Компоненты электровелосипеда: мотор
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:
- Каретный электродвигатель, электродвигатель с центральным расположением.
- Редукторное мотор-колесо (geared hub motor).
- Моторколесо с прямым приводом (директ-драйв).
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:
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 =
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
Какое выбрать мотор-колесо для электровелосипеда, редукторное или с прямым приводом? Или лучше присмотреться к кареточному мотору?
Таким вопросом задается большинство людей, решивших самостоятельно переоборудовать свой велосипед в электрический. По запросу в поисковой строке можно найти много разнообразных статей на эту тему, но очень часто в них встречается много противоречий. К выбору мотора, впрочем, как и к выбору других компонентов нужно подходить основательно, ведь неправильный выбор комплектующих может оказаться критичен и испортить впечатление от электровелосипеда в целом.
На самом деле, в выборе типа электродвигателя нет ничего сложного, нужно просто разобраться в основах. И в этой статье, я постараюсь максимально просто, но информативно помочь определиться с правильным выбором.
На данный момент, существует три наиболее популярных и эффективных вида моторов для электробайков, это: редукторные мотор-колеса, мотор-колеса с прямым приводом и кареточные электромоторы.
У всех из них есть как сильные, так и слабые стороны. В каких-то ситуациях будет лучше использовать один тип, в каких-то другой.
Чтобы не тратить ваше время, я сразу расскажу о золотом правиле выбора мотор-колес:
— Как все?! Так просто? А как же кареточные моторы? Если у вас в голове возникли эти или похожие вопросы или вы хотите знать больше — читайте дальше.
Мотор-колесо — это электродвигатель, который устанавливается вместо обычного колеса. Бывают, как задние мотор-колеса, так и передние. Сам двигатель похож на очень большую велосипедную втулку заспицованную в обычный обод. В свою очередь, мотор-колеса делятся на редукторные и прямо-приводные.
Важный момент: мощность электровелосипеда определяет контроллер, а не мотор. На моторах указывается номинальная мощность, которую они способны «переварить» без вреда для себя.
Редукторные мотор-колеса
Этот тип мотор-колес наиболее распространен, их используют чаще всего. И это неспроста.
Эти моторы отличаются наличием редуктора, как и следует из названия. Редуктор нужен для повышения крутящего момента. А также, для обеспечения свободного наката велосипеда, когда электродвигатель отключен. Таким образом, можно получить бОльшую фактическую мощность мотора при меньшей потребляемой мощности. Благодаря этому, редукторные МК имеют небольшие размеры и малый вес.
Редуктор требует проведения ТО в виде замены смазки и осмотра в целом, а также замены шестерней. Ресурс шестерней составляет в среднем 7-9 тыс. км! Хочу подчеркнуть этот момент, так как в интернете очень много мифов на тему ненадежности редукторных мотор-колес. Мотор-колеса с прямым приводом немного более надежны, чем редукторные — это правда. Но это вовсе не означает, что редукторные мотор-колеса ненадежны. Они просто немного менее надежны из-за более сложной конструкции, вот и все. Не нужно этого бояться.
Винят в «ненадежности» редукторных мотор-колес, в первую очередь, «пластиковые» шестерни. Шестерни в редукторных МК изготовлены из нейлона. Они отлично выдерживают нагрузки и не шумят, как если бы в моторе стояли металлические шестерни. Производители не используют металлические шестерни не для того, чтобы мотор у вас побыстрее сломался и вы купили новый, а потому, что это не имеет никакого смысла. Они будут шуметь, больше весят и будут изнашивать несменный венец на крышке мотора.
Плюсы редукторных мотор-колес:
— Свободный накат, как на обычном велосипеде
— Приемлемый КПД во всех диапазонах скоростей, хорошо показывают себя на подъемах и стартах
Минусы редукторных мотор-колес:
— Нельзя получить большую скорость (выше 40 км/ч) при стандартной комплектации
— Нельзя получить большую мощность (выше 1000w номинально) при стандартной комплектации
— Меньшая надежность, требуют замены шестерней
Мотор-колеса с прямым приводом
Этот тип мотор-колес нужен только для больших скоростей и больших мощностей. С ним ваш велосипед станет уже скорее электроскутером или даже электромотоциклом.
Прямоприводные мотор-колеса обладают максимально простой конструкцией. Они состоят только из ротора и статора. Благодаря этому, они более надежны.
Но стоит так же сказать о том, что во всех электродвигателях установлены датчики холла. Они нужны для более эффективной работы. И чаще всего — именно датчики холла оказываются слабым звеном. Если хотя бы один из трех выходит из строя — мотор, скорее всего, перестанет работать. Решается эта проблема простой заменой сгоревших датчиков на новые.
