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
    image
    • 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 тормоза
    Для 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.

    image

    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.
    REG.RU
    68.70
    Каждый день мы делаем Рунет лучше! Вы с нами?
    Share post

    Comments 50

      +6
      Очень интересная тема, спасибо. А не бывает комплектов с минимальным весом, чтобы 90% времени самостоятельно педалировать ножками, а в какую-нибудь горку крутую(или просто для сильного ускорения) электромотор аккомпанировал бы ногам?
      Лично мне кажется, что в ваших монстрах от идеи велосипеда почти ничего не осталось.
        +1
        Конечно, такие есть и их легко купить. В отличие от более мощных. Но стоит один раз попробовать последние, чтобы навсегда «подсесть». Через описание это не передаётся, только через личные ощущения…
          +2
          Гуглите наборы Keyde, на electrotransport.ru в разделе коммерции их какое-то время привозили, не знаю как сейчас. Очень легкие наборы, именно для ассиста в горочки и не более. Батарейка помещается в бутылку и через крепление на раму.
        • UFO just landed and posted this here
          +1
          А выбранный мотор умеет работать в режиме генератора?
            +1
            Мда, мне тоже интересно — как насчет рекуперативного торможения? Правда не думаю, что процент возращенной электроэнергии будет существенно высок (20% возврата за счет рекуперации на ж/д, например, уже считается хорошо)
              +1
              Еще и торможение станет эффективнее. При этом уменьшится вероятность проскальзывания.
                +3
                Торможение будет эффективнее, но нужна хорошая система управления, ибо рекуперация возможна при угловой скорости вала двигателя выше скорости идеального холостого хода, и по мере снижения скорости надо снижать и напряжение на якоре двигателя
                  +2
                  Был у меня электросамокат с рекуперативным торможением. Кратко — крайне неприятное торможение. Двухступенчатое усилие без плавного дозирования, слабая ступенька уже достаточно резко осаживала, что было просто некомфортно. Конечно, производитель мог бы постараться и сделать побольше ступенек, но возможно есть технические ограничения и главное — цена.
                  Наигрался, продал и езжу на обычном велосипеде. А по дорогам — на мотоцикле в шлеме, защите и с правами.
              • UFO just landed and posted this here
                  +1
                  Про КПД не забывайте, вечного двигателя не бывает.
                  • UFO just landed and posted this here
                    +1
                    Мечты ))
                    Я вот мечтаю о генераторе Тесла, жаль нигде не продают ))
                    • UFO just landed and posted this here
                    +2
                    От рекуперации в плане экономии энергии есть толк разве что в горной местности, если едешь полчаса на спуске, можно сэкономить колодки и запасти энергии.
                    В обычном городском режиме эксплуатации энергетический профит от рекуперации не превышает 2-3%.
                    Так что это в основном для экономии колодок, если нужно заранее плавно затормозить.
                      +1
                      В городских условиях рекуперация бесполезна чуть менее, чем полностью.
                      +1
                      В ките используется механически доработанный и форсированный редукторник. Он лучше тянет на низах, легче, нет сопротивления качению из за фривила. DD только на экспериментальных тяжёлых байках, которые и без того тяжелы (50-60 кг. с сборе).
                        +1
                        А посоветуйте недорогую ДД-ху. Будет использоваться как велотренажер/велогенератор.
                          +1
                          Да любую на 1 кВт. Больше вряд ли ногами выжмешь ))
                          Например electronbikes.ru/catalog/hub_motors/E0009/
                            0
                            Если батарейки заряжать на велотренажере, то сойдет и ДД.
                            А если просто тренажер, то надо воздушную турбину крутить вместо ДД, у нее нет проблем с отводом мощности и перегревом.
                        +3
                        Прикольно конечно, но я велосипед люблю за то что там двигатель это я. :) и батарея тоже я :)
                          +1
                          Ну в мощном электровелосипеде от велосипеда, скажем так, одно название, внешний вид и вело-комплектующие. Фактически это совершенно другой вид транспорта, несущий совершенно другие ценности.
                          Их нельзя сравнивать напрямую.
                          Можно сравнивать, например, в конкретном в утилитарном ключе, например для поездок на работу на такое-то расстояние (быстрее, не нужно принимать душ и переодеваться, ехать можешь в любом состоянии усталости).
                            0
                            Но зачем ему тогда педали?
                              0
                              Почему тогда не купить готовый мопед?
                                +1
                                Причины вела в принципе раскрыты в статье.
                                Преимущества электровелосипеда:
                                — более маневренный
                                — можно ездить ВЕЗДЕ
                                — меньше внимания со стороны ГИБДД
                                — лёгкий, можно таскать через препятствия
                                — можно хранить дома / в офисе
                                — чрезвычайно низкая стоимость эксплуатации (3 копейки электричества на 1 км)
                                — можно ездить зимой

