Что нужно знать для сборки своего электровелосипеда? Советы и рекомендации для новичков!

Любая мечта должна воплощаться!

Что нужно знать для сборки своего электровелосипеда? Советы и рекомендации для новичков!

Кто читал раздел «о нас«, в котором есть немного моей биографии, должен уловить связь, что именно с этого ролика началась большая волна вопросов. Она в итоге привела меня к созданию проекта «миддрайв».


С чего все начиналось?


Изначально целью создания этого ролика была попытка ответить на накопившиеся вопросы по моему самодельному электровелосипеду. Хотя правильнее будет называть его электробайком, т.к. велосипеды с двигателями от 250 ватт до 4 кВт являются мопедами. А значит, они требуют наличия водительского удостоверения категории М (открывается автоматом к любой другой категории). При этом, электровелосипед не требует постановки на учет, получения номерных знаков, прохождения обязательного ТО и покупки страховки. А по динамике мой байк сопоставим с 250 кубовым эндуро мотоциклом с ДВС. Хотя разница в мощности в лошадиных силах между ними в десяток раз в пользу ДВС.

Эндуро мотоцикл против электровелосипеда.

А секрет прост. Как сказал Энцо Ансельмо Феррари (итал. Enzo Anselmo Ferrari): «Лошадиные силы продают автомобили, а крутящий момент выигрывает гонки.»
Для сравнения, большинство эндуро и кроссовых мотоциклов в классе 250 кубических см. имеют мощность 25 л.с. и крутящий момент 22-24 Н/м на 7000 оборотах коленвала. И весит при этом мотоцикл 120-140 кг.
В случае с моим электробайком, мощность всего 4 лошадиных силы (3 кВт). Крутящий момент уже с первого оборота двигателя достигает 100 Н/м и повышается редукцией на планетарной втулке Shimano Alfine SG-501. А вес моего байка в сборе с батареей — всего 30 кг.

Suzuki DR 350
Мой Suzuki DR 350 и Alfa Romeo 159 на заднем плане

Для меня, как для среднестатистического эндуро райдера, не являющегося профессионалом, бороться с весом 140 кг мотоцикла Suzuki DR 350 на крутых подъемах было невероятно трудной задачей. Тем более, при моем весе в 75 кг. Если на мотоцикле не залетел до вершины склона по инерции и остановился, то вариант только один: спускаться вниз и пробовать снова. Ведь из-за большого веса сила тяжести тащит его вниз с большей силой, чем есть возможности зацепиться за склон.

Мой мощный электровелосипед/электробайк для покорения горных вершин и пересеченной местности
Мой электровелосипед на базе Giant Trance X2 и комплекта Cyclone 1800-3000W

Преимущества электровелосипеда.

На мое удивление, при первых же испытаниях собранного электробайка, я смог плавно и без проблем взбираться в те крутые уклоны. На эндуро байке они мне давались либо с огромным трудом и падениями, либо не давались вообще. Управлять под собой весом в 30 кг оказалось проще, чем триальным мотоциклом.
Кстати, на одном из выездов, я встретил знакомых ребят, профессионально занимающихся мото триалом. И вот, что они думают о моем велосипеде:
1: Тест простого заезда в серьезный уклон.
2. Еще пробы.
3. Впечатления райдеров
Естественно, снимал это все для сториз в свой instagram (кстати, буду рад, если подпишитесь!)

Мой подход к созданию электробайка мечты.

Я очень дотошный человек и до постройки своего первого электровелосипеда создал тему на форуме электротранспорта. Там я просил советов по выбору конфигурации у опытных людей. Параллельно изучал вопросы сборки батареи, удачных проектов для разных рельефов и целей.

Было высказано множество мнений, которые фильтровать очень сложно, но необходимо. Среди владельцев электротранспорта подавляющее большинство — это владельцы мотор-колес. Они ощутимо дешевле мид-драйва, но предназначены только для ровных асфальтированных дорог и длинных скоростных прострелов.
А у мид-драйва очень важным аспектом для меня является правильная развесовка. Она позволяет работать подвеске как положено. А наличие КПП в виде родной кассеты с переключателем, либо планетарной втулки является главным преимуществом в горной местности.

