Электровелосипед генератор аккумулятор мотор



Мощный недорогой электровелосипед на базе автомобильного генератора своими руками

Андрей делится своим рецептом приготовления велосипеда на электрическом ходу из подручных материалов. И он не пошел простым путем, заказав готовый набор с электроколесом у китайцев, а сделал двигатель из старого генератора от Жигулей.

Однажды, еще будучи обычным деревенским школьником, в автомобильном журнале я увидел небольшую заметку о электровелосипеде, построенным каким-то иностранным энтузиастом, и который умел разгоняться до 40 км/ч и имел запас хода в 70 километров. После этой небольшой заметки я бросил безуспешные попытки завести старый двигатель от бензопилы Дружба и понял, что будущее наступило. На дворе было начало двухтысячных.

Потом была учеба в ВУЗе, и первая постоянная работа. Работа была не ахти какая, 4-хдневка сменялась трехдневкой, времени было много, а денег мало, и мысли потихоньку снова возвращались к идее построить электровелосипед. Интернет был мне не так доступен как сейчас, да и он, интернет, не был завален таким количеством информации по самодельному и не очень самодельному электротранспорту, не было такого количества всевозможных комплектующих. И в голове рождались сумасшедшие идеи и фантастические конструкции из болгарок, электрорубанков, стартеров… Помню даже была идея разместить на ободе неодимовые магниты, а на перьях с двух сторон от колеса электромагниты.

Невоплощенная мысль то забывалась, то разгоралась с новой силой, но потребовалось еще лет 10 для того, чтобы она начала превращаться в реальность.

Я не пошел стандартным для многих путем — купить готовый набор и установить его на велосипед. Во-первых, потому, что не готов был тратить значительные суммы на покупку комплекта, а во-вторых, это бы точно не удовлетворило жажды конструирования и созидания. Вообще, я изначально поставил цель построить велосипед мощностью под 1 кВт с бюджетом 10 000р. Вполне амбициозная цель.

Итак, на тот момент у меня уже был «горный» велосипед Forward Sporting 103, тяжелый, стальной, с зубастым протектором, он хорошо ехал по любому бездорожью, даже по булыжникам на обочине трассы, но очень плохо ездил по гладкому асфальту, издавая почти самолетное жужжание, нарастающее с ростом скорости, протектор покрышек очень быстро съедал накат. Но он верой и правдой служит уже больше 10 лет. Конечно, это идеальный вариант для электрификации).

Из одного полезного сайта про электротранспорт узнал, что автомобильный генератор, оказывается, прекрасно работает в режиме мотора с дешевыми китайскими контроллерами для мотор-колес. В гараже как раз валялся генератор на 80 ампер от вазовской классики. Карты сошлись, старая мечта вспыхнула с новой силой, и я понял, что пора!

Тут же с одного китайского интернет-магазина были заказаны:

  1. Аккумуляторы 18650 – 2.6 а*ч, 40 шт
  2. Плата балансировки и защиты – 1шт
  3. Бессенсорный контроллер для электросамокатов на 1 квт номинальной мощности
  4. Вольт-, ампер-, ваттметр с вынесенным шунтом
  5. DC-DC преобразователь, умеющий делать из 60вольт 12

На местном базаре были куплены:

  1. Трещотка (вместе с задней осью)
  2. Цепь велосипедная
  3. Звездочка на 10 зубов от веломотора F50

В гараже были найдены звездочка от велосипеда передняя – на 48 зубов, задняя на 22 зуба, куски прямоугольных труб, болты, гайки, провода, изолента и прочая мелочь.

Изначально было решено пожертвовать рекуперацией в пользу сохранения наката и легкого педального хода, считаю эту функцию более полезной в плане увеличения пробега. Передняя звездочка от советского велосипеда теперь стала задней звездой электробайка. Левый фривил не нашел, поэтому обычная правая трещетка была переделана на левое вращение – с помощью бормашинки и алмазной шарошки были переделаны посадочные места собачек, а сами собачки развернуты в другую сторону.

