Рубрика: Теория

В дан­ной ста­тье мы рас­смот­рим выбор ком­плек­та для элек­тро­ве­ло­си­пе­да в раз­ре­зе основ­ных комплектующих.

Любой ком­плект для созда­ния элек­тро­ве­ло­си­пе­да состо­ит из ТРЕХ основ­ных групп частей:

1. Мотор-коле­со
2. Акку­му­ля­тор и заряд­ное устройство
3. Кон­трол­лер и орга­ны управления

1. Мотор-коле­со

Из всех типов элек­тро­мо­то­ров для элек­тро­ве­ло­си­пе­да наи­боль­шее рас­по­стра­не­ние полу­чи­ли сту­пич­ные элек­тро­мо­то­ры (мотор-коле­са). Про­изо­шло это бла­го­да­ря про­сто­те уста­нов­ки, про­сто­те кон­струк­ции, высо­кой ремон­то­при­год­но­сти, доступ­ным ценам и высо­кой сте­пе­ни стан­дар­ти­за­ции уста­но­воч­ных размеров.

Мотор-коле­са отли­ча­ют­ся по диа­мет­ру, мощ­но­сти, месту уста­нов­ки (перед/​зад), типу редук­ции (редук­тор­ные и без­ре­дук­тор­ные (пря­мо­го при­во­да)), типу креп­ле­ния зад­них звезд.

ДИА­МЕТР мотор-коле­са опре­де­лен вашим вело­си­пе­дом, на кото­рый вы соби­ра­е­тесь уста­но­вить электрокомплект.

Выбор мотор-коле­са ПО МОЩ­НО­СТИ опре­де­лен целя­ми исполь­зо­ва­ния, диа­мет­ром коле­са и весом води­те­ля. Диа­метр коле­са высту­па­ет как повы­ша­ю­щий редук­тор, и здесь зави­си­мость такая: чем выше вес води­те­ля и боль­ше диа­метр коле­са, тем боль­шая мощ­ность тре­бу­ет­ся. Наобо­рот, чем ниже вес води­те­ля и мень­ше диа­метр коле­са, тем менее мощ­ное коле­со спо­соб­но уве­рен­но ехать. Для помо­щи педа­ли­ро­ва­нию обыч­но выби­ра­ют мото­ры 250–350Вт. Если нуж­но полу­чить пол­но­цен­ный “мопед” на вело­си­пе­де с диа­мет­ром колес 26–28 дюй­мов, то берут коле­со 1000Вт. Но если чело­век лег­кий и/​или коле­со 20–24 дюй­ма, то и 500Вт мотор может иметь вполне мопед­ную динамику.

МЕСТО УСТА­НОВ­КИ. В слу­чае мото­ров 250–500Вт нет абсо­лют­но ника­кой раз­ни­цы, спе­ре­ди или сза­ди уста­нов­ле­но мотор-коле­со. Из нашей прак­ти­ки мотор-коле­са мощ­но­стью 250–350Вт в 85% слу­ча­ев уста­нав­ли­ва­ют­ся на перед­нюю ось. Если мотор-коле­со 500Вт то, его ста­вят при­мер­но в 50% слу­ча­ев спе­ре­ди и 50% на зад­нюю ось. В поль­зу перед­не­го при­во­да мож­но при­ве­сти несколь­ко аргу­мен­тов: 1) более про­стая уста­нов­ка (нет необ­хо­ди­мо­сти пере­став­лять набор зад­них звезд, для это­го нужен спе­ци­аль­ный инстру­мент); 2) луч­шая раз­ве­сов­ка по осям; 3) мень­шая нагруз­ка на спи­цы перед­не­го коле­са; 4) воз­мож­ность про­бук­сов­ки — это уве­ли­чи­ва­ет ресурс пла­не­тар­ных пла­сти­ко­вых шесте­ре­нок, ски­ды­вая излиш­ний момент в про­бук­сов­ку; 5) вело­си­пед ста­но­вит­ся пол­но­при­вод­ным — перед­нее коле­со кру­тит элек­тро­мо­тор а зад­нее вы може­те кру­тить сами (это осо­бен­но акту­аль­но на пес­ке, на раз­мы­том грун­те или на льду — перед­ний при­вод ста­би­ли­зи­ру­ет вело­си­пед). Кро­ме того, на вело­си­пе­ды с зад­ним нож­ным тор­мо­зом и/​или пла­не­тар­ны­ми втул­кой в зад­нем коле­се воз­мож­но уста­нов­ка толь­ко перед­не­го мотор-коле­са. Мотор коле­са 1000Вт и более, как пра­ви­ло, про­из­во­ди­те­ли пред­ла­га­ют толь­ко для уста­нов­ки на зад­нюю ось. 

РЕДУК­ТОР­НЫЕ мотор-коле­са намно­го лег­че, чем мотор-коле­са пря­мо­го при­во­да и име­ют боль­ший кру­тя­щий момент. Поэто­му они полу­чи­ли без­ого­во­роч­ное лидер­ство в элек­тро­ве­ло­си­пе­дах и исполь­зу­ют­ся прак­ти­че­ски в 100% ком­плек­тов для созда­ния элек­тро­ве­ло­си­пе­дов. Да, мотор-коле­са пря­мо­го при­во­да не име­ют редук­то­ра, они про­ще, тише и даже немно­го дешев­ле, но за это надо пла­тить боль­шим раз­ме­ром, боль­шим весом и боль­шим энергопотреблением.

ЗАД­НИЕ мотор-коле­са быва­ют с резь­бой под уста­нов­ку тре­щот­ки (зад­ние звез­ды кре­пя­щий­ся по резь­бе), и быва­ют с бара­ба­ном для уста­нов­ки кас­се­ты (зад­ние звез­ды кре­пя­щий­ся по шли­цам). Мотор-коле­са под кас­се­ту несколь­ко дороже.

2. Акку­му­ля­тор и заряд­ное устройство

ЁМКОСТЬ АККУ­МУ­ЛЯ­ТО­РА. Если вы соби­ра­е­тесь ездить в режи­ме “мопе­да”, то есть не кру­тя педа­ли, сле­ду­ет выби­рать мак­си­маль­ную емкость акку­му­ля­то­ра, кото­рую поз­во­ля­ет ваш бюд­жет и место на раме. В слу­чае боль­шо­го акку­му­ля­то­ра удель­ная нагруз­ка на него при­хо­дя­ща­я­ся и коли­че­ство глу­бо­ких раз­ря­дов будут ниже, и АКБ про­жи­вет боль­ше цик­лов. Кро­ме того, пере­дви­гать­ся на вело­си­пе­де ста­но­вит­ся лег­че и при­ят­нее, и дли­на марш­ру­тов рас­тет. Так­же со вре­ме­нем про­ис­хо­дит неболь­шая дегра­да­ция акку­му­ля­то­ров, их емкость посте­пен­но снижается. 

ЗАПАС ХОДА силь­но зави­сит не толь­ко от ёмко­сти акку­му­ля­то­ра, но так­же и от потреб­ле­ния энер­гии. Ёмкость акку­му­ля­то­ра луч­ше все­го выра­жать в Ватт*часах — это будет про­из­ве­де­ние номи­наль­но­го воль­та­жа на ёмкость в Ампер*часах, напри­мер АКБ 36В/​20Ач будет иметь ёмкость 720Втч. Рас­ход энер­гии на пере­дви­же­ние так­же мож­но выра­зить в Ваттах/​км. При рав­но­мер­ном дви­же­нии потреб­ле­ние энер­гии сред­ним чело­ве­ком на ско­ро­сти 18–20 км/​ч может состав­лять при­мер­но 10–12 Втч/​км без помо­щи педа­ля­ми. Тогда про­гно­зи­ру­е­мый запас хода может дости­гать 72км (720Втч /​10Втч/​км).

Боль­шой вес води­те­ля, боль­шая ско­рость и частые стар­ты — это основ­ные вра­ги даль­но­сти хода. При стар­тах самые боль­шие токи. Энер­го­по­треб­ле­ние рас­тет рас­тет про­пор­ци­о­наль­но квад­ра­ту ско­ро­сти и может воз­рас­тать в разы, дости­гая 20–30Втч/км. Тогда рас­чет­ный запас хода при той же самой АКБ ёмко­стью 720Втч, сни­зит­ся до 36–24км.

Наобо­рот, в слу­чае, если вы езди­те в режи­ме PAS-асси­стен­та, то есть кру­ти­те педа­ли, а мотор-коле­со немно­го вам помо­га­ет, с потреб­ле­ни­ем энер­гии 3–5Втч/км, то даже неболь­шой акку­му­ля­тор ёмко­стью 4–5Ач может ока­зать вам замет­ную помощь на про­тя­же­нии десят­ков кило­мет­ров (36В*5Ач = 180Втч / 5Втч/​км = 36км). 