Про сравнение преимуществ и недостатков мотор-колеса против кареточного центрального мотора я напишу отдельную статью. Поэтому в комментариях можно не развязывать много споров о том, что лучше. Все зависит от рельефа и предназначения!

Какой мотор выбрать для пересеченной местности и затяжных подъемов?


Я определился с выбором комплекта! После недолгих метаний между Bafang BBS HD на 1 квт (1500 вт в пике) и Cyclone 1800-3000W я выбрал циклон. В первую очередь руководствовался мощностью, затем уже стоимостью.
Прошло полтора года после сборки своего байка и почти год с момента выхода этого видеоролика. Теперь я знаю недочеты и ошибки, более рациональные пути решения задач и буду в этой статье на них указывать.

Bafang BBS HD 1 Квт заблуждения и факты.


К слову, меня очень часто просят сравнить Bafang с Cyclone. Совсем скоро я сниму об этом ролик.
В своих видео я часто утверждаю, что 3 кВт циклон комплект дешевле 1 кВт Бафанга. Но люди начинают мне доказывать, что китайский кареточный мотор известного бренда стоит менее 30 тыс руб без батареи. И свято в это верят, не понимая, что им под видом 1 кВт мотора BBS03/BBSHD нерадивые продавцы впаривают 500 или 750 ваттный BBS 02. При этом, в него вкачивают 1 кВт. Но это приведет только к перегревам в подъемах и раннему выходу из строя.

Пожалуйста, перестаньте верить в сказки!

Bafang BBSHD на 1 кВт по закупочной цене на Taobao стоит от 37 тыс руб (март 2019) + посреднические услуги, рискованная доставка и в лучшем случае он обойдется в 44 тыс руб.
А проверенные продавцы на Aliexpress продают его от 48 тыс руб!
Если очень хочется именно Bafang, то берите его у проверенных людей, а не сказочников!

Cyclone 1800-3000 W. Мои шаги и ошибки.

Выбор рамы или велосипеда для переделки в электрический.

Когда я заказал комплект электрификации велосипеда из Тайваня, сразу сделал глупую ошибку… Я начал мониторить предложения на Авито о хороших велосипедах и наткнулся на отличный, как мне казалось, вариант: mongoose pinnr’r DH.

Mongoose pinn'r DH
mongoose pinn’r DH

Купил его не раздумывая и понял, что сделал ошибку только когда получил и примерил мотор. Велосипед был потрясающим, но многорычажная задняя подвеска с подвижным кареточным узлом не позволяла поставить двигатель. Ведь он должен неподвижно упираться и фиксироваться к нижней трубе треугольника рамы.

Да и геометрия DH велосипеда такова, что езда по прямой и педалирование — это крайне не комфортные вещи на таком типе техники. Прямое предназначение таких велосипедов — это скоростной спуск с горы. Поэтому у них высокий клиренс, маленькое расстояние от каретки до сиденья, и в целом рама и сиденье завалены назад. Настраиваешь сиденье так, чтобы комфортно доставать ногами до земли — педалировать приходится с ощущением, что сидишь в детском велосипеде. Колени приходится разводить широко в стороны. Выставишь высоту подседельного штыря для комфортного педалирования — от носочков ноги до земли будет 20 см…

В тот момент я понял, что выбор донора для постройки электровелосипеда — это очень важный момент. Нужно подойти к нему очень кропотливо!
Об этом я тоже напишу отдельную статью с примером удачных велосипедов, которые можно взять за основу!

Выбор, на котором я остановился.


Мой выбор пал на трейловый крепкий велосипед Giant Trance X2 2011 года. Парень в Москве продавал его за 65 тыс руб в идеальном состоянии. При том, что новый он стоит 2700$! А ростовка была L — больше, чем мне нужна, но это означало, что поместится больше батарей!
Купил его!