Корпус трещотки немного расточен для посадки на левую сторону колеса, туда, где барабан колеса выходит за пределы фланца. У многих велосипедов без дисковых тормозов там достаточно места для установки такого самодельного фривила. У 48 зубовой звездочки была отрезана педаль, и средняя часть была выпилена болгаркой. Звезда соединена с трещоткой винтами с гайками. Вся эта конструкция крепится к колесу как задняя звездочка любого бензодырчика – длинными болтами через спицы и резиновые прокладки, изнутри в межспицевое пространство колеса вставляются полушайбы и все сжимается, крепко обхватывая с двух сторон фланец колеса.

Читайте также:  Как работает мотор мастер

На вал генератора нужно установить звездочку на 10 зубов, для этого я приварил ее к гайке, которая раньше крепила шкив генератора. Гайка навинчивается на вал генератора, и сверлится насквозь вместе с валом и в получившееся отверстие вставляется длинный винт м6 с гайкой на конце.

Звездочки от веломотора пришлось немного обточить бормашиной – их зубья расчитаны на более широкую цепь.

Передаточного отношения 10/48 не хватит для резвого старта, будет чрезмерное потребление энергии, я это на тот момент уже прекрасно понимал. Требуется повысить передаточное число. Готового редуктора я не нашел, различные решения на основе редукторов дрелей/болгарок отмел сразу, хоть и мощности они передают сопоставимые, но эти мощности получаются за счет высоких оборотов, мне же требовалось передавать большой крутящий момент при сравнительно низких — до 3 тыс. в минуту – оборотах.

Поэтому было решено сделать промежуточный вал.

Изначально планируемая компоновка с мотором над задним колесом была отметена. Не хотелось терять возможность возить какой-нибудь багаж, ну или закрепить там детское кресло. Нужно было разместить все в треугольнике рамы. После многочисленных примерок была изготовлена рама для двигателя и промежуточного вала.

Промежуточный вал, изготовленный из строительной шпильки, вращается в двух подшипниках, и передает вращение с правой стороны рамы на левую. Звездочки крепятся так же как на валу мотора – они приварены к гайкам, зашплинтованным на валу винтами м6.

Общее передаточное число получилось 10.56. На этом с механической частью пожалуй все.

Батарея имеет конфигурацию 13S3P- 48 вольт и емкость 7.8а*ч, собрана из 39 банок 18650.
Банки спаяны паяльником 60 вт кратковременными касаниями. В процессе одна банка зашипела – то ли перегрел, то ли в газовый клапан попала паяльная кислота, благо акумов было 40 штук, а потребовалось 39.

Электрическая часть отличается от классического электровелосипеда необходимостью постоянного питания якоря генератора — ведь мой мотор, в отличие от готового мотор-колеса, не имеет постоянных магнитов. Задачу понижения батарейного напряжения до требуемого якорю, выполняет понижающий DC-DC преобразователь, который переваривает до 60 вольт входного и выдает регулируемое выходное напряжение.

В остальном ничего необычного – батарея, контроллер, ручка газа в виде переменного резистора даже пока без возврата в исходное положение)…. Китайский ваттметр с синей подсветкой в качестве бортового компьютера для контроля разряда батареи….

Но, несмотря на то, что это все больше похоже на самоходную бомбу, это поехало, и поехало весьма неплохо. С моим весом 75 кг в первую выездку удалось разогнаться до 37,7км/ч. Ускорение получилось весьма резвое, максималка тоже устраивает. Запас хода получился небольшой — в смешанном цикле с резвыми разгонами до максималки и ездой внатяг с небольшой скоростью вокруг гаража удалось выжать 10 км без помощи педалями, впрочем для батареи это был только первый цикл заряд – разряд. Ваттметр показал 350 с чем то ватт-часов, и напряжение 40 вольт в конце цикла.