Из-за отсутствия редуктора, у мотор-колес с прямым приводом плохой КПД на низких скоростях. Они не так хорошо справляются с подъемами, как редукторные или кареточные моторы.
Кроме того, у таких моторов имеется сопротивление движению. Это значит, что вам будет труднее крутить педали, когда мотор отключен.
И мне на самом деле жаль людей, которые по незнанию или начитавшись неверной информации выбрали для себя мотор-колесо с прямым приводом и используют его со слабым контроллерам и батареей. В итоге они получают скорость всего 30-35 км/ч и низкую мощность. Мотор просто не может раскрыть свой потенциал в такой комплектации, а владельцам приходится мириться с огромным весом мотора и сопротивлением движению при кручении педалей.
К плюсу прямоприводных МК часто относят возможность рекуперации. То есть, возвращение энергии при торможении от мотора обратно к батарее. Иными словами, возможность использовать мотор, как генератор.
На самом деле, рекуперация на электровелосипеде крайне неэффективна и практически лишена смысла. Процент возвращаемой энергии очень низок и не восполняет тех минусов, которыми обладает МК с прямым приводом. Такие крупные производители, как MXUS, например, не одобряют рекуперацию и отключают эту функцию по умолчанию.
Плюсы мотор-колес с прямым приводом:
— Можно получить большую скорость (выше 40 км/ч) при стандартной комплектации
— Можно получить большую мощность (выше 1000w номинально) при стандартной комплектации
— Более надежны, не требуют проведения ТО
Минусы мотор-колес с прямым приводом:
— Сопротивление движению, тяжелее крутить педали
— Плохой КПД на низких скоростях
— Требуют мощную батарею и контроллер для нормальной работы, а также крепкую раму
Бонус: какое мотор-колесо выбрать, переднее или заднее?
На самом деле, здесь все достаточно просто. Если позволяет конструкция велосипеда — всегда предпочтительнее заднее мотор-колесо.
Вилка велосипеда не рассчитана на подобного рода нагрузки. Если вы установите переднее мотор-колесо, увеличится износ вилки. А дропауты (крепления) вилки могут попросту сломаться или провернуться, такие случаи происходят очень часто. Дропауты приходится усиливать специальными усилителями. Еще к одному минусу можно отнести пробуксовку переднего мотор-колеса.
Когда имеет смысл устанавливать переднее мотор-колесо? В том случае, если конструкция вашего велосипеда не позволяет установить мотор-колесо назад. Например, если у вашего велосипеда сзади установлена планетарная втулка или ножной тормоз. Или если у вас очень сложная и дорогая трансмиссия, в которую не хочется вмешиваться и вы планируете установить маломощный мотор.
Кареточные электромоторы
Такие моторы являются достаточно узконаправленными и значительно реже используются для переоборудования обычных велосипедов в электрические. Они нужны, как правило, для передвижения в очень холмистых или даже горных местностях. Кроме того, такие моторы устанавливают владельцы двухподвесных велосипедов для экстремальной езды по бездорожью. В этих случаях кареточный мотор будет предпочтительнее. Все дело в том, что такие моторы устанавливаются в каретку велосипеда и передают крутящий момент через цепь на заднее колесо. Это значит, что вы сами можете регулировать величину крутящего момента, используя велосипедные передачи, тем самым получая либо очень хорошую тягу, либо достаточно большую скорость.
Если вы не живете в очень холмистой местности и не занимаетесь экстремальной ездой по бездорожью с крутыми подъемами и сложными маршрутами — то не стоит рассматривать этот тип двигателя, так как у него есть весомые минусы по сравнению с мотор-колесами. Для нечастых заездов по лесным дорогам и бездорожью достаточно мощного редукторного мотор-колеса.
Если вы все же планируете приобрести кареточный мотор, то вам необходима хорошая, надежная трансмиссия, которая будет четко отрабатывать каждое переключение.
Плюсы кареточных электромоторов:
— Очень широкий диапазон передач, можно получить отличную тягу, либо приличную скорость
— Лучше расположение и развесовка, так как мотор находится по центру и не встроен в колесо
Минусы кареточных электромоторов:
— Износ трансмиссии велосипеда при работе электродвигателя
— Меньшая надежность и дороже ремонт, по сравнению с мотор-колесами
— Нужно постоянно пользоваться передачами, необходима хорошая трансмиссия
На этом, пожалуй, все. Подводя итог, можно сказать, что в большинстве случаев лучше присмотреться к редукторным мотор-колесам. Этот тип моторов продолжает совершенствоваться, появляются все более легкие и мощные модели. Главное не прогадать с необходимой мощностью при выборе! Но это уже другая история, о которой нельзя рассказать в двух словах и в которой тоже следует тщательно разобраться.