Giant Trance X 2 после транпортировки ТК в разобранном виде
Giant Trance X2 - мой донор для постройки электробайка

Выбор и расчеты батареи.

Сразу прикинул в онлайн калькуляторе, сколько батареек влезет в раму.

Расчет батареи в раму велосипеда

Оказалось, что помещается 160 шт.
Начитавшись форумов, я принял решение покупать дорогие батареи Samsung прямиком с сертифитированного завода в Китае. Но, забегая вперед, скажу, что я не учел, что эта отрасль очень быстро развивается и появятся более современные батареи с новой химией. В итоге аналогичную батарею сегодня можно собрать уже вдвое дешевле, чем она мне обошлась в 2017 году.

INR 18650-35E
Samsung
Элементы для сборки батареи электровелосипеда

Сейчас для таких больших сборок рациональнее покупать китайские аналоги от LanzHD. Но нужно обязательно понимать, какие токи должна отдавать ваша батарея кратковременно и продолжительно. Тесты показывают, что эти дешевые китайцы очень живучие и стоят своих денег. Но снимать с них продолжительно стоит смело 2,5А с ячейки и с опаской 4-5А.

То есть, для сборки, как у меня, из 160 батарей 16S10P (16 последовательностей по 10 элементов в параллелях) такие батарейки подойдут с оговоркой. Средняя мощность при активной езде у меня получается 1,5 квт, то есть снимается в такие моменты в среднем 2А с элемента при условии, что в параллели 10 таких элементов.

Но для своего спокойствия или меньших сборок лучше купить высокотоковые Samsung 30Q!
Даю ссылки на проверенных продавцов на Aliexpress.

Как рассчитать батарею для электровелосипеда?

Арифметика тут простая: чтобы получить мощность в ваттах, нужно силу тока в Амперах умножить на напряжение в Вольтах.
В нашем случае известными переменными для меня является потребление со стандартным контроллером Cyclone тока силой 40А. Диапазон рабочих напряжений 36-72 вольта. Изучив «даташит» своих батарей и тесты в сети, я нашел информацию, что с моих батарей без нагрева продолжительно можно снимать ток в 4А.

А значит, для получения с батареи 40А мне нужно спаивать по 10 батареек в параллель. Тем самым получаю ячейку 34 а/ч (емкость батареи 3400 mah х 10) с постоянной токоотдачей 40А. У меня помещается 160 батарей в раму. Значит можно 16 таких ячеек спаять последовательно. Получится батарея номинальным напряжением 60В (полный заряд 67,2 В), емкостью 34 а/ч!
Если посчитать мощность итоговой конфигурации, получается, что при полном заряде пиковое значение мощности составляет 2688 Ватт (67,2 В х 40А), а номинальное значение 2400 Ватт (60В х 40А).

Правильная сборка батареи.

Собирать батарею я решил с помощью пластиковых ячеек, из которых можно собрать нужную форму. Их я также купил на Aliexpress.
Эти ячейки позволяют быть элементам 18650 на расстоянии друг от друга в 2 мм. Приклеивать элементы термоклеем друг к другу — занятие очень опасное как в процессе сборки, так и при катании. Ведь корпус батареи под термоусадкой является минусовой клеммой элемента.

Когда мы собираем последовательность из ячеек, то минус предыдущей ячейки в последовательном подключении уже соединяется с плюсом следующей. А прикосновение двух минусовых клемм элементов в сборке приведет к пожару, или даже взрыву! Поэтому очень внимательно отнеситесь к компоновке батареи!

Ячейки для сборки батареи
Пластиковые ячейки для сборки батареи электровелосипеда

Также важная мелочь — это изоляционные самоклеящиеся колечки.

Изоляционные самоклеящиеся колечки для элементов 18650

Для тех, кто планирует заниматься контактной сваркой батарей, понадобится еще и никелевая лента.

