки будет нужен источник питания не ниже 24В постоянного тока.
Шаг шестой. Тестирование!
Самоделку, наконец, можно тестировать! На своем детище пробует прокатиться сам автор. Он демонстрирует потенциал, закинув ноги на раму. Велосипед идет довольно быстро, правда, неизвестно, насколько хватает заряда аккумуляторов. АКБ тут использовались довольно слабые и при этом громоздкие, далеко на них уехать вряд ли получится. Можно использовать старые ячейки от батарей ноутбуков, они компактные, имеют большую емкость. Правда, для них обязательно понадобится контроллер зарядки и разряда, так как они теряют емкость при выходе напряжения за пороговые значения. Но вся эта электроника стоит копейки.
Большое преимущество конструкции в том, что тут работают все передачи, а на горном велосипеде их обычно 21, а то и все 34. Это позволит заехать практически на любую горку и разгоняться до существенных скоростей, двигаясь по прямой. Единственный недостаток конструкции в том, что некуда ставить ноги. Но можно установить на раме велосипеда подножки ради такого дела или вовсе убрать шатуны. Однако если аккумуляторы разрядятся или что-то поломается, вам без педалей придется идти пешком.
На этом проект можно считать оконченным и весьма успешным. Надеюсь, самоделка вам понравилась, и вы нашли для себя что-то новое. Удачи и творческих вдохновений, если вдруг захотите повторить. Не забывайте делиться своими самоделками и мыслями с нами!
Источник