А вот такое колесо подойдёт?
Вопрос ко всем кто в теме: есть велосипед с 29 колесами, хочу поставить редукторное мотор колесо и отправиться неспешно кататься по Крыму. Кататься исключительно в режиме помощника. Основной целью заехать на Ялтинский серпантин и спуститься накатом, и тоже самое провернуть с Ай-Петри. Внутренний голос говорит что 500w это минимум что следует брать, но все же. Есть ли у кого нибудь опыт использования велосипеда на 29 колесах с 350w мотором? как справляется с затяжным подъемом в гору такой мотор? Повторюсь скорость не важна, главное относительная легкость хода в режиме помощника. Для справки батарея 36v 13 Ah, ездок 90 кг, велосипед 20-22 кг, баул 15 кг
Статью не читал, но там все просто: если хорошо и часть разгоняться и не быстро ездить — редуктор, если быстро ездить — прямой привод, а если у вас горы (Крым, владик, Урал) — каретка с передачами.
Главное, ребята, не покупайте и не собирайте батареи из гибких полимерных или дешёвых банок, а то вступите в наш клуб погорельцев, а если не повезёт — посмертно.
Е моuntain bike
Ответ на пост «Кризис среднего возраста»
Вот, честно сказать, вообще не планировал писать подобный пост. Вот никогда. Во-первых, потому что подобных постов до задницы. Во-вторых, потому что, если его запихать в «Лигу велосипедистов» (чего я сознательно делать не буду) – местная аудитория меня с дерьмом сожрет. Впрочем, у меня тоже есть дофига чего им сказать, но лучше поступим так – если вам хочется высказаться на тему «Электровелосипед существовать не должен! Нужно крутить педали! Причем, если вы ездите на чем-то, что даже в б/у состоянии дешевле 200 тыс. рублей, то это даже не велосипед!», так вот, если хочется сказать что-то подобное, то… не надо. Я это уже за вас это тут сделал, даже несмотря на то, что подобный радикализм мне кажется столь же обоснованным, что и радикальный феминизм. Спорт спортом, но некоторым просто хочется покататься на свежем воздухе.
Так вот, после дисклеймера можно приступить к сути. Все пошло с комментария. Так как я его уже почти два дня назад написал, а вопросы все еще сыпятся (а некоторые еще и по нескольку раз), соберу все это тут. Предвосхищая критику, сразу скажу: никакие идеи не продвигаю, не считаю, что мой подход самый верный, да и вообще. Но с учетом обстоятельств (нежелание выбрасывать стоимость квартиры на покататься+умеренная рукожопость), данный подход считаю оптимальным.
Помимо ответов на ЧаВо буду высказывать свои СУБЪЕКТИВНЫЕ соображения по сопутствующим вопросам. Итак, все началось вот с этого комментария:
Это полноприводный электровелосипед с аккумуляторами на 60Ач (вернее и точнее, 2х28.8Ач), обеспечивающими запас хода в режиме скутера около 150км. Нахрена оно мне – вопрос малозначительный. Если коротко: желания совпали с возможностями и вот вам дратути. А теперь по вопросам:
1. Что за модель, где брать, сколько стоит?
Модель «Ашанбайк Электроплюс». Брать где придется (но в основном на алиэкспрессе), стоит… сказать сложно. Мне это обошлось в 1000$+цена велосипеда+плюс различная комплектуха. Последней, надо сказать, немало, так как от первоначального набора осталась только рама. Сейчас это выйдет несколько дороже, полагаю, где-то в 1500$ (если с запасом), ну и плюс велосипед и пр. Опять же, это если делать полноприводный. Если ограничиться передним или задним приводом, то в два раза дешевле.
2. А почему готовый не взять?
По большей части из-за цены. Уже собранные элевелы почему-то стоят значительно дороже, чем если собирать их самому. И не на 10%, а прям раза в 1.5-2 дороже. Во всяком случае, в моих широтах. Причем, большая часть таких моделей – это ровно то же самое – ашанбайк, на который навешано электрооборудование. Частный пример – Eltreco XT 800. Ну не должен простенький элевел с дешманским обвесом и аккумом на 10Ач стоит 70 тыс. рублей…
Если же говорить обо всяких забугорных моделях, которые периодически любят упоминать в новостях (а-ля «На кикстартере начат сбор на новый электровелосипед») – то там и вовсе все неясно. Порой характеристики двигателя/аккумулятора вообще не указываются. Запас хода берется с неба, а цена, вероятно, уходит на… уходит на такая цена!