Никелевая пластина для контактной сварки li-ion 18650 батарей

Безопасность превыше всего!

Я решил выбрать более сложный метод сборки, с помощью пайки усиков и шин. Таким способом собраны батареи электромобилей тесла. Сечение усиков подобрано таким способом, чтобы при моей пиковой нагрузке в 4А они не грелись, а при коротком замыкании просто перегорят. То есть, каждый усик является предохранителем.

Безопасная правильная сборка батареи электровелосипеда
правильная сборка батареи электровелосипеда
Правильная сборка батареи электровелосипеда с помощью предохранительных усиков
Безопасная сборка батареи электровелосипеда с предохранительными усиками

Все рассказываю как есть, поэтому укажу и на свои ошибки, дабы предостеречь вас от них.

Платы защиты и балансировки BMS/БМС.

Очередная ошибка.


Одной из очень важных частей батареи является BMS (БМС) плата защиты. Стандартные ее функции: не дать переразрядиться или перезарядиться батарее, а также балансировка ячеек до одинакового значения между ними при зарядке.
Изначально я купил дешевую БМС плату на Aliexpress, но потерял пару месяцев уже после полной сборки байка. Оказалось, что плата бракованная и просто не запукается. К тому же, дешевые BMS расчитаны строго на заданное количество ячеек и под один тип химии.

Smart BMS Ant/ «умная» БМС

Поискав информацию на форумах, я даже обрадовался тому, что моя дешевая плата не заработала. Оказалось, что существуют умные Smart BMS платы, которые очень сильно расширяют функционал.

Эти БМС умеют работать с любым количеством ячеек от 8 до 32.
У них есть встроенные термодатчики, которые следят за температурой батареи и в случае перегрева просто отключат питание. К тому же, плата имеет встроенный bluetooth модуль.
Он передает на android смартфон данные о напряжении каждой ячейки и суммарном остатке емкости батареи в % и Ампер/часах. Так же показывает текущий расход в ваттах и потребляемый ток в Амперах.

При этом смарт бмс умеет работать с любой химией- Li-ion, Li-FePo4, NiMh, Li-NMC, Li-Po и т д. Все пороги напряжений можно настраивать вручную.
Если вы хотите продлить жизнь Li-Ion батарее, то достаточно указать порог максимального заряда 4,1 вольта на ячейку вместо 4,2 и тем самым срок службы элементов можно увеличить до 10 крат.

Учитывая, что такая смарт BMS полностью заменяет бортовой компьютер, это просто спасение для владельцев Cyclone комплектов. Дело в том, что у этого производителя не эргономичный и не эстетичный родной экран, который при этом стоит почти как Smart BMS.
Купить Smart BMS ANT можно на Алиэкспресс по этой ссылке. Кстати, картинки в этой статье также являются кликабельными ссылками и открывают в новом окне страницу товара на Ali.

Smart BMS Ant - умная интеллектуальная плата защиты батареи с расширенным функционалом


Помимо этого, следите за поступлением товара в нашем интернет-магазине. Мы тоже возим эти платы.

А совсем недавно один из благодарных подписчиков моего YouTube-канала подсказал, что есть более дешевый вариант этой Smart BMS.

Не дорогая смарт БМС плата

не дорогая смарт бмс плата

Проблема с кареткой Press Fit.

Следующей проблемой, с которой я столкнулся из-за очередного не самого целесообразного выбора рамы, была проблема с не подходящей кареткой.
Дело в том, что на велосипеде изначально стояла безрезьбовая каретка на Prass Fit. После долгих мучений и поиска информации, я решил сам сделать чертежи и заказал на заводе проставки.

Проставки Press Fit на резьбовую евро каретку


Изначально я заказывал комплект под DH каретку 83 мм шириной. Поэтому пришлось колдовать и с осью. Обратился к токарю, который распилил мне ось и удлинил ее с помощью насадки.

Запрессованные проставки под резьбовую каретку в Press Fit

Чертеж я тоже подготовил сам. Насадку запрессовали и обварили по кругу.

