Устройство электровелосипеда

Принцип работы электровелосипеда – схема

Устройство электровелосипеда

Велогибрид – это велосипед, оснащенный электромотором, способным полностью заменить физические усилия райдера для передвижения. При этом гаджет позволяет, при желании, переходить с электротяги на механику, если в педалировании есть желание или необходимость. Среди основных плюсов электробайка перед автомобилем и простым велосипедом, делающих его очень популярным, можно выделить:

• экологичность и полное отсутствие вредных выхлопов,
• высокая мобильность (это касается практически любых погодных условий и особенностей местности),
• не нужно регистрировать право управления,
• возможность комфортной езды на значительные расстояния.

Основные элементы конструкции, которые входят в состав электробайка :

• электродвигатель – собственно, сам источник тяги, позволяющий перемещаться, не нажимая на педали,
• аккумулятор – источник энергии, обычно закрепленный на раме велосипеда или находящийся на месте багажника,
• контроллер – блок управления электровелосипедом, отвечающий за функционирование всего оборудования,
• регулятор скорости – ручка газа на руле. Чтобы понять, как устроена ручка газа на велогибриде, достаточно провести аналогию ее использования с мотоциклами или мопедами,
• бортовой компьютер – аккумулирует все данные об электробайке и визуализирует их в удобной форме для райдера,
• дополнительное оборудование – помимо проводов и предохранителей сюда могут входить фонари и прочее «фишки».

Как работает электровелосипед

Все достаточно просто – электродвигатель приводит в движение колеса, правильную работу которого и связь с ездоком обеспечивает контролер. Это устройство передает все команды управления райдера мотору на его «техническом» языке. Энергию двигатель берет от аккумуляторной батареи, которую можно назвать самой ответственной частью оборудования. Вся электронная начинка байка должно быть корректно подобрана по своим характеристикам: рабочему напряжению, силе тока, ресурсу, мощности. Даже незначительные отклонения в показателях оборудования могут привести к дорогому ремонту. Чтобы понять, насколько сложной может быть схема устройства электрического велосипеда, достаточно взглянуть на фото ниже.

Здесь можно видеть, как соединяются отдельные детали элекрооборудования и можно оценить всю сложность сборки даже обычного велогибрида.

Принцип работы мотор колеса электровелосипеда

Мотор-колесо – наиболее распространенный тип электродвигателя для байков, ставший популярным, благодаря своим конструкционных характеристикам (отсутствию трущихся частей) и компактности (отсутствию трансмиссии). Именно объединение в единое целое двигателя, трансмиссии и колеса сделало конструкцию крайне надежной.

Приводится в действие колесо благодаря создаваемому магнитному полю, которое с неподвижного статора передается на магниты ротора и заставляет его крутиться. Если не вдаваться глубоко в подробности электромеханики, то достаточно знать, что непрерывное вращение ротора достигается на счет строго определенной последовательности и времени подачи импульсов напряжения. Все перечисленное обеспечивает электронный контроллер.

Устройство контроллера электровелосипеда

Кроме обеспечения работы мотор-колеса контроллер следит за правильной регулировкой скорости байка, крутящим моментом двигателя, обеспечивает защиту от перегрузок. В сфере его задач также находится управление всем дополнительным оборудованием, которым оснащен велогибрид.

Включается контроллер, получая сигнал от акселератора, на который рукой воздействует райдер. По этой информации контроллер понимает, какую скорость вращения хочет задать ездок мотор-колесу. Аналогичным образом контроллер передает информацию о необходимости торможения.

Современные контроллеры и мотор-колеса создаются с возможностью смены полярности – это значит, что велосипеды научились ездить задним ходом. Контроллер – критически важная часть оборудования байка, он должен быть надежно защищен от неблагоприятного воздействия погодных условий, влаги, механических повреждений.