3. Любой велосипед можно переделать в электрический?
Думаю, да. Если только у вас не что-то крайне нестандартное (например, раритетный советский вел с полувековой историей), но и там, если сильно захотеть, можно организовать. Что же касается более-менее современных моделей, то с ними вообще все просто.
4. Сложно ли собрать?
Полагаю, не сложно. Если вы в состоянии снять колесо, а потом поставить его на место так, чтобы все работало, то необходимый уровень навыков у вас уже имеется. Фактически, электрофикация велосипеда заключается в замене колеса, установке батареи (прикрутить два болта), а также органов управления (прикрутить что-то на руль может кто угодно). Дальше остается лишь провода в порядок привести (авэ стяжкам) и готово.
5. Если делать не полноприводный, то какой привод лучше – передний или задний?
А оно зависит… у каждого есть свои преимущества и недостатки. Задний работает более органично – все-таки геометрия велосипеда рассчитана на то, что толкает его именно заднее колесо. Сцепление с поверхностью лучше. Ощущается привычно.
Передний привод. Даёт +100500 к управляемости. Можно ездить по песку. Из воблы вытаскивает на раз-два (да и не бывает ее, по сути). Легче ставится. Особенно если у вас не самый дешманский велосипед. Соответственно, после установки нет необходимости переставлять кассету, настраивать переклюки и пр. Старое снял, новое поставил. Готово. Минусов, по сути, два. Во-первых, хуже сцепление. Все-таки вес больше приходится на заднюю часть. Во-вторых, убивает переднюю вилку. Она не рассчитана на то, что переднее колесо будет тянуть весь велосипед, соответственно, если не отличается прочностью, то через пару сезонов начнется болтаться в штанах. Если вы весите около 80кг, да еще и любите пользоваться передним тормозом, то еще быстрее. Я вопрос решил заменой вилки на стальную двухкоронку – спустя два года изнасилований полёт нормальный. Люфта ноль.
В итоге, я бы рекомендовал все-таки заднее колесо. Не то, чтобы переднее прям вообще не вариант, но вилку все-таки жалко.
6. А это надо всё подбирать или можно разом купить?
Можно приобрести все составляющие отдельно. Возможно, даже удастся сэкономить, но так как я рукожоп, бралось все наборами для электрофикации. В подобный набор входит все, что необходимо, дабы велосипед стал самоходным, а именно:
· Аккумуляторная батарея с зарядником;
· Контроллер с коробочкой для его установки (иногда объединен с батареей);
· Ручка газа (бывает по типу мотоциклетной, а бывает под большой палец, как на самокатах);
· Тормозные ручки или тормозные датчики. Если у вас механические тормоза, берите ручки. Если гидравлика, то датчики – они устанавливаются на уже имеющиеся тормозные ручки;
· PAS-датчик. Нужен в том случае, если вы хотите ездить не как на скутере, а в режиме ассистента, т.е. крутите педали – двигатель помогает, не крутите – не помогает;
· Приборная панелька (спидометр, пробег, индикатор заряда, текущий режим ассистента и пр.);
· Гора проводов, которые, как правило, или уже воткнуты в контроллер, или распаяны таким образом, что что-либо неправильно подключить невозможно.
Вот, собственно, и все. Приходит вся эта кучка в единой коробочке.
7. А там напряжение, емкость и пр. Это что-как?
Напряжение отвечает за скорость. Емкость – за запас хода. С напряжением все довольно просто – 1 вольт = 0.9км/ч. Т.е. аккум и двигатель на 36в разгонят вас примерно до 32-33км/ч. На 48в – до 42-43км/ч. У меня стоят два на 36в, суммарно дают разогнаться по ровной дороге за 40 км/ч, но когда привод один, такое не прокатывает.
С емкостью сложнее. Многое зависит от направления и скорости ветра, типа дороги, выбранного скоростного режима и пр. В моем случае, в среднем, получалось, что 1Ач хватает приблизительно на 2-2.2км пути. Хотя до этого был опыт езды на аккуме с 12Ач, так он больше 35км проезжал, правда, я там иногда педали крутил. Опять же, на приборной панели можно вывести текущий расход (в ваттах или амперах – в зависимости от модели) и уже от него танцевать.