Какие выявились недостатки? Ясно, что все провода надо собрать в жгуты, это пока еще только стенд для ходовых испытаний. Цепь в первичной передаче весьма шумит, требует натяжителя-успокоителя, но скорее всего буду переделывать на зубчатый ремень. Нужна ручка газа – в планах сделать в виде курка, с концевиком, запитывающим якорь только в момент нажатия. И целого отдельного исследования требует возможность регулирования мотора током якоря — это второй канал управления двигателем. Да, у моего двигателя нет постоянных магнитов, зато есть электромагнит, индукцию которого мы можем менять в широких пределах. Преимущество ли это? Не знаю. Ведь якорь требует дополнительной электрической мощности 30-50 вт. Зато, не меняя передаточного числа механической трансмиссии, мы можем менять характеристику мотора в широчайших пределах. Повышение тока на якоре снижает обороты, но повышает крутящий момент, понижение же — наоборот, повышает обороты, но понижает момент. Может быть, получится оптимально настроить его под свою конфигурацию «железа»? Или как вариант вывести регулятор на руль и получить этакую электронную коробку передач – на разгоне и на подъемах повышать тягу, а на прямых участках и больших скоростях повышать обороты, таким образом выжимая из своей конфигурации максимум. У кого есть мысли, как можно всесторонне исследовать эту тему? Сейчас думаю над методологией.

Читайте также:  Самые удачные моторы бмв

Немного о зарядном устройстве. Моя батарея требует зарядного напряжения 54 в при токе до 3 ампер. Для зарядки был приобретен регулируемый повышающий DC-DC преобразователь – вход от 12 до 50 вольт, выход от 12 до 60.

Ему на вход подается 12 вольт выпрямленного напряжения от блока питания для светодиодных лент. Этот блок питания может выдавать до 12 ампер. Все собрано в корпусе из фанеры, сделанном на самодельном лазерном резаке, снабжено регуляторами тока и напряжения и вольтамперметром. В корпусе установлены два кулера – один работает на вход, другой на выход воздуха, таким образом, наиболее горячие части (радиаторы) обоих электронных блоков постоянно обдуваются. Зарядное устройство используется также для периодической подзарядки автомобильного аккумулятора. Весьма полезная в хозяйстве вещь получилась!

Доволен ли я результатом – более чем! Ведь при таких характеристиках удалось получить работоспособный аппарат с неплохими характеристиками с бюджетом меньше 10 000р!

Подобной компоновки я нигде на просторах интернета не встречал. Но она дает возможность каждому самодельщику за совсем небольшие деньги получить вполне неплохой электротранспорт, превосходящий по характеристикам, как мне кажется, многие серийные образцы, прикоснуться к этому увлекательному и, безусловно, прогрессивному направлению развития техники, получить радость творчества и незабываемое ощущение от езды на электротяге…

Ну и видео по теме:

Источник

Вся правда о рекуперации электровелосипедов

Ах, это волшебное слово — рекуперация! Довольно значительная часть людей, которые задумывались о покупке электровелосипеда, услышав про функцию рекуперации — возврате части энергии движения обратно в батарею, — начинают мечтать об огромных пробегах электровелосипеда, часто не разобравшись в сути вопроса.

Что может быть причиной такого интереса к функции рекуперации? Склонность людей преукрашивать реальность?

Вероятно, многие помнят, как в советские времена были популярны динамо-машины , или велогенераторы. Они использовались для того, чтобы питать велосипедные фары. Основной целью являлся отказ от необходимости покупать батарейки.

В наше время динамо-машины по-прежнему присутствуют в продаже, например, на Aliexpress встречаются как варианты с прижимным роликом , так и варианты с генератором, встроенным во втулку колеса.

Если же не ходить на Aliexpress, то можно заметить, что такой крупный производитель велосипедных комплектующих, как Shimano, также производит втулки со встроенным генератором.

И, казалось бы, можно использовать этот генератор для зарядки аккумулятора электровелосипеда! Но давайте обратимся к математике, которая беспристрастно расставит всё на свои места.

Мощность генератора, встроенного во втулку, составляет 3 Вт, при напряжении 6 В. Самая распространённая ёмкость аккумулятора электровелосипеда — 10 Ач. При номинальном напряжении батареи 36 вольт, абсолютная ёмкость составит 360 Втч. Таким образом, даже если не учитывать потери на преобразование напряжения из 6 В в 36 В, для зарядки аккумулятора нам потребуется 360 Втч / 3 Вт = 120 часов , или 5 суток езды.