Актуальным бывает вопрос прошивки контроллера – как правило, это связано с желанием изменить характеристики работы мотор-колеса, установить дополнительное непредусмотренное изготовителем оборудование, сделать апгрейд гаджета. Нужно взвешенно подходить к поиску самой прошивки и правильно выбирать сервис, где сделают обновление.

Заключение

Понимание устройства электровелосипеда дает возможность его владельцу использовать заложенные инженерами характеристики и потенциал, обеспечить долгую и беспроблемную работу гаджета. Благодаря соблюдению перечисленных условий райдер сможет получать удовольствие от каждой новой поездки.

Электровелосипеды — это самый маломощный тип легкого электротранспорта. Обычно их оборудуют двигателями мощностью от 150 до 1000 Вт. Встречаются и менее мощные виды, в которых электродвигатель помогает велосипедисту в движении, но не является главной движущей силой. В таком случае они могут разогнаться не более чем до 20–30 км/ч. Более мощные электробайки могут разгоняться до скорости в 50 км/ч. Но, с другой стороны, многие страны на законодательном уровне пытаются ограничивать скорость велосипедов именно до 20–30 км/ч, и электровелосипеды, разгоняющиеся до более высоких скоростей, приравниваются к электрическим мопедам и требуют прав для управления.

В Украине мопедом считается двухколесное транспортное средство, на котором установлен двигатель мощностью до 4 кВт. Регистрация и получение номерных знаков не требуется, а вот права категории А1 получать нужно. Но в электровелосипеде существует PAS-система — система ассистирования педалями. Вв таком случае транспортное средство считается таким, которое приводится в движение мускульной силой человека. Поэтому права на управление не нужны.

Чем же таки хороши электровелосипеды?

Во-первых, это экологичный и экономный вид транспорта (да и зарядить его очень просто). Во-вторых, отлично подойдет не только для досуга, а и для поездок на работу, ведь водитель не вспотеет и сохранит опрятный рабочий внешний вид. В-третьих, они занимают столько же места, сколько и обычные велосипеды. Электроварианты весят меньше мотоциклов и скутеров, что позволит легко их транспортировать и хранить в квартире. В-четвертых, с помощью электробайка можно легко проезжать немаленькие расстояния, даже имея не лучшую физподготовку. Вообще, это очень универсальный вид транспорта, который подойдет даже детям и пожилым людям.

Среди недостатков главными являются высокая стоимость электробайка (от 7 тыс. грн за самые простые б/у-модели) и сложности обслуживания.

Как это работает?

Любой электровелосипед содержит три электрических компонента:

• электродвигатель;
• аккумулятор и зарядное устройство;
• контроллер управления двигателем.

Есть три основных разновидности электроприводов, применяемых в электровелосипедах.

1. Мотор-колесо — самый популярный вид велоэлектропривода. В этой конструкции двигатель вмонтирован в колесо вместо ступицы. Его можно устанавливать на переднее либо на заднее колесо, или же, в более редких случаях, — на оба колеса сразу. Мотор-колесо гармонично вписывается в дизайн любого велосипеда, его двигатель работает почти бесшумно. Правда, велосипед существенно утяжеляется, кроме того, желательно использовать прочный обод, так как обычный может деформироваться под тяжестью мотора.

Велосипеды на основе мотор-колеса выпускают многие производители, даже бюджетные, к примеру, Ardis (модели Ardis E-Ledy, Ardis 36V и 48V и др.),Volta (линейки Kvant, Start, Hammer), Azimut 26 E-bike.

1. Навесной двигатель. Это более редкий вариант, при котором электродвигатель встраивается непосредственно в педальный узел. Один из недостатков этого типа — необходимость все время крутить педали, когда работает мотор. Такая конструкция является достаточно сложной — как встраивание двигателя в каретку, так и в контексте смены конструкции рамы. Ее плюсом является возможность использовать велосипедные передачи для увеличения силы тяги, и, как следствие, двигатель может быть меньшей мощности.

На таком типе двигателей тоже работает немало электробайков, в основном компактных, в том числе нашумевший Xiaomi Qicycle и его «собратья», несколько линеек Volta (Mini, Street, Bitи другие), модели Like.Bike (Stork, Falcon и подобные).

1. Фрикционный привод — редкий и малоэффективный вид привода. Суть его заключается в том, что двигатель вращается и передает крутящий момент на покрышку колеса. Фрикционный привод наиболее прост в установке, но обладает самым низким КПД и приводит к быстрому износу покрышки.

Сделай сам

В целом, имея навыки по велоремонту, электробайк можно сделать своими руками из обычного велосипеда. Для этого нужно приобрести специальный набор, например, с питанием для мотор-колеса. Рабочие напряжение в таких комплектах может быть 24, 36 или 48 вольт. Мощность двигателей в них — 150–1000 Вт.

Самыми известными производителями наборов «Сделай сам» на базе мотор-колеса являются BionX, Golden Motor, MXUS, Crystalyte, Gruber Assist и др. Цена за такие наборы стартует примерно от 4000 грн.

Переделка обычного велосипеда в электровелосипед на основе цепного электропривода будет более трудоемка, хотя этот вариант привода является более эффективным. При меньшем весе и мощности, электровелосипеды с цепной передачей разгоняются до больших скоростей. Потому перед переделкой обязательно стоит убедиться, что ваш велосипед хорошо будет ехать и, главное, тормозить на 40 км/ч с повышенной массой.

«Кулибины», желающие сделать электровелосипед своими руками по этой схеме, могут немного сэкономить на комплектующих, если удастся найти подходящий электромотор. Обычно приспосабливают моторы из бытовой или автотехники, например, из стиральных машин, стеклоочистителей автомобиля и даже из электродрели. Также существуют наборы из серии «Сделай сам» (самые популярные — Cyclone) для переделки велосипеда в электровелосипед, стоимость примерно $400–500.

Преимущества самосборного велосипеда перевешивают недостатки. В целом, это дешевле (особенно если обычный велосипед у вас уже есть), переделать можно почти любую модель (хоть горный, хоть трехколесный). Также электровелосипед на основе набора обычно весит меньше готового электрического велосипеда (правда, набор придется подбирать подороже, да и сам велосипед тоже не должен быть допотопным или из тяжелого сплава).

Из минусов — нужно иметь определенные навыки в ремонте (в некоторых случаях лучше вообще сразу обратиться в веломастерскую), да и поставить готовый набор получится не на каждый велосипед. Кроме того, обслуживанием электробайков занимается далеко не каждая мастерская, особенно если вы живете в небольшом городе.

Велосипеды с электроприводом

8 минут Автор: Михаил Скворцов 35

Каждому человеку будет очень тяжело крутить педали при подъеме в горку, особенно с затяжным уклоном. Не менее утомительно ездить на велотранспорте против сильного ветра, когда даже со спуска нужно прилагать усилие на педали, чтобы не остановиться. На прямых участках дорог, ну и особенно на склонах, велосипед имеет одни преимущества: тишина хода, нет ограничения в запасе топлива, не предъявляются требования государственного транспортного учёта. Скорее всего, если бы были массово доступны велосипеды с электроприводом, то легким двухколесным транспортом пользовались бы раза в два больше людей.

Устройство электровелосипеда

Чтобы собрать самодельный электропривод или установить купленный комплект на велосипед необходимо знать назначение отдельных устанавливаемых деталей. По сути, электровелосипед – это обычный велосипед, на котором дополнительно закреплены следующие детали:

• электродвигатель;
• передаточный механизм;
• аккумуляторная батарея;
• контроллер;
• регулятор скорости;
• оборудование контроля.

Электродвигатель может быть коллекторным, со щетками, или бесколлекторным, более простым по устройству, но более габаритным при равной мощности. Рационально устанавливать на велосипед электромоторы мощностями в пределах 150-1500 Вт. По рабочему напряжению электродвигатели выбираются на 12, 24, 36, 48 В. Чем выше напряжение, тем ниже ток, протекающий по обмоткам двигателя и подключаемым проводам, следовательно, можно использовать проводники меньшего сечения.

Своими руками можно собрать ременной, цепной или фрикционный передаточный механизм.

Аккумуляторная батарея обычно закрепляется на багажнике или в креплении на раме велосипеда. Лучше использовать необслуживаемые аккумуляторы, без жидкости. Свинцово-кислотные аккумуляторы имеют больший вес, в сравнении с другими типами аккумуляторов, при той же емкости. К тому же из них вытекает кислота при наклоне велосипеда. Разумно поставить батарею емкостью не более 20 Ач, так как большего объема батареи будут слишком тяжелыми, чтобы возить их на велосипеде.

Контроллер, заводский сборки, представляет собой прямоугольный блок в алюминиевом корпусе, для лучшего охлаждения. Главное назначение контролера – это изменять величину тока питания электродвигателя, по падению напряжения на переменном сопротивлении в регуляторе скорости. Регулируется ток силовыми тиристорами или полевыми транзисторами, им то и нужно охлаждение при работе. Второстепенные функции электронного блока: измерять уровень заряда батареи, ограничивать ток заряда батареи, ограничивать скорость передвижения на велосипеде.

Регулятор скорости фактически является переменным резистором. Для удобства этот реостат устанавливается в привычную поворотную ручку, которая одевается на руль.

К оборудованию контроля относятся:

• предохранители;
• тормозная ручка с микроконтактом, который отключает электродвигатель во время торможения;
• фара в корпусе, с выключателем питания, сигналом, светодиодным индикатором уровня заряда батареи;
• датчик, включающий двигатель при вращении педалей.

Виды электроприводов

Электроприводы для велосипедов бывают трех видов:

Фрикционная передача

Подобная разновидность электропривода встречается в продаже, но большой популярностью не пользуется. Монтируется привод в сборе с электродвигателем и батареей на подседельный штырь, над задним колесом. Передача вращения от электродвигателя происходит за счет трения обрезиненного ролика об покрышку. Кажется, что в такой передаче все просто и надежно. Но такой способ передачи отлично работает только на детских электрических машинках и велосипедах, а для ежедневного использования на большом велосипеде он является не удачным.

У фрикционной передачи много недостатков.

• Быстро стирается покрышка приводимого в движение колеса.
• Необходимо поддерживать повышенное давление в камере движимого колеса.
• Возникает пробуксовка приводного ролика при подъеме в горку, перевозке груза, особенно при езде по мокрой дороге или снегу.
• Тяжелый привод создает сильное изгибающее усилие на подседельный штырь и постепенно ломает раму велосипеда.

Фрикционный электропривод для велосипеда имеет одно преимущество – простота установки. Велосипед оборудовать таким приводом посильно каждому человеку: достаточно закрепить устройство над колесом, установить ручку-регулятор, и можно отправляться в дорогу.

Ременной или цепной электропривод

Такой вариант привода многие мастера собирают своими руками из электромоторов от стиральных машин, автомобильных стартеров, клиновых ремней, цепей, тяжелых свинцово-кислотных аккумуляторов.

У электроприводов с цепными и ременными передачами есть недостатки.

• Открытая передача подвержена повышенному износу.
• Такая передача на колесо значительно более шумная, чем у других электроприводов на велосипед. Особенно слышен шум цепи, ремня при прогулке на велосипеде по парку, лесу.
• Чтобы подключить подобный электропривод к велосипеду, необходимо на раму поместить громоздкую конструкцию для крепления электродвигателя и ведущей звездочки или шкива.

Элекпропривод через цепь или ремень является очень удобным, чтобы построить самодельный электровелосипед.

1. Можно подключить цепной привод к многоскоростной передаче велосипеда. Переключая передачи, легко регулировать величину усилия на электродвигатель, при подъеме в гору, проезжая глубокий песок, снег. Когда электродвигатель вращается на полных оборотах, не гудит, он потребляет меньше тока. Заряда аккумуляторов хватает на долгое время, если не перегружать электродвигатель.
2. Можно собрать такой электрический велосипед с цепным или ременным приводом, который сможет развивать большую скорость, чем готовые, заводской сборки варианты. Развить рекордную скорость на велосипеде поможет имеющаяся скоростная цепная передача.
3. Свободный выбор места установки электродвигателя, так как длину цепной и ременной передачи можно менять в широких пределах.

Продаются готовые наборы со звездочками, цепью, электромотором, батареей, зарядным устройством, контроллером, ручкой-регулятором, которые подойдут на велосипед без амортизаторов, с жестким хвостом (хардтейл) и полным подвесом. Только цены на электронаборы с цепной передачей выше, чем на комплекты электроприводов другого вида. Большую популярность среди покупателей имеют наборы с цепной передачей тайваньского производителя Cyclone.

Мотор-колесо

Наиболее распространенный вид электропривода, имеющийся в продаже. В таком устройстве бесколлекторный электродвигатель установлен в ступицу колеса.

Преимуществ у колеса с электромотором много:

• Установить мотор-колесо несложно, как сзади на раму, так и спереди на вилку.
• Можно собрать полноприводной велосипед, установив два мотор-колеса.
• Работающий бесколлекторный двигатель практически не слышно.
• Колесо на велосипеде с большой ступицей смотрится значительно лучше, чем закрепленный на раме электродвигатель.

Имеется несколько замечаний по опыту использования мотор-колеса.

1. Нельзя устанавливать колесо с электромотором большой мощности на алюминиевую вилку, иначе тангенциальная сила вращения мотора сломает усик дропаута вилки. Вилка велосипеда отлично выдерживает поперечную силу, направленную снизу вверх. Задние дропауты велосипеда рассчитаны на тангенциальную силу, которая смещает колесо перпендикулярно оси, поэтому на них можно смело ставить колесо с электромотором максимальной мощности.
2. Нельзя крутить мотор-колесо с замкнутыми проводами, выходящими из него. Первое, что делает человек, взяв колесо в руки – он начинает его крутить. При принудительном вращении любой электромотор вырабатывает электрический ток. От статора электродвигателя выходит три толстых провода и два или более тонких от датчика. Если при вращении колеса эти провода будут замкнуты между собой, то между ними пробьет искра, и испортит датчик.
3. Монтировать электроколесо нужно так, чтобы провода, выходящие из его ступицы, были слева. Тогда колесо будет вращаться в нужную сторону.
4. Во многих азиатских странах существует ограничение скорости передвижения на велосипеде – не более 25 км/ч. Поэтому в контроллере предусмотрена блокировка от превышения установленной скорости. Быстрее разогнаться не получится, даже ускоряя велосипед педалями. Выключенный контроллером электродвигатель будет работать в режиме генерации, как электромагнитный тормоз.

Продается множество наборов, в которые входят: собранное колесо с электродвигателем от 200 до 1000 Вт, контроллер, батарея, зарядное устройство, оборудование контроля, регулятор скорости. Можно купить более дешевый комплект мотор-колеса на велосипед, в котором нет аккумуляторной батареи, и продается не собранное колесо, а отдельно втулка с мотором. Самые популярные электроколеса на велосипед выпускают фирмы: Electra, Golden motor, Polariss, Yamasaki.

Нужно сказать, что сейчас нет смысла собирать электровелосипед из подручных комплектующих, так как можно приобрести проверенный, надежный набор электропривода на велосипед. К тому же, можно купить готовый, красиво собранный электровелосипед например у таких производителей: GRACE, Izip, Sanyo Electric, Schwinn, Yamaha.

Принцип работы электровелосипеда

Электровелосипед или велогибрид – это велосипед с электричесмим мотором, который обеспечивает полное его движение. Благодаря тому что это экологически чистый транспорт, его популярность растет с каждым днем. Многие всемирноизвестные бренды уже занялись выпуском дорогостоящих моделей.

Стоит отметить, что электробайки набирают большую популярность еще из-за того, что имеют ряд преимуществ как перед обычными велосипедами, так и перед автомобилями:

• значительная экономия времени;
• нет вредных выхлопов;
• нет необходимости в получении прав и регистрации в ГАИ;
• мобильность (преодоление снега и грязи);
• компактность;
• бесшумность;
• зарядка аккумулятора от бычной сети;
• преодоление расстояния пожилым или физически неподготовленным людям.

Учитывая такое количество плюсов, стоит разобраться, какой же принцип работы у этих электровелосипедов?

Устройство электровелосипеда

Для начала необходимо разобраться как работает наш обычный велосипед. Он имеет следующую систему передач:

1. Зубчатое колесо приводится в движение двумя педалями. Вращение педалей происходит по принципу рычага. Это передняя передача.
2. Задняя передача – зубчатая шестеренка, которая прикреплена к заднему колесу.
3. Цепь, соединяющая заднюю и переднюю передачи, передаёт усилие к заднему колесу.

А вот движение велогибрида обеспечивается полностью или частично электроприводом, который позволяет увеличивать скорость. Что приводит к возможности легкого преодоления крутых подъемов или препятствий. Основным принципом работы электровелосипеда является поездка на дальние растояния с использованием электротяги и без применения сил со стороны пассажира. Также можно передвигаться на транспорте и с помощью педалирования, как на обычном велосипеде.

Электрический велосипед имеет следующую комплектацию:

• Электродвигатель – специальный мотор, с помощью которого происходит движение.
• Контроллер для управления – электронный блок, управляющий работой транспортного средства
• Аккумулятор – специальная батарея, которая крепится в раме или в специальном багажнике электровелосипеда.
• Регулятор скорости специальная ручка газа, установленная на руль. С ее помощью регулируется скорость.
• Велокомпьютер.
• Дополнительное оборудование – предохранители и провода.

Принцип действия электровелосипеда

Электрический двигатель отвечает за приведение в движение колёс. Электромоторы бывают двух видов:

• традиционный коллекторный двигатель постоянного тока;
• бесколлекторный синхронный электродвигатель постоянного тока или мотор-колесо.

Самым распространенным является вариант с мотор-колесом. К преимуществам этого вида можно отнести: высокий КПД, надёжная и простая конструкция, обеспечение максимальной скорости. А из недостатков большой размер и вес.

Электровесосипед может быть с задним или передним приводом, также полноприводным.

Контроллер является посредником между рулевым управлением и мотором. Он обеспечивает подачу электротоков к комплектующим и аккумулятору. Таким образом приводит в движение мотор-колесо и контролирует его работу. Все контроллеры имеют надежную и прочную конструкцию благодаря корпусам из алюминиевого сплава. Напряжение 36В или 48В.

Мотор питается от аккумуляторных батарей, которые являются наиболее важной частью e-bike. Все велосипеды с электротягой комплектуются свинцово-кислотными, никель-металл-гидридными, Li-ion, LiPo или LiFePO4 батареями. АКБ подбираются индивидуально под каждый транспорт, так как различаются отдачей тока, сроком эксплуатации и ценой. Очень важный момент напряжение аккумуляторных батарей должно соответствовать параметрам мотор-колеса и контроллера. У нас на сайте вы можете ознакомится с типами тяговых аккумуляторов.

Большинство современных электровелосипедов укомплектованы велокомпьютерами. Данное электронное устройство является неотъемлимой частью электровелосипеда. На дисплей передается информация о параметрах движения транспортного средства и состоянии систем байка.

Если вы решите самостоятельно модернизировать свой велосипед, то во избежание ошибок можно ознакомится с инструкцией, как сделать самодельный электровелосипед своими руками. Перед покупкой электровелосипеда, чтобы правильно определиться с моделью, необходимо решить, как часто будет использоваться e-bike, и по какой местности планируются поездки.