Теперь о мощности двигателя. Во-первых, бывают редукторные и безредукторные. Я имел дело исключительно с редукторными. Они дешевле, легче, меньше. Редукторные, в теории, более «тяговые», а также умеют в рекуперацию (т.е. при торможении гнать заряд в аккумулятор), однако, рекуперация – это капля в море. Просто представьте, что для зарядки аккумулятора ему нужно находиться 6-8 часов будучи подключенным к розетке на не самой слабой зарядке. Как вы думаете, много ли заряда он соберет от пары десятков притормаживаний? Кроме того, если вы решите использовать велосипед именно как велосипед, то с колесом на прямом приводе можно родить – крутится оно крайне тяжело. Редукторное, в то же время, вращается весьма свободно. Я больше скажу – мне попадались ашаны, у которых обычное колесо крутится сложнее, чем редукторное электро. И ничего – народ ездит…
Так вот, мощность. Мощность редукторного мотора влияет на его «тяговитость» и совсем чуть-чуть на скорость. Настолько чуть-чуть, что можно пренебречь. Двигателя на 250Вт хватит, чтобы катать по относительно ровной дороге. В небольшую горку он затянет, но крайне туго и лучше ему помогать педалями. Движок на 350Вт затащит в горку без помощи. На 500Вт вполне себе легко, потеряв 20-30% от максимальной скорости. И я сейчас не о простом подъеме говорю, а о долгой горке, на которой обычные велосипедисты обычно слезают с вела и катят его рядом. Ну или нормально так сбрасывают передачу и начинают бег на месте. Двигатель на 750Вт… бессмысленный понт. Единственное, что отличает его от 500Вт-го – возможность легко и без особых проблем сделать бэкфлип на месте… Оно вам нужно? Оно вам не нужно. Потому что вел, который прилетает на вас, пока вы валяетесь на спине, это неприятно. Особенно элевел, который весит от 20кг и больше. В моем случае вообще хорошо за 30 кило.
8. Там на AliExpress дохрена вариантов, какому доверять?
По отзывам смотрите :). Я брал 5 наборов. Первые два были куплены в магазине, который сейчас на али найти уже не могу, но название созвучное с «Иешуа», только там как-то Jueshu…(чего-то там). От первого аккум потерял треть емкости к концу второго сезона. Двигатель же и все остальное на пятерочку работает до сих пор. Второй комплект от них пришел с наклейкой Chamrider на батарее. И показал себя довольно неплохо (его ставил на вел жене), после чего я нашел этот магазин и брал себе второй набор (для полного привода) – два сезона с аккумом все в порядке. В дальнейшем у них же все и брал. Пока без нареканий (правда, один набор до сих пор еще идет, так что постучу по дереву). Ссылочка на магаз вот: https://aliexpress.ru/store/738588. Не сочтите за рекламу. Все-таки это китайский магазин на али – может быть пришлют все отлично, а может дождетесь коробку с кирпичами. Мне пока везло. Насколько я понял, эта конторка занимается именно аккумуляторами, а все остальные комплектующие берет у других продавцов. Но т.к. именно аккум составляет большую часть стоимости, в таком выборе вроде как есть смысл.
9. А нахрена оно вообще надо?
Такой вопрос, на самом деле, никто не задавал, но тут, полагаю, зададут. Естественно, электровелосипед – сомнительная штука. Я на своем накатал уже около 5000км за те 4 года, что он электрический. Для меня это прежде всего способ развеяться. Кроме того, так уж совпало, что за пару месяцев до покупки первого набора электрификации у меня вылезла одна нехорошая беда с позвоночником, которая делает мое передвижение, скажем так, некомфортным. А вот на элевеле получается вполне себе, даже несмотря на то, что у меня лютейший хардтейл (правда, с масляной амортизацией подседельного штыря – оч. рекомендую).
А в целом – выходит вполне себе электромопед, позволяющий комфортно добраться до работы в теплое время года, сгонять на дачу, ну или просто прокатиться. Я вот, например, обычно катаюсь по грунтовкам где-нибудь за городом, слушая музыку или аудиокнижки. Если запас хода позволяет, то можно найти много интересных мест в окрестностях, которые без велосипеда даже и не думал посетить.
Например, у нас есть шикарные поля, по которым приятно катать – глазу вообще не за что уцепиться. очень расслабляет.
Можно найти какую-нибудь скалу, которая тоже выглядит довольно живописно.
Опять же, речки и ручейки.
Невнятные озера, образовавшиеся на месте старых карьеров.
Опять же, можно с женой за компанию покататься.
Иногда в степи можно наткнуться на какое-нибудь урочище, которое бросили настолько давно, что там уже от домов никаких следов не осталось, но о том, что здесь когда-то что-то было напоминают весьма колоритные деревья.
Главное, что нужно понимать, электровелосипед – это не про спорт. Особенно прошу обратить внимание на это тех, кто уже настропалился писать комментарии аналогичного посыла. При желании, конечно, на нем можно крутить педали и вполне успешно, но из-за увеличенного веса разгоняется он довольно туго (зато накат из-за массы отличный).