                                Недостатки:
                                — меньше запас хода на одной зарядке
                                — нужно время на зарядку
                                — соответственно, меньше подходит для междугородних путешествий (хотя, опять же, есть те, кто это делает habrahabr.ru/post/235033/ — путешествие 4000 км. по России на электричестве)
                                — нельзя (скажем, крайне проблематично) возить пассажиров и груз
                                  +1
                                  Езда везде и уклонение от внимания со стороны ГИБДД, честно говоря, будут плюсом только до момента, когда вас не толкнёт пешеход или оштрафуют. Вообще, такое транспортное средство вызывает вопрос о его легальности. Как участник движения (велосипедист и мотоциклист), мечтаю, чтобы права нужны были всем. Но это отдельная история…

                                  Манёвренность тоже вызывает сомнения. Я часто езжу на горном велосипеде. Манёвренность у него хорошая на низких скоростях. Выше 25-20 км/ч мотокрос мотоцикл гораздо манёвренее. На велосипеде при скорости 50км/ч вообще очень сложно круто повернуть, чтобы не разбиться. Торможение, снова же становится большой проблемой с велосипедом.

                                  Я бы добавил к недостаткам цену обслуживания и безопасность. Всё же конструкции горных велосипедов не предусматривают такой постоянной скорости. Элементарно может развалиться к чертям. Из личного опыта скажу, что улететь с горного велика даже на 35 км/ч, удовольствия не так много. Две сломанные руки и сотрясение врачи сочли огромным везением.
                            +2
                            > катание на скоростном бесшумном байке по пересечённой местности

                            ИМХО, только если есть на чем его до туда довести, ибо когда оно сядет (а оно 100% сядет) удовольствие исчезнет и начнутся мучения (зависит от рельефа, например, когда много возвышенностей даже на обычном (~14кг) не так то просто проехать хотя бы 100км, а уж про 25кг и говорить нечего). А вот в городе имеет право на жизнь в качестве индивидуального транспорта (правда велосипед то обычно берут чтобы крутить педали, а не тупо сидеть в седле).

                            > персональный транспорт будущего, который будет набирать популярность.

                            Скорее появятся (или уже появились?) компактные скутеры/мопеды без педалей и остальных лишних деталей (очевидно что они тут совершенно лишние).
                              +1
                              Компактные скутеры / мопеды как бы есть, но:
                              а) по характеристикам они НЕ лучше (тяжелее, мощность та же или меньше)
                              б) в отличие от велика они как бы сразу намекают на необходимость иметь на них права; а с великом де факто гораздо проще в этом плане
                                +1
                                Что до пересечённой местности — понятно что на 100 км не уедешь. Но в чём плюс велика — можно допедалить в случае чего, если батареи не хватило.
                                  +1
                                  Да-а, педали в этой конструкции становятся лишними. Электровелосипед это как переходное изделие между велосипедом и электроскутером. В автомобильной промышленности тоже вначале выпускали гибриды — с бенизиновым и электродвигателем. А сейчас перешли полностью на электро.
                                  0
                                  Велосипед хороший. Я бы купил.
                                  Только вот непонятно, почему в блоге REG.RU. А так да — действительно транспорт будующего :)
                                    +1
                                    Читай самое начало статьи )) Типа «наши таланты» ))
                                    0
                                    По поводу зимнего катания — было бы интересно иметь какой-нибудь спец. костюм с электро подогревом, от аккумулятора. Понимаю, что дальность поездки снизится, но думаю если до работы километров 5-10, можно будет добирается с комфортом. Даже в холодную погоду.
                                      +2
                                      Горнолыжная одежда + снегоходный шлем спасают в любую погоду.
                                        0
                                        Езжу зимой на веле (правда, обычном, не электро, но с шипованными покрышками). Правильная одежда всё решает. На руки — перчатки, на лицо — какую-нибудь балаклавку с защитными очками или горнолыжной маской. А тело при активном педалировании особо и не мёрзнет, скорее наоборот — если одеваюсь «по погоде для пешей ходьбы» и преодолеваю снежные заносы, то становится очень жарко.
                                          +1
                                          В том то и дело, что это на обычном. А если на электро? Для ленивых так сказать. У нас просто регион довольно прохладный, до -45. На машине ездить довольно накладно, на морозе расход довольно сильно возрастает + двигатель прогревать постоянно надо. Обычных велосипедистов я у нас зимой ни разу не видел — холодно. А вот если подогреться? Отец рассказывал о каком-то костюме советских времен, назывался «Пингвин», если мне не изменяет память, который работал от обычного аккумулятора. А тут аккумулятор всегда под рукой рамой.

