Устройство электровелосипеда: мотор, контроллер, датчик, батарея

Электровелосипед пугает словом «электро». Кажется, что там сложная машина, в которой без сервисного центра не разобраться. На деле это обычный велосипед, к которому прикрутили пять вещей: мотор, батарею, контроллер, датчик и пульт на руле. Каждая из пяти понятна за пару минут. Разберём, как они работают вместе, чем отличаются варианты и на что смотреть, если вы выбираете, чините или просто хотите понять, почему ваш байк ведёт себя именно так.

Как устроен электровелосипед: цепочка из пяти узлов

Логика одна у всех моделей, от дешёвого городского до дорогого горного:

1. Датчик замечает, что вы крутите педали (или с какой силой давите).
2. Контроллер получает сигнал и решает, сколько тока дать мотору.
3. Батарея отдаёт этот ток.
4. Мотор превращает ