Электробайк Specialized Epic ⁠⁠

Или как я соединял в одном транспорте велосипед, мопед, теслу и свои амбиции, и что из этого вышло.

Доброго времени суток, уважаемые читатели! Я немного волнуюсь, приступая к написанию сего толмуда, так как ранее не писал ничего для данного ресурса - да и в целом не мастак писать развернутые посты, разливаясь мыслию по древу. Надеюсь, вы получите удовольствие от прочтения - а я, позднее, от обсуждения и диалога в комментариях. Поехали!

Как несложно догадаться, пост будет посвящен изготовлению своего собственного электровелосипеда. В общем то, данный вид транспорта уже не в новинку, по крайней мере жителям столицы и крупных городов, и я не буду углубляться в банальную тему - что это, как это, зачем и почему. Скажу лишь, что примерно с 2013 года увлекаюсь эксплуатацией и изготовлением этого вида транспорта, получая удовольствие как от процесса конструирования , так и от катания. У меня было несколько вариаций электрохардтейла, плюс масса общения с единомышленниками, тестовых заездов на разных конфигах и море теории и информации, черпаемых с форумов и из личного общения. И в какой то момент назрело понятное каждому творцу желание - перейти от скромного байка с частичной подвеской и типичными 1квт - 1квтч - 40кг к чему то новому, лишенному недостатков ранних проектов, с реализацией кучи хотелок и впихиванием невпихуемого в узкие рамки возможного и доступного.

Чего же я хотел? Ооо, много всего! И сразу!

-Вес - не более 30кг

-Запас хода - не менее 250км при скорости не менее 35кмч

-Сохранение велосипедной легкости хода

-Изящный внешний вид

-Полная подвеска (Двухподвес)

-Простое и редкое обслуживание, надежность.

-Пиковая скорость не менее 55кмч

Знаете, честно говоря это ТЗ формировалось несколько недель и многократно корректировалось,  так как техническое задание - понимание хотелок - очень важный пункт в любом проекте, без которого есть риск полного провала по причине непонимания, чего же тебе реально нужно. Именно исходя из ТЗ можно начинать переходить к частностям... к выбору компановки, а затем и компонентам. Компановка... как много в этом слове! Я немного считерил и пошел немного окольным путем - я вначале выбрал раму, и плясал уже от нее. Моей избранницей стала старенькая, но все еще экзотичная на вид рама Specialized Epic 2008, выбор которой был предрешен самой ее конструкцией... Давайте на нее поглядим.

Сразу бросается в глаза то, как необычно реализована в ней подвеска - сейчас уже никто не делает таких размещений амортизатора. Такая конструкция осталась в далеких 2005 - 2010 годах - всего несколько фреймсетов создавались с такими амортизаторами в заднем треугольнике.  И не менее логичным является то, что эта рама идеальна для электровелосипедов - так как она имеет и амортизацию заднего колеса, и большое пространство внутри рамы под батарейный отсек. И я нашел человека, который продавал эту уже довольно редкую раму. И припер ее к себе на более раннем проекте)

Я засел за компас и принялся вычерчивать компановки - различные размеры и формы батарейного блока, компановки с 1 батареей, с 2. Примерял на чертеже различные амортизационные вилки, ходы подвески. На это ушло около двух недель, может больше, уже не помню. Итогом стала вот такая концепция

В ней собственно говоря видно следующее:

-Батарейный блок размещается одним кусков во всем пространстве рамы

-Батарейный блок упакован в сумку для облегчения конструкции

-В нижней части размещен корпус под электронику

-Части корпуса электроники служат жесткой системой крепления батареи

-Выбрана передняя вилка с ходом 140мм

-Ход задней подвески 100мм

Как итог, у меня на руках было ТЗ, и общая компановка, плюс рама - пришло время подбирать и заказывать компоненты. Я решил вначале собрать всю механическую часть велосипеда без электроники, так как фелокомпоненты различны по геометрии, форме, и перед монтажем электроники ( и ее заказом) следовало собрать базу. Ниже описываю компоненты, которые в конечном итоге были выбраны, и почему ( по раме я уже все рассказал)

-Вилка - Rockshox Revelation 2017, среднеходная вилка с ходом 140мм, легонькая воздушка. Вызывали сомнения по установке 140 вилки в раму под 100мм, однако многократные примерки на чертеже показали что геометрия почти не страдает - меня весьма соблазнял ход и то, что вилка предназначена для экстремальных дисциплин, а значит рассчитана на большие нагрузки.

-Трансмиссия - за основу взята Шимано Zee - шатуны, каретка. Звезда позднее заменена на 42 зубую китайскую люминьку. Цепочка Deore. Манетка тоже Deore. Кассета - блок малых звезд - Deore на 10ск, вместо блока больших звезд установлен расширитель Neitrino на 42 звезду. Переключатель Deore XT.  Как итог - трансмиссия 1 - 10 ( то есть 1 звезда спереди и 10 сзади) , с передней звездой 42т, и задними звездами 11т - 42т. Для обычного велосипеда бредовое сочетание железа, но для электровелосипеда - очень неплохое, так как:

-С одной стороны, можно помогать мотору педалями вплоть до скорости 50кмч, то есть до той границы когда они еще что то дают

-С другой - соотношения 42 - 42 вполне достаточно для любых подмосковных уклонов даже без мотора

-10 скоростей вполне неплохой диапазон, хоть и с большим шагом соотношений.