Читайте также:  Мотор м62 расход топлива

Но, конечно же, не о таких велогенераторах говорят сторонники рекуперации! Ведь зачем устанавливать на электровелосипед дополнительный генератор, когда на нём уже есть генератор — это мотор-колесо прямого привода ! Оно и напряжение даёт более высокое, и тормозить можно не вхолостую, а заряжая батарею!

Недавно на одном известном форуме про электротранспорт мне встретился вопрос : » Сколько время потребуется , чтобы зарядить батарею на 48 В ёмкостью 8 Ач рекуперацией, неспешным катанием по парку со скоростью 10 км/ч?».

Именно о таком способе зарядки батареи с использованием рекуперации мечтает большинство людей, приходящих покупать электровелосипед с вопросом «А этот электровелосипед поддерживает рекуперацию?»

Вынужден расстроить таких мечтателей — в таком режиме батарею зарядить вряд ли получится, даже частично, так как для зарядки необходимо обеспечить несколько условий .

Во-первых, нужна достаточная частота вращения мотор-колеса, то есть необходимо ехать со скоростью хотя бы 20 км/ч.

Во-вторых, работа мотора в режиме генератора будет создавать сопротивление движению, словно вы едете в горку, причём с довольно серьёзным уклоном. А сохранять при этом скорость 20 км/ч достаточно длительное время практически нереально.

Другим, более реальным способом подзарядки батареи с использованием рекуперации, многие считают рекуперативное торможение , и это логично, учитывая что тормозить на электровелосипеде приходится довольно часто, не только перед бордюрами и прочими препятствиями, но также на спусках.

Но и здесь имеются факторы, препятствующие эффективной подзарядке батареи. Во-первых, торможения за счёт одной рекуперации может быть недостаточно, и придётся дополнительно задействовать тормозные колодки, а это потери энергии.

Во-вторых, зарядка батареи — процесс инерционный, так как зависит от химических процессов, что снижает эффективность подзарядки.

В-третьих, недостаточный вес. Если в случае электропоездов и электромобилей вес транспортного средства довольно значительный, то в случае электровелосипеда силы инерции уже недостаточно.

В итоге, с учётом потерь на преобразование кинетической энергии движения в электрическую, а затем в химическую энергию батареи, реальная эффективность рекуперации на электровелосипеде составляет около 3% , в холмистой местности — около 5% .

А теперь давайте сравним велосипед с рекуперацией и велосипед без рекуперации — с редукторным двигателем.

Благодаря использованию обгонной муфты и конструктивным особенностям, редукторные двигатели до 30% экономнее расходуют энергию батареи, чем двигатели прямого привода. К тому же, они в 2-3 раза меньше весят, если сравнивать двигатели с одним и тем же вращающим моментом.

Таким образом, можно использовать двигатель прямого привода и за счёт рекуперации увеличить пробег на одном заряде на 3-5%, а можно использовать редукторный двигатель и добиться прироста пробега до 30% (относительно мотора прямого привода).

На самом деле, у этих моторов разное назначение: мотор прямого привода целесообразно использовать если вы хотите перемещаться со скоростью более 50 км/ч на тяжёлом транспортном средстве, с большой батареей, и вас не беспокоит увеличенный расход энергии.

А редукторный мотор разумно использовать в случае, когда для вас важен низкий вес, эффективное использование энергии батареи (в том числе за счёт использования ассистентного режима) и устроит скорость передвижения 25-60 км/ч. Это больше похоже на электровелосипед , чем на электромотоцикл, не правда ли?

Двигатели прямого привода дешевле из-за простоты конструкции, за это их любят самодельщики, но и весят они в разы больше. А редукторные двигатели больше используют производители качественных и, как следствие, более дорогих электровелосипедов, как например electronbikes .

Если понравилось, ставьте «палец вверх» и подписывайтесь! Это очень мотивирует к написанию новых статей! Спасибо, что Вы со мной, и до встречи! Впереди будет ещё больше интересного!

Источник

Поделиться с друзьями