Но и как полноценный транспорт он тоже сомнителен. Во-первых, зимой не погоняешь. Есть, конечно, спецы, которые переоборудуют велосипеды под зиму (утепляют аккумуляторы, например), но я от этого далек. Кроме того, у нас такие зимы, что последнее, чего бы мне хотелось, гонять на велосипеде. Горы снега, степные ветры, да и температура часто падает в район -30… короче, прям такое себе. Вторая беда – заряд. В отличие от того же мопеда, вы не можете подъехать к заправке, залить бак за пару минут и ехать дальше. Села батарея? Добро пожаловать к розетке на 6-8 часов (в зависимости от типа зарядки и емкости аккумулятора).
Короче, электровелосипед – это на любителя. Но и бесполезным я его тоже назвать не могу. В теплое время года это отличный способ добраться из пункта А в пункт Б, когда нет необходимости везти что-то тяжелее, чем рюкзак. Я, например, летом гоняю на дачу шашлыки пожарить, а потом несусь обратно, чтобы дома их сожрать :). Кроме того, это приятно.
Повторю то, с чего начал – я никого ни к чему не призываю. Если вы считаете, что электровелосипед вам не нужен — скорее всего так оно и есть. Если вы считаете, что нужно приобретать не наборы, а собирать все самостоятельно, включая пайку кастомных батарей — тоже ничего против не скажу. Может быть и я поступил бы также, но уж слишком я рукожоп… Если вы считаете, что подобного эффекта можно добиться установкой набора конверсии на бензиновом двигателе – только поддержку. На али можно найти наборы для «бензинофикации», делающие из любого велосипеда мопед с движком на 50-100 кубиков. Учитывая, что стоят они нереально дешево (как правило, дешевле самого дешевого велосипеда) – могут стать отличным выходом. Разве что шумит при езде и пахнет, зато не нужно ждать часами у розетки.
Короче говоря, я лишь рассказал о своем опыте. Меня он устраивает. Да и сам факт того, что что-то, что я собрал своими руками, не развалилось спустя 4 года и 5 000 километров, немного тешит ЧСВ.
Как работает мотор-колесо?
Мотор-колесо – бесщеточный синхронный электромотор постоянного тока, интегрированный в ступицу колеса. Электрические моторы данного типа не используют вспомогательных механизмов для передачи мощности от электродвигателя к колесу и лишены компонентов, подверженных трению, кроме подшипников в редукторных моделях. Электромотор, передаточный механизм и колесо объединены в общий узел, что придает ему высокую эксплуатационную надежность.
Типы мотор-колес
Ступичные электродвигатели предназначаются для монтажа в переднюю или заднюю вилку велосипеда (с различными размерами дропаута оси), бывают разной мощности, с выполненной заспицовкой в обод или без нее. В зависимости от внутреннего устройства они бывают:
- Редукторные – с интегрированным планетарным редуктором. Такие модели компактны и легковесны, не создают сопротивление при езде с отключенным мотором, имеют отличные тяговые качества и обеспечивают уверенное преодоление подъемов. Но они производятся небольшой мощности – 250–500 Вт, поэтому высокие скорости развить не позволяют.
- Прямого привода – безредукторные. Производятся мощностью от 500 В до нескольких киловатт и позволяют получить скорость вплоть до 100 км/ч и более. Но прямоприводные моторы уступают редукторным моделям по тяговым характеристикам, а в отключенном состоянии оказывают сопротивление при накате. Для комфортных поездок по холмистой местности мощность МК прямого привода должна составлять не менее 1500 Вт.
Различия в устройстве мотор-колес
При наличии планетарного редуктора возрастает крутящий момент мотор-колеса, но ограничиваются его скоростные возможности. При использовании редукторного МК вы сможете легко преодолевать подъемы, но при езде на прямолинейных участках скорость будет умеренной – в среднем до 30–35 км/ч.
У прямоприводных моделей все наоборот – доступны более высокие скорости, но крутящий момент ниже, т.е. тяговые характеристики у редукторного МК на 350 Вт и прямоприводного МК на 1500 Вт примерно одинаковы. По надежности редукторные модели немного уступают прямоприводным, т.к. в конструкции редуктора есть планетарная передача с 3 шестернями из пластика. Их примерный ресурс – 6000–9000 км пробега. Зато редукторные модели обеспечивают лучший накат и позволяют легче крутить педали при отключенном моторе.
Прямоприводные модели имеют предельно простую и надежную конструкцию без шестеренок, более высокий КПД и способность к рекуперации энергии. Внутри такого устройства находятся статор и ротор – жестко зафиксированная ось колеса с обмотками и втулка с мощными постоянными магнитами. Это традиционная схема 3-фазного двигателя переменного тока.
Как работает мотор-колесо?
Независимо от того, как устроено электроколесо – с редуктором или без него, принцип его работы одинаков. В статоре в виде многолучевой звезды из электротехнической стали появляется магнитное поле. При взаимодействии с постоянными магнитами оно инициирует вращение ротора. На лучах статора есть обмотки, и когда по ним идет ток, лучи превращаются в электромагниты. Они притягивают постоянные магниты на роторе и инициируют вращение ротора.
Для получения нужной мощности и равномерного вращения колеса статор имеет несколько десятков обмоток. Но в результате они соединяются в 3 и чередуются по окружности: 1-2-3-1-2-3… На противоположной стороне на роторе есть магниты из редкоземельных материалов. Когда на обмотки поступают импульсы напряжения, происходит активизация их магнитных качеств, взаимодействие с магнитами и вращение ротора.
Импульсы поступают на обмотки поочередно и четко в нужные моменты времени. Определяют эти моменты находящиеся на статоре датчики Холла. Они отслеживают взаимное расположение ротора и статора, откликаются на магнитное поле и отправляют сигналы на контроллер. На основании полученных сведений контроллер своевременно подает на обмотки статора импульсы напряжения. Обмотки превращаются в электромагниты, вступают во взаимодействие с постоянными магнитами ротора и заставляют его вращаться. Наглядно принцип работы бесколлекторного электродвигателя представлен на картинке.
Элементы управления мотор-колесом
Интенсивность вращения ступичного электромотора регулируется рычагом газа. При смене его положения меняется число импульсов напряжения, подаваемых в единицу времени на обмотки. В результате меняется и скорость езды. В ручки тормоза также встроены датчики, которые в свою очередь отключают подачу питания на электрический двигатель при торможении.
В предыдущей статье блога VoltBikes рассказывается о том, какое напряжение лучше выбрать для электровелосипеда.
Мотор-колесо (полный обзор)
Что такое мотор-колесо? Чем различаются различные типы моторколес? Какое купить? Где купить? Сколько стоит? На все эти вопросы попробую ответить в данной статье.
Электродвигатели преобразуют электрическую энергию в механическую. Популярным типом электродвигателя для электровелосипедов и электросамокатов является мотор-колесо (МК, Hub Motor). Колесо с мотором изобретено в конце XIX века.
В электровелосипедостроении оно постепенно вытесняется кареточными моторами, зато для электросамокатов — это пока единственный тип привода.
Мотор-колесо — это колесо с встроенными бесщеточным электродвигателем, колёсным редуктором (или без оного) и тормозным механизмом (иногда). В электровелосипедах и электросамокатах оно получает электроэнергию от аккумуляторной батареи.
Директ-драйвы имеют одну неприятную особенность: при движении накатом и на педалях ощущается противодействие мотора. Зато электромоторы с прямым приводом отличаются высокой надежностью, их мощность: 500-3000 W и более. Вес от 5,3 кг.
Директ-драйвы используются для оснащения электровелосипедов и электромотоциклов, рассчитанных на скорость от 40 км/ч. По словам Лемира-Элмора из Grin Technologies, двигатели с прямым приводом, как правило, имеют больший диаметр, чем редукторные мотор-колеса, потому что это создает более высокий крутящий момент, что необходимо для обеспечения достаточной мощности на низких оборотах. Из-за скромных тягловых характеристик, для пересеченной местности эти мотор-колеса не подходят.
Также директ-драйвы используются практически во всех современных электросамокатах. Маленький диаметр колес самокатов не требует от моторов большого крутящего момента.
Электротранспорт с прямым приводом может генерировать электрическую энергию во время торможения в процессе, называемом рекуперативным торможением. Но эффективность подзарядки аккумуляторной батареи посредством рекуперации столь мала, что этот эффект может иметь какое-то практическое применение только на спуске с Эвереста (если там когда-нибудь появится дорога). Зато возможность торможения мотором сокращает расходы на замену колодок дисковых тормозов.
Редукторное мотор-колесо
Английское название: Geared Hub Motor. У редукторного мотор-колеса присутствуют редуктор и встроенная обгонная муфта, наличие которой при движении накатом и на педалях обеспечивает отсутствие торможения мотором. Редуктор снижает высокую частоту вращения электромотора и увеличивает крутящий момент.