                                          Отмечу, что здесь я рассматриваю велосипед не как спортивный снаряд и не как средство для получения удовольствия, а исключительно как альтернативное средство передвижения в зимний период, как для тех кто любит крутить педали, так и для тех не любит «лишних» физических нагрузок.
                                            +1
                                            Ну вот в Ростове тоже бывают сильные морозы, я ездил до -30. Я езжу в обычной городской зимней одежде, подходящей для такого мороза: джинсы с поддетыми под них трико, свитер, зимняя куртка, перчатки, ботинки. Ветер в лицо от движения на велосипеде делает необходимым дополнительно защиту глаз и лица (балаклавка и зимние велоочки или горнолыжная маска). Если кратко — не должно быть открытой кожи, иначе ветром открытый участок быстро отморозит. Если всё закрыто — то и не мёрзнешь. Конечно, я не говорю про поездки длительностью час и больше, в сильный мороз за длительное время и пешком можно успеть замёрзнуть.

                                            При этом если ехать по снегу — накат плохой, устаёшь и потеешь быстрее, чем летом, так что наоборот страдаешь не от холода, а от перегрева и приезжаешь мокрый.

                                            Если вложить денег, наверняка можно найти более удобную специализированную зимнюю спортивную одежду. Есть зимняя велоодежда, отводящая влагу.

                                            А в случае электромотора вообще должно быть хорошо в любой одежде: едешь и не потеешь, но если начал подмерзать — покрутил интенсивно педали и согрелся.

                                            Есть ещё такие нюансы при зимнем использовании вела в такой мороз.
                                            Гидравлические тормоза и вилка на таком морозе подмерзают и начинают работать плохо. Так что, возможно, для зимнего байка лучше поставить хорошую дисковую механику (Avid BB7, например).
                                            Потом, даже на шиповке не стоит лезть в замешанную автомобилями снежную кашу и колеи на проезжей части. В снежной каше запросто может бросить колесо в сторону и велосипедист падает под колёса автомобилей. Лучше уж небыстро, но безопасно по тротуару. Словом, думать головой и смотреть по обстоятельствам.
                                        +1
                                        Я немножко не понял по поводу моторов. Есть же револьта:
                                        www.revolt.org.il/rv-120/
                                        5kW, 15 в пике.
                                          0
                                          Ну да, есть. У нас он как раз лежит купленный для экспериментов.
                                            0
                                            Понял. А какой контроллер для экспериментов с ним используете?
                                            Обычные, которые используют на электровелах не подойдут — слишком сильные токи.
                                              +1
                                              Ну мощные велосипедные контроллеры то есть (Infineon, Kellys, Maxcontroller, Sabvoton), упираемся тут скорее не в их мощность, а скорее в ERPM (количество переключений фаз в минуту: количество оборотов вала в минуту умноженное на количество обмоток).
                                              Например с Infineon и Kellys упираемся в 40000 ERPM.
                                              А для модельных двигателей в интересующем режиме может потребоваться, скажем, 70000 ERPM.
                                              Так что используем велосипедный контроллер с достаточным ERPM (MaxController например) либо разогнанный контроллер (например, Kellys разгоняется до 100K ERPM).
                                              Либо авиамодельный контроллер, изначально предназначенный для таких двигателей.
                                              Но в этом случае с логикой, которой там не реализовано, например, поддержкой тормозов, нужно заморачиваться отдельно.
                                              Такую логику можно, например, реализовать через умный ваттметр типа Cycle Analyst.
                                          +1
                                          Очень интересная статья, спасибо.
                                          Интересно вот что: почему-то не осветили установку мотор-колеса в переднее колесо. Разве это не лучше задней установки? Ведь главный плюс — это лучшая проходимость по грязи, песку и снегу, уже не так сильно бросает вел, меньше приходится бороться с рулём.

                                          Хотя могу предположить, что мощный мотор расчитан на скорость, но не предполагает замесы в грязи и снегу, где нужна тяга, и его лучше ставить сзади, т.к. спереди он может высоким моментом сломать вилку. А слабенький мотор лучше как раз ставить спереди. Я прав?
                                            0
                                            > Интересно вот что: почему-то не осветили установку мотор-колеса в переднее колесо
                                            > т.к. спереди он может высоким моментом сломать вилку. А слабенький мотор лучше как раз ставить спереди. Я прав?