-Нет лишней машинерии в виде переднего переключателя, передних звезд и манетки.

-Тормозами была выбрана Magura mt5 и mt4, соответственно не переднее и заднее колесо - привлекательная цена, 4 поршня и сертификация под мощные электровелосипеды оказались решающими. Ротор 203мм спереди и 160мм сзади дополнили картину. А еще они просто красивые)

Прочее мне описывать лень, да и скучно. Можно заметить что выбирались довольно таки неплохие компоненты - в конечном итоге, чтобы уложиться в 30 килограмм следовало применять хорошие, легкие велодетальки, ведь там 100 грамм, тут 50 - там 200 - и набежит пара килограмм лишних. Так что втулочка хоуп, 660 граммовые покрышки континенталь и все в таком роде выбиралось вдумчиво - чтобы с одной стороны не ставить переоблегченные гоночные компоненты, которым быстро придет кирдык при длительной эксплуатации, а с другой - не ставить перетяжеленные даунхилл компоненты или тяжелые же дешевые компоненты. я остановил свой выбор на (кажется я верно называю дисциплины, не кидайтесь тапками) эндуро и триал компонентах. Не такие тяжелые как чистый даунхил, и не такие слабые как дорожные или кантрийные. Хотя рама кантрийная... в общем микс тот еще)

Запчасти заказывались на Чейне в 6 заходов, по мере накопления бабла и определения чего мне надо а чего нет, и приходили всю зиму) В России не было найдено ни единого компонента по нормальной цене или в наличии, кроме педалей - так что процесс был долгим. Даже спицы - и те подрезались и накатывались под заказ)

Как только из запчастей был собран собственно сам велосипед - а если быть точнее, платформа под проект, началась самая творческая часть - конструирование обвеса, корпусов, кнопок, габаритных огней, всего  - всего - всего, параллельно с подбором электрокомпонентов - мотора, электроники, батарей. Я просто приведу несколько 3д моделей, которые иллюстрируют разные стадии и разный дизайн корпусов, которые моделировались в разный момент (исторически корпусов было 2, ранний и поздний, с учетом недостатков раннего)

От такие вот кракозябры. Нетрудно понять что это тот самый корпус блока электроники, в котором размещаются контроллер (мозги электровелосипеда), dc-dc - преобразователь (источник бортовой 12 вольтовой сети под любые нужды) , разъемы проводки. После проектирование в дело вступали эти два парня (да, чего только не скрывается в шкафу обычной гостинной хрущевки)

Которые выдавали вот что то вот эдакое

После чего все это эдакое склеивалось, скручивалось, свинчивалось, многократно переделывалось, тестировалось, ломалось и снова тестировалось, шлифовалось, красилось, не собиралось, собиралось и... ну вы поняли. Пока не получалось вот что то эдакое (это первый и второй корпуса, если что первый - с красным кружком, эксплуатировался месяцев 7))

На самом деле, процесс поиска формы, которая отвечала бы условиям:

-Не собирает грязь

-Герметична

-Легкообслуживаемая

-Красива

-Легка по весу

-Лаконична по конструкции

-Прочна

И еще 100500 условий, был сложен, долог и шел целый год, прямо в процессе езды и эксплуатации байка решения обкатывались, браковались, переделывались и снова браковались. Скажем так, корпус был заменен полностью на новый один раз, проводка переделывалась 3 раза, сумка - 4 раза... Было весело)

Ладно, короче... батарея, да. Батарея! Как много в этом слове... батарея, это сердце любого электротранспорта. Не мотор. Не контроллер. Не колеса - батарея. Именно она задаст пробег, вес, возможности байка. Именно она стоит зачастую больше чем все остальное вместе взятое. Вот как выглядит моя без обвязки проводов, защитного корпуса, силикона и прочего

Нетрудно заметить что состоит она из 13 параллелей по 13 последовательностей 18650, сваренных поблочно. Имеет типовое среднее напряжение 48 вольт - выбрано по причине стандартности и общераспространенности. Батарея состоит из лучших на рынке по соотношению вес/емкость ячеек LG 18650 MJ1 - у нас же задача влезть в 30кг, помните? Ценник конский. Вес тоже... Это добрых 11кг в сборе с защитным корпусом. Емкость тоже приличная - 2502 ваттчаса измеренных, номинальных. или 48 вольт 52 амперчаса. Впоследствии ее текстолитовый корпус был просиликонен для защиты от попадания внутрь влаги, и в свою очередь засунут в сделанную (с 4 попытки) под заказ сумку из кордуры, которая также была просиликонена для влагозащиты. Именно этот 2.5квтч кирпич - залог большого пробега )

Нусс, рассказывать подробнее - рехнешься, так что перейду к тому, что же вышло этой зимой.

