Что нужно для сборки электовелосипеда своими руками?

Каким бы увлекательным и радостным процессом ни казалась сборка своего электровелосипеда, качественный результат неизбежно требует предварительного планирования.

Следует оценить не только стоимость затрат на компоненты, но и возможность раздобыть необходимые инструменты.

В данной статье я постараюсь перечислить всё, что необходимо, и предостеречь о возможных подводных камнях.

Прежде всего, конечно, нужен сам велосипед-донор, то есть тот, на базе которого будет построен электровелосипед. У кого-то он уже есть, у кого-то нет, а кому-то просто жалко или не хочется превращать любимый велосипед в электрическую версию, и для этих целей приобретается отдельный велосипед.

Есть несколько важных обстоятельств, определяющих возможность электрификации велосипеда:

• Тип крепления колеса. Если планируется установка мотор-колеса, то крайне важно чтобы было крепление QR (Quick release - быстрозажимное). В крепление другого типа - осевое крепление - мотор-колесо не установить (хотя такую задачу неоднократно решали ребята из Electronbikes, но это довольно дорогое удовольствие).
• Наличие места в треугольнике рамы. Часто бывает, что в треугольнике рамы расположен амортизатор, либо верхняя труба сильно занижена - в этом случае установить туда батарею будет довольно проблематично, а иногда вообще невозможно. Вариант установки батареи на багажник, или тем более на подседельный штырь, на мой взгляд крайне нежелателен из-за смещения центра масс и раскачиваний при езде.

Или, другими словами, комплект для электрификации велосипеда (electric bike kit). Если мы сделаем на Aliexpress соответствующий запрос, увидим множество предложений - от мотор-колёс до центральных моторов, различных по мощности.

Так что же входит в комплект по электрификации? Давайте разберём каждый из составляющих его компонентов.

На картинке выше батарея отсутствует, так как часто её просто не включают в состав комплекта - в том числе потому, что она является самым дорогим компонентом электровелосипеда, и стоимость комплекта вместе с батареей будет отпугивать перспективных покупателей. Поэтому батарея обычно продаётся отдельной позицией.

Итак, у нас есть несколько вариантов откуда взять батарею:

1. Купить готовую, на том же Aliexpress, либо приобрести у местных предпринимателей, если не хочется долго ждать. Но как при этом удостовериться в качестве батареи? Здесь мы можем только ориентироваться на отзывы аналогичных покупателей у выбранного продавца.

2. Купить б/у. Этот вариант подходит только в том случае, если у вас или ваших друзей есть оборудование для измерения характеристик батареи, а именно - ваттметр для измерения ёмкости и мощный потребитель (например, набор ламп) для определения внутреннего сопротивления батареи путём оценки просадки напряжения под нагрузкой.

3. Конечно же, изготовить самостоятельно. Для этого потребуется:

• Литий-ионные элементы (либо другие, в зависимости от ваших целей), например, эти формата 18650. Количество элементов определяется в зависимости от схемы сварки, которая, в свою очередь,зависит от напряжения и ёмкости батареи.
• Плата BMS (Battery Management System - система управления батареей), которая будет следить за тем, чтобы элементы не перезарядились, не переразрядились и выравнивать напряжения на отдельных элементах), например эта на 48 В.
• Холдеры, или пластиковые разделители (раз уж мы заговорили про формат 18650), в которые вставляются элементы и которые по сути формируют каркас батареи, например эти.
• Аппарат точечной сварки батарей. Многие возразят, сказав, что элементы можно и спаять между собой мощным паяльником, но пайка, к сожалению, не даёт такого стабильного качества соединения, как точечная сварка. А значит, результат наших трудов может оказаться не самым лучшим. Если вы собираетесь собрать один велосипед - можно воспользоваться аппаратом у тех, кто занимается этим постоянно (взять в аренду). Если же вы собираетесь заниматься этим на постоянной основе, для начала можно приобрести вариант попроще. Но со временем я бы посоветовал заменить его на что-то более производительное.
• Контактные пластины для соединения элементов, которые будут привариваться точечной сваркой. Их можно нарезать из ленты (например, такой) или купить готовые.
• Силовые провода достаточного сечения. Какое именно сечения будет достаточным для вашего случая - нужно определить в зависимости от мощности, которую должна выдавать батарея.
• Изоляционные материалы - термоусадочные и стеклоармированные трубки, электрокартон, либо другие - каждый выбирает то, что ему больше нравится, или чему он больше доверяет.
• Корпус. Здесь у многих открывается невиданный простор для полёта фантазии, но есть смысл использовать готовый недорогой вариант, например, этот. Кстати, он идёт в комплекте с холдерами.

Более подробно про батарею можно почитать в одной из мои прошлых статей.

В случае центрального мотора, который устанавливается в кареточный узел, наибольшим спросом на Aliexpress пользуется двигатель Bafang BBS, например, этот. Эти моторы имеют встроенный двухступенчатый редуктор.

Для его установки потребуется:

• съёмник шатунов (звучит как должность и фамилия, но это не так);
• ключ для откручивания каретки - двигатель встанет на её место.

В случае мотор-колеса, мы можем как купить готовый вариант, так и приобрести отдельно мотор, обод и спицы - и отдать на спицовку мастеру в веломастерскую.