                                            Да, именно так.
                                            Кроме того что высокомоментный МК спереди будет ломать вилку, ещё и в горку вел может запросто буксовать.
                                            0
                                            Прочитал с интересом. Возникло несколько вопросов.
                                            Зачем такие скорости на велосипеде? Сможет ли этот велосипед нормально затормозить с тех же 50-60 км/ч? Я сомневаюсь.
                                            Из-за высокой скорости возникнут проблемы с устойчивостью. Воздушный поток от обгоняющих авто будет сносить вел на обочину.
                                            Также возникает вопрос о наличии специальной экипировки — кататься по ДОП со скоростью потока в шортах и майке чревато весьма негативными последствиями.
                                            В моем видении электровело — это аппарат, который просто позволяет спокойно доехать то места назначения в случае усталости или банальной лени крутить педали. Но не как реактивный велик, который может дать сходу почти 100 км/ч, при этом вставая в вилли. Самоубийство со случайной задержкой во времени:)
                                            Оффтоп. В видео человек рассекает по междурядью. Автомобилисты редко смотрят в зеркала в пробках и не замечают мотоциклов с прямотоками. Могут попытаться перестроиться, просто открыть дверь или выкинуть что-нибудь в окно. В случае с бесшумным вело, все может быть печально.
                                              0
                                              > Сможет ли этот велосипед нормально затормозить с тех же 50-60 км/ч? Я сомневаюсь.

                                              Сможет, но не очень быстро.

                                              > Из-за высокой скорости возникнут проблемы с устойчивостью. Воздушный поток от обгоняющих авто будет сносить вел на обочину.

                                              Не будет. Поток критичен только от фур и он не сносит, а наоборот затягивает под колеса.
                                                0
                                                > Зачем такие скорости на велосипеде?

                                                Быть «в потоке»

                                                > Сможет ли этот велосипед нормально затормозить с тех же 50-60 км/ч?

                                                Нужны хорошие тормоза (гидравлика с ротором от 180 мм).
                                                Но высокий центр тяжести и высокая посадка велосипеда — да, не очень безопасны для оттормаживания на высоких скоростях. В то же время посадку на электробайке в режиме «мотоцикл» можно сделать ниже, опустив седло, т.к. педали крутить не нужно. Это уже безопаснее.

                                                > Воздушный поток от обгоняющих авто будет сносить вел на обочину.

                                                Такого нет. Сильный боковой ветер — да, заметен. Но он заметен на любой скорости.

                                                > Также возникает вопрос о наличии специальной экипировки — кататься по ДОП со скоростью потока
                                                > в шортах и майке чревато весьма негативными последствиями.

                                                Ну, это вопрос к транспорту, а скорее к ездоку.
                                                Кажды сам заботиться о своей безопасности как считает нужным.
                                                Есть товарищи, которые и на спортбайке ездят в майке, сланцах и бандане.

                                                > В случае с бесшумным вело, все может быть печально.

                                                Может. Стиль езды, опять же — выбор ездока.
                                                  0
                                                  В видео человек рассекает по междурядью, по 2-й полосе автодороги, по тротуару. Всё это нарушения ПДД.
                                                  Надеюсь этот человек доживет до размышлений о том, почему даже скутеру, которому запрещено выезжать дальше правой полосы, полагаются стопсигналы и указатели поворта.
                                                  0
                                                  А BMS имеет какую-то обратную связь с зарядным устройством?
                                                    0
                                                    Про Li-Ion аккумуляторы.
                                                    На момент начала ваших экспериментов действительно не было хорошего лития с большим удельным током.
                                                    Но последнее время массово развивается аккумуляторный электроинструмент на литие, и если тогда были только 1.3-1.5 Ач банки, способные выдавать до 20А (речь идет о формате 18650), то уже пару лет доступны двухамперные, а недавно обнаружил новинку — INR18650-30Q. 3Ач при 15А длительном и 25А импульсном.

                                                    Но насколько электровелосипед останется велосипедом — непонятно.
                                                    Велосипедные компоненты, увы, совсем не ресурсные даже при стандартной эксплуатации. Т.е. ресурс всего велосипеда зачастую ниже (в км), чем межсервисный интервал у современных автомобилей. А постепенное доведение его до нужного уровня в плане надежности приведут к созданию электромотоцикла.

                                                    Only users with full accounts can post comments. Log in, please.