Редукторные мотор-колеса используемые в электровелосипедах и электроскутерах отличают небольшие размеры и вес, хорошие тяговые характеристики. Мощность редукторных мотор-колес обычно не превышает 250–500 W, скорость транспортных средств с этими моторами: 30–50 км/ч. Покупка редукторного мотор-колеса оправдана, если для вас более важна проходимость электровелосипеда, а не его скорость.
Существует только одна модель редукторного мотора без обгонной муфты с рекуперативным тормозом. Называется GMAC, производится канадской компанией Grin Technologies в сотрудничестве с MAC motors.
Копенгагенский веломотор
Так называемый копенгагенский веломотор — это электроколесо в котором веломотор, контроллер и батарея находятся в одном корпусе. Такое мотор-колесо установлено в электровелосипедах Hummingbird Gen 2.0, Gogoro Eeyo и производится компаниями Keyde и Zehus.
Задние и передние мотор-колеса
Мотор-колеса бывают задние и передние (т.е. устанавливаемые на переднее или заднее колесо). Отличаются они размерами оси. С передними мотор-колесами меньше проблем. Они проще в установке, подходят для электрификации велосипедов всевозможных типов и создают иллюзию полного привода. Их недостаток: слабое сцепление с субстратом. Они могут пробуксовывать из-за более слабой нагруженности передней части электровелосипеда, что особенно ощущается на подъемах. Задние мотор-колеса обеспечивают более хорошую тягу и лучшее сцепление с дорогой.
Задние мотор-колеса обычно имеют на крышке выступ с резьбой для установки стандартной трещётки или кассеты, на передних мотор-колесах такого выступа нет. У кассеты и трещетки разные крепления, на это надо обращать внимание при выборе мотора. Большая часть моделей задних мотор-колес имеет крепление под трещётку, крепление под кассету встречается не так часто и должно быть специально указано в техническом описании электромотора или названии (в названиях мотор-колес Bafang: CST или QQ Cassete).
При желании электровелосипед можно делать полноприводным. О полноприводных электровелосипедах читайте отдельную статью.
Различия по мощности
Существует нескольку условная классификация по мощности: маломощные (250–350 W), средней мощности (500–750 W), мощные (от 1000 W). От мощности зависит скорость электровелосипеда. Что бы уяснить зависимость скорости от мощности разных типов моторов воспользуйтесь симулятором.
Попытка понять, как номинальная мощность влияет на ходовые качества электровелосипеда — отличный способ сойти с ума. Дело в том, что такая характеристика, как «номинальная мощность», используемая некоторыми производителями, не равна ни фактической выходной мощности, ни максимальной выходной мощности. Фактическая выходная мощность двигателя зависит от того, насколько сильно он нагружен в какой-то конкретной ситуации.
Некоторые производители мотор-колес указывают пиковую мощность, но насколько она продолжительна? 1, 5, 100 секунд? Хз…
Мощные моторы маскируют обманными стикерами. Но нужно понимать, что если вы гоняете по дорогам на высоких скоростях без прав и вас ловят, стикер может не помочь избежать ответственности. В большинстве стран законы таковы, что без прав можно ездить только на электровелосипедах с моторами не мощнее 250W.
Незаспицованные и заспицованные мотор-колеса
Мотор-колеса продаются уже заспицованные в обод колеса или незаспицованные (просто моторчик). Первый вариант конечно же проще в установке. Но если вы хотите использовать уже имеющийся у вас обод, или какой-то супер-прочный, то покупайте электромотор без обода. Для самостоятельного спицевания колеса желательно купить специальный станок. Он же пригодится и для правки восьмерок.
Тяговые и скоростные мотор-колеса
Номинальный RPM (оборот в минуту) указывает на то, скоростным является электромотор или тяговым. Также можно смотреть крутящий момент (Max. Torque). Измеряется в Nm. Чем больше Nm — тем более тяговый электромотор.
Не стоит заморачиваться изучением этой характеристики. На сайтах нормальных производителей обычно указано для каких транспортных средств мотор предназначен. А если не указано, можно спросить. Врут только о использовании мотор-колес применительно к горным велосипедам. Если вам нужен электровелосипед для горной или холмистой местности, забудьте про мотор-колеса, берите кареточный электромотор.
Различия по весу
Никто конечно этой классификацией всерьез не пользуется, но поскольку все относительно, полезно представлять общую картину.
Мотор-колеса могут быть: сверхлегкие: около 1.5 кг (номинальная мощность 250-350 W), легкие: 2-3 кг (номинальная мощность 250-500 W), средние: 4-6 кг (номинальная мощность 500-1500 W), тяжёлые: 6-10 кг и больше (номинальная мощность 1000-3000 W и больше).