ВОЛЬ­ТАЖ АККУ­МУ­ЛЯ­ТО­РА. Наи­бо­лее рас­по­стра­не­ны на вело­си­пе­дах АКБ номи­на­лом 36(10s) и 48(13s) вольт. При повы­ше­нии воль­та­жа рас­тет мощ­ность и мак­си­маль­ная ско­рость. Имен­но на эти воль­та­жи и рас­счи­та­ны боль­шин­ство кон­трол­ле­ров элек­тро­ве­ло­си­пе­дов. Сей­час попу­ляр­ность полу­ча­ют АКБ номи­на­лом 52В(14s), кото­рые могу рабо­тать с кон­трол­ле­ра­ми номи­на­лом 48В. Для дости­же­ния высо­кой ско­ро­сти исполь­зу­ют АКБ номи­на­лом 60В (16s). Сле­ду­ет пом­нить, что высо­кая ско­рость ведет к боль­шо­му энергопотреблению. 

ПО ТИПУ ХИМИИ. На элек­тро­ве­ло­си­пе­дах наи­боль­шее рас­по­стра­не­ние полу­чи­ли литий-ион­ные акку­му­ля­то­ры, т.к. для вело­си­пе­да очень кри­ти­чен вес и объ­ем АКБ. Литий-ион­ные акку­му­ля­то­ры име­ют наи­боль­шую плот­ность энер­гии — то есть наи­мень­ший раз­мер и вес к запа­су энер­гии (200–250Втч/кг). Под их стан­дарт­ные раз­ме­ры (18650 и 21700) изго­тав­ли­ва­ют боль­шин­ство кор­пу­сов для АКБ. За послед­ние годы они ста­ли очень ресурс­ны­ми (более 1000 пол­ных цик­лов до остат­ка 80% емко­сти) и очень безопасными.

Акку­му­ля­то­ры вело­си­пе­дов так­же быва­ют свин­цо­вые, никель-кад­ми­е­вые , литий-ион­ные (Li-ion) и желе­зо­фос­фат­ные (LiFePo).

Свин­цо­вые тяго­вые АКБ очень тяже­лые и объ­ем­ные и име­ют неболь­шую плот­ность энер­гии (50–70Втч/кг) неболь­шой ресурс (око­ло пол­ных 300 цик­лов), име­ют высо­кий само­раз­ряд и тре­бу­ют вни­ма­ния при хра­не­нии. Если напря­же­ния заря­да опу­стит­ся при хра­не­нии ниже 10,5В то про­ис­хо­дит их суль­фа­та­ция и выход из строя. Никель-кад­ми­е­вые акку­му­ля­то­ры мало распостранены. 

Желе­зо­фос­фат­ные АКБ име­ют непло­хие шан­сы для исполь­зо­ва­ния в элек­тро­ве­ло­си­пе­дах т.к. име­ют боль­шой заяв­лен­ный ресурс (коли­че­ство цик­лов), но они все рав­но усту­па­ют литий-ион­ным по плот­но­сти энер­гии (100–160Втч/кг), то есть они име­ют име­ют боль­ший раз­мер и вес при том же запа­се энер­гии. Так­же их форм-фак­то­ры не поз­во­ля­ют исполь­зо­вать стан­дарт­ные завод­ские кор­пу­са для элек­тро­ве­ло­си­пе­дов. Поэто­му их часто исполь­зу­ют в про­стран­ствен­ных рамах, но это уже бли­же к мопе­дам и мотоциклам. 

ЗАРЯД­НОЕ УСТРОЙ­СТВО. Литий-ион­ные акку­му­ля­то­ры не любят боль­ших токов раз­ряд­ки и заряд­ки, и их при­ня­то заря­жать током не более 50% от емко­сти АКБ. Но луч­ше не пре­вы­шать пока­за­тель 30%. Это зна­чит что АКБ емко­стью 12Ач сле­ду­ет заря­жать заряд­ным устрой­ством с силой тока не более 3А, а для АКБ емко­стью 20Ач сле­ду­ет исполь­зо­вать з/​у не более чем 5А.