Чертеж проставки для удлинения оси


На момент написания этой статьи проехал более 3500 км, полный порядок!

Разрезанная ось ISIS с проставкой для удлинения
Удлиненная ось ISIS

Трансмиссия!

Самым важным для меня критерием выбора центрального кареточного мотора (миддрайв) стало именно наличие КПП. Изначально я просто оставил родную кассету и цепь, но спустя 500 км цепь сильно вытянулась и начала проскальзывать по звездочкам.
Родные велокомплектующие не рассчитаны под большие нагрузки. Я понимал это, поэтому сразу купил планетарную втулку Shimano Alfine SG-501 на 8 передач. Я знал с форума, что она спокойно переваривает мощность в 3 кВт при правильном обращении.

Под правильным обращением я подразумеваю переключение передач без нагрузки, и правильную изначальную настройку шифтера.
Также важным нюансом была замена родной густой заводской смазки на трансмиссионное масло. Родную смазку выдавливает с шестеренок наружу и трущиеся поверхности быстро становятся сухими.

Shimano Alfine SG-501 в родной густой смазке


Трансмиссионное масло залил ATF-III — достаточно 6-10 мл. А подшипники по краям забил густой смазкой, чтобы масло не вытекало. Так как планетарка не рассчитана изначально под жидкую «ванну» смазки, класть байк на бок не рекомендуется.

Промытая в бензине Shimano Alfine SG-501 8 скоростей


Некоторые люди думают, что купить 11 скоростную планетарную втулку Shimano Alfine Sg-701 лучше, из-за заводской заливки жидкого масла. Но эта втулка не выдерживает нагрузок 3 кВт двигателя!
Из всех ныне существующих планетарных втулок именно 8 скоростная «альфина» самая прочная! Не выбрасывайте деньги на ветер, не рискуйте покупать бюджетный Nexus или 11 скоростную «альфину»!
Что касается сервиса, то я просто каждые 500 км шприцом через подшипник добавляю 2 мл масла.

Shimano Alfine SG-501 спустя 3500 км пробега в жидкой смазке под 3 квт двигателем


Я могу сказать, что спустя 3500 км никаких проблем у планетарки не наблюдается, как и нет износа и стружки в масле!

Подводя итоги.

Что бы я изменил, если бы собирал электробайк сегодня?

Хочу сказать, что я сделал несколько ошибок:


1. Изначально не верно выбрал велосипед-донор с подвижным кареточным узлом.
2. Затем выбрал велосипед с кареткой под Press Fit. При том, что 80% велосипедов в мире имеют резьбовую стандартную евро каретку.
3. Это не ошибка, но не самый рациональный шаг. Я купил очень дорогие аккумуляторы по 400 руб за штуку (160 шт). Это привело к тому, что стоимость батареи вышла порядка 80 тысяч рублей. Сейчас подобную батарею на новой Li-NMC химии можно собрать вдвое дешевле. При этом Li-Ion проживет 250-500 циклов, а Li-NMC 1500 -2500 циклов заряда/разряда.

О чем я не жалею?

  1. Не жалею о выборе двигателя Cyclone 1800-3000W. Многие ярые поклонники мотор-колес после того, как прокатились на моем электробайке, тоже перешли на подобный комплект. Один из друзей переходит на циклон с кареточного Bafang BBS HD. О нем мы обязательно снимем видео и напишем статью со сравнительным тестом.
  2. Не жалею о том, что сразу купил двухподвес, а не стал собирать байк на имеющемся хардтэйле Merida. Так как каждый мой выезд с расчетом на час обычно заканчивается поездкой на 50-100 км.
  3. Не жалею, что не купил готовый байк! Собранный собственноручно электровелосипед — это всегда повод для гордости! Где бы я ни остановился, постоянно подходят люди с кучей вопросов и отвечать, что байк собран своими руками- всегда приятнее!

Комментарии:

Leave your thought