Можно и самостоятельно попытаться заспицевать мотор в обод, но для новичка этот вариант не подходит - нужны определённые навыки и опыт.

Мотор-колёса подразделяются на следующие основные типы:

• Прямого привода, или Direct Drive, DD, они довольно тяжёлые, но поддерживают рекуперацию и не имеют шестерёнок (редуктора), от чего многие считают их более надёжными.

• С одноступенчатым редуктором - эти легче чем первый вариант, а также достаточно недорогие. Самые распространённые на Aliexpress - фирмы CSC и MXUS.
• С двухступенчатым редуктором - у них выше вращающий момент, и они стоят дороже мотора с одноступенчатым редуктором, поэтому на Aliexpress их почти нет и самодельщики их практически не используют.

Для того, чтобы ось двигателя под нагрузкой не провернулась внутри дропаутов и не повредила провод, применяются так называемые торкармы (Torque arm - моментный рычаг), они же усилители дропаутов.

Более подробно про двигатели для электрических велосипедов я уже рассказывал в одной из статей.

В случае центрального мотора контроллер чаще всего встроен в корпус самого двигателя, и из него выходят только провод питания, интеграционный кабель на руль (про него будет подробнее) и иногда провод к датчику скорости.

В случае с мотор-колесом контроллер обычно является отдельным компонентом. Часто в комплекте с контроллером идёт кейс, в котором кроме самого контроллера укладываются соединительные разъёмы. Но не советую закрывать в герметичный корпус мощный контроллер - ему требуется больше охлаждения.

Вот самый распространённый контроллер, заказываемый на Aliexpress отдельно от комплекта:

Множество проводов на выходе может напугать новичка, но на самом деле там нет ничего сложного. И в будущих статьях я подробно расскажу про все эти провода.

Кстати, про выбор контроллера и его особенности я уже писал в одной из прошлых статей.

Дисплей, ручка газа и датчики тормоза (вместе с ручками тормоза), устанавливаемые на руль, входят в состав электрокомплекта. Для их установки потребуется стандартный набор - отвёртки и шестригранники. И конечно же, каждый из компонентов можно приобрести отдельно.

Особого внимания заслуживает PAS (pedal assist system - педальный ассистент). Датчик PAS закреплён на металлическом кольце, которое устанавливается под каретку велосипеда.

В составе комплекта с центральным мотором его нет - он просто не нужен, так как уже присутствует внутри двигателя.

А вот в случае мотор-колеса он есть, и для его установки нам потребуется сначала съёмник шатунов, а затем ключ для выкручивания каретки.

Но система PAS состоит не только из датчика - в комплекте с ним идёт пластиковое кольцо с магнитами, которое устанавливается на оси каретки. При вращении педалей магниты движутся мимо датчика, и он срабатывает.

В этом месте часто возникает проблема - кольцо с магнитами не умещается под звездой. Иногда помогает стачивание кольца, прорезание отверстий под мешающие элементы, или даже установка кольца и датчика с другой стороны каретки. А в некоторых случаях люди и вовсе отказываются от PAS - ведь ручка газа работает независимо от неё.

Но PAS помогает довольно существенно экономить заряд батареи, это актуально при дальних поездках. Так что если вы планируете ездить на одном заряде за город, на природу, я бы советовал найти тех, кто поможет вам изготовить кольцо с магнитами нужной конфигурации, а может и изменить расположение самого датчика. Это делают некоторые электровелосипедные мастерские.

В комплекте с центральным мотором обычно идёт так называемый интеграционный кабель - с одной стороны он подключается к двигателю, с другой - к органам управления и датчикам на руле (дисплей, ручка газа, датчики тормоза).

Огромное преимущество такого кабеля даже не в том, что он делает проводку менее заметной, - на нём использованы влагозащищённые разъёмы Julet. И эта герметичность крайне важна для российских условий.

А вот в комплекте с мотор-колесом такого кабеля обычно нет, поэтому от контроллера пойдёт отдельный провод к каждому компоненту: 4 провода на руль, а также провод питания к батарее и провод на датчик PAS.

В будущих статьях я обязательно покажу как применить интеграционный кабель на комплекте с мотор-колесом, включая впайку ответных проводов в контроллер, дисплей, ручку газа и датчики тормоза, так что оставайтесь на связи.

За качество готового электровелосипеда отвечает не только надёжность его отдельных компонентов, но и надёжность их крепления.

Самый распространённый способ крепления следующий. Батарея, если она не слишком тяжёлая, крепится на бутылочное крепление нижней трубы, кейс с контроллером крепится на бутылочное крепление подседельной трубы.

Некоторые предпочитают крепить батарею на багажник, но я бы не советовал так делать - при этом центр масс сильно смещается назад, особенно когда сзади стоит мотор-колесо.

Более массивные батареи при креплении в треугольнике рамы часто усиливают сантехническими хомутами.

Идеальный вариант на мой взгляд - крепление платформы батареи на хомуты из монолитного поликарбоната, изготовленными по форме рамы, так делают всё те же Electronbikes, и я пока на встречал более надёжного способа крепления быстросъёмных батарей.

На этом пока всё. Спасибо что дочитали статью до конца! Впереди много интересного!