3. Кон­трол­лер и орга­ны управления

КОН­ТРОЛ­ЛЕ­РЫ элек­тро­ве­ло­си­пе­да мож­но услов­но раз­де­лить на про­стые и про­грам­ми­ру­е­мые.

ПРО­СТЫЕ кон­трол­ле­ры, напри­мер очень попу­ляр­ный кон­трол­лер HUAWEI 14А, не име­ют выхо­да на дис­плей, но име­ют боль­шой пучок про­во­дов, и управ­ля­ют­ся путем замы­ка­ния этих про­во­дов меж­ду собой. Они рабо­та­ют в паре с руч­ка­ми и кур­ка­ми газа, обо­ру­до­ван­ны­ми вольт­мет­ром или LED-инди­ка­то­ра­ми кон­тро­ля заря­да АКБ. Так­же к ним мож­но под­клю­чить ручки/​курки газа с про­сты­ми дис­пле­я­ми, напри­мер руч­ка газа KH-DX, кото­рая полу­ча­ет от кон­трол­ле­ра допол­ни­тель­ный сиг­нал о часто­те вра­ще­ния мото­ра, и на осно­ва­нии это­го сиг­на­ла может пока­зы­вать наря­ду с заряд­кой АКБ ско­рость и даль­ность поезд­ки (несмот­ря на нали­чие дис­плея, эта руч­ка никак не про­грам­ми­ру­ет контроллер). 

Про­стые кон­трол­ле­ры часто име­ют функ­цию “три ско­ро­сти”: 70–100-110% (если кноп­ка пере­клю­че­ния не уста­нов­ле­на, то по умол­ча­нию рабо­та­ет сред­няя ско­рость). Так­же полез­ной функ­ци­ей явля­ет­ся “кру­из-кон­троль” — при удер­жа­нии кур­ка газа в одном поло­же­нии 5 секунд вклю­ча­ет­ся кру­из-кон­троль, и курок мож­но отпустить.

Про­стые кон­трол­ле­ры ино­гда име­ют выход для под­клю­че­ния дат­чи­ка PAS-асси­стен­та, но не име­ют воз­мож­но­сти регу­ли­ро­ва­ния уров­ней помо­щи, поэто­му PAS-асси­стент ред­ко при­ме­ня­ет­ся с таки­ми кон­трол­ле­ра­ми. Для пол­но­цен­но­го ком­форт­но­го исполь­зо­ва­ния PAS-асси­стен­та реко­мен­ду­ет­ся выби­рать кон­трол­ле­ры с дис­пле­ем и воз­мож­но­стью изме­нять уро­вень помощи. 

ПРО­ГРАМ­МИ­РУ­Е­МЫЕ кон­трол­ле­ры обыч­но име­ют шлейф под­клю­че­ния дис­плея, посред­ством кото­ро­го про­ис­хо­дит настрой­ка функ­ций и отоб­ра­же­ние дан­ных. Через дис­плей уже мож­но настра­и­вать кон­трол­лер, в том чис­ле настра­и­вать рабо­ту PAS-асси­стен­та и выби­рать уров­ни помо­щи, огра­ни­чи­вать мощ­ность и ско­рость, регу­ли­ро­вать плав­ность раз­го­на, вклю­чать фару и т.д. Дис­плей, поми­мо отоб­ра­же­ния заря­да АКБ, теку­щей ско­ро­сти и прой­ден­но­го рас­сто­я­ния, может пока­зы­вать выбран­ную вир­ту­аль­ную ско­рость (уро­вень помо­щи PAS), момен­таль­ную потреб­ля­е­мую мощ­ность в ват­тах и/​или ампе­рах, мак­си­маль­ную и сред­нюю ско­рость, общий про­бег, ста­тус кру­из-кон­тро­ля и т.д.

РУЧ­КА / КУРОК ГАЗА. С дис­пле­я­ми обыч­но исполь­зу­ют про­стые ручки/​курки газа. Кур­ки газа более уни­вер­саль­ны в уста­нов­ке (мож­но поста­вить как на пра­вую так и на левую сто­ро­ну руля, а так­же вверх или вниз флаж­ком) и более без­опас­ны, т.к. руч­ку мож­но слу­чай­но кру­та­нуть при веде­нии вело­си­пе­да или в нештат­ной ситу­а­ции схва­тив­шись за руль, доба­вить газ.