Вышло нечто вот такое. О батарее я уже сказал. Ее защищает внутренний корпус из текстолита, упакованный в сумку - которая впритык вставляется в раму и фиксируется стропами, боковыми жесткими дугами и самой геометрией рамы. В качестве контроллера в первой итерации использовался контроллер Infineon 12fet с экраном Цикланалист. Впоследствии был заменен со всей проводкой на прототипный контроллер, находящийся в бета - тесте (Ядреный контроллер), который и используется по настоящее время. Двигателем был выбран MAC 8t 2016, это мощный редукторный двигатель весом 4.5кг. В данный момент я эксплуатирую его на мощности 2 квт (впрочем, в любой момент я могу перепрограммировать контроллер через дисплей и изменить этот показатель). По факту, ограничение - скорость перегрева двигателя. Весьма удачный движок, хоть и дорогой - как и все современный движки исполнен в кассетной версии, вполне переваривает 1200 ватт бесконечно долго, не перегреваясь.

Мордаха выглядит вот так, после всех переделок проводки и кнопок управления

То есть на руле расположен дисплей, который отображает статус велосипеда и кучу параметров, и позволяет менять параметры байка на ходу (если приспичит), 2 габаритных огня, основная фара, рычаги управления (курок газа, манетка, тормозные ручки), 2 черные кнопочки слева - включение велосипеда и круиз контроль, красная - 3 режима скорости (программируются как душа пожелает, в данный момент это полная мощность - крейсерский режим 40кмч - тротуарный режим 400ватт с малой тягой. Под экраном - кнопки включения передних габаритов, бортовых габаритов, задних габаритов и фары ( то есть весь свет)

Чрезвычайно большое внимание уделено безопасности - так как байк является одновременно и велосипедом и мопедом, он обязан быть заметным на дороге. За это отвечают 6 габаритных огней - 2 передних белых, 2 бортовых , 2 задних красных. Имеют суммарную мощность порядка 8 ватт

Уже только габаритное освещение позволяет выделить байк на фоне потока и обеспечить безопасность. Основная же фара не уступает автомобильному ближнему свету, и представляет собой 20 ваттную мотоциклетную вспомогательную фару с оптикой, предотвращающей ослепление водителя . Если включить весь свет, то ночная езда становится безопаснее дневной - водители воспринимают тебя мотоциклом или мопедом, но никак не велосипедом. Дополнительно помогает яркий экип, доводящий безопасность до возможного максимума

Честно говоря, я просто не знаю как быть еще более заметным) В итоге, в данный момент байк выглядит следующим образом

По ТХ вышло следующее:

-Максимальная скорость 60кмч

-Допустимая долговременная скорость 52кмч

-Запас хода на скорости 40кмч с педалями - 230км+

-Рекорд дальности на одном заряде 245км

-Вес на покрышках континенталь 29.6кг. На дорожной резине 30.2кг

-Допустимое время перезарядки 1.5 часа

Батарея съемная, и позволяет вытащить ее из байка примерно за 25 секунд, унести ее и зарядить где удобно. Постоянно применялась в поездках на дальняк

Как итог, аппарат получился просто люто удачным. Я использовал его... да как только не использовал. Когда работал в москве, ездил на нем на работу , делая в день по 120км (причем байк был быстрее автомобиля или метро с электричками) Это были поездки в максимальном режиме - рекорд средней по москве 37кмч, ведь байк игнорирует пробки. Это в час пик) Часто катаюсь с обычными велосипедистами на педалях - да, байк тяжелый, но накат у него замечательный и в общем то едет он лишь немногим хуже простого велосипеда. Ездил на нем на дальняк Москва - Ростов на дону. За день доезжал из Москвы до воронежа. Катался на нем же в крыму. Простор для эксплуатации бесконечен - иногда я езжу на нем чисто на педалях как фитнесс или прогулка, иногда - езжу на нем как на мопеде. Как правило - езжу 40кмч помогая педалями - и сам разминаешься , и батарею экономишь. Езжу в ПВД (специально недавно поставил дорожные слики)

Главное ощущение, пожалуй - это СВОБОДА. Можно ездить в парках, в полях, тошнить по тротуару 10кмч кушая мороженое. Можно потеть вкручивая (кстати я педалями пиково разгонял его до 52кмч, очень недолго)). Можно ездить по делам как мопед. Или рвануть в дальняк - каких то 3 часа и ты в 120км от дома, а коли не забудешь зарядник, то можно и на 200+ уехать, посмотреть что то, подзарядиться и вернуться домой.  И все эти возможности - возможности КК подвеса, возможности мопеда, возможности туринга - по сути объединены (не идеально, конечно) в одном транспортном средстве. При этом, хранится это *транспортное средство* в обычном коридоре, и кушает обычную электроэнергию из обычной розетки. До кучи в нем аж 2 юсб зарядки для любых нужд - начиная от зарядки смартфона, заканчивая подключением юсб - светильника в палатку.

В дальнейшем, планирую еще немного улучшить аппарат - скинуть вес на 2кг заменой двигателя на более совершенный, по пока еще в процессе раздумий, так как это решение предполагает много работ по  переделке стокового движка. А так... веселиться и получать удовольствие)

Спасибо за внимание, надеюсь пост вам понравился :)