Курки/​ручки газа для рабо­ты в паре с про­сты­ми кон­трол­ле­ра­ми, как пра­ви­ло, осна­ще­ны кноп­кой или клю­чём вклю­че­ния зажи­га­ния, вольт­мет­ром или инди­ка­то­ром заря­да АКБ или неболь­шим про­стым дисплеем. 

ДАТ­ЧИК PAS при­ме­ня­ет­ся для исполь­зо­ва­ния элек­тро­ве­ло­си­пе­да в режи­ме педаль­но­го асси­стен­та — вы кру­ти­те педа­ли, а мотор помо­га­ет вам. Кон­трол­лер, полу­ча­ет сиг­на­лы дат­чи­ка PAS, и исхо­дя из выбран­но­го уро­ве­ня помо­щи на дис­плее, дози­ру­ет помощь мотор-коле­са в авто­ма­ти­че­ском режи­ме. Исполь­зо­ва­ние элек­тро­ве­ло­си­пе­да в режи­ме PAS зна­чи­тель­но эко­но­мит заряд акку­му­ля­то­ра и поз­во­ля­ет про­ез­жать рас­сто­я­ния в 2–3 раза боль­ше, чем толь­ко на одном мотор-колесе.

Дат­чи­ки PAS в боль­шин­стве сво­ем пред­на­зна­че­ны для уста­нов­ки на карет­ку с валом типа квад­рат (ромб). Самый стан­дарт­ный пра­во­сто­рон­ний PAS-дат­чик, состо­ит из непо­сред­ствен­но дат­чи­ка на желез­ном коль­це, кото­рый при­жи­ма­ет­ся пра­вой чаш­кой карет­ки к раме, и пла­сти­ко­во­го коль­ца с маг­ни­та­ми, закреп­лен­но­го на валу под перед­ней звез­дой (систе­мой перед­них звезд). 

В послед­нее вре­мя полу­чи­ли широ­кое рас­по­стра­не­ние лево­сто­рон­ние дат­чи­ки PAS в закры­том кор­пу­се. Они не тре­бу­ют сня­тия кар­три­джа карет­ки, и уста­нав­ли­ва­ют­ся под левый шатун. Такой дат­чик не загряз­ня­ет­ся и зазор меж­ду самим дат­чи­ком и внут­рен­ним коль­цом с маг­ни­та­ми не сбивается. 

ТОР­МОЗ­НЫЕ РУЧ­КИ СО ВСТРО­ЕН­НЫ­МИ ДАТ­ЧИ­КА­МИ ОТКЛЮ­ЧЕ­НИЯ МОТО­РА высту­па­ют как допол­ни­тель­ная мера без­опас­но­сти (их уста­нов­ка не явля­ет­ся обя­за­тель­ной). В слу­чае исполь­зо­ва­ния PAS-асси­стен­та их роль воз­рас­та­ет, т.к. мотор помо­га­ет при­мер­но еще 1 секун­ду после оста­нов­ки педа­ли­ро­ва­ния, и в слу­чае экс­трен­но­го тор­мо­же­ния, луч­ше что­бы он не тянул впе­ред эту секунду. 

Если на вело­си­пе­де уста­нов­ле­ны ком­бо­руч­ки (пере­клю­ча­те­ли ско­ро­стей в одном бло­ке с руч­ка­ми тор­мо­за) то здесь име­ет­ся 3 вари­ан­та: 1) уста­но­вить (при­кле­ить) отдель­ные тор­моз­ные дат­чи­ки на суще­ству­ю­щие ком­бо­руч­ки; 2) демон­ти­ро­вать перед­ний пере­клю­ча­тель ско­ро­стей и левую ком­бо­руч­ку им управ­ля­ю­щ­юю, и на это место уста­но­вить одну тор­моз­ную руч­ку с дат­чи­ком отклю­че­ния мото­ра; 3) купить отдель­ные пере­клю­ча­те­ли ско­ро­стей и уста­но­вить их вме­сте с тор­моз­ны­ми руч­ка­ми из комплекта.

На руч­ки гид­рав­ли­че­ско­го тор­мо­за, тор­моз­ные дат­чи­ки поста­вить крайне затруд­ни­тель­но или невоз­мож­но, а гид­рав­ли­че­ские руч­ки со встро­ен­ны­ми дат­чи­ка­ми сто­ят доро­го, поэто­му часто остав­ля­ют род­ные гид­рав­ли­че­ские руч­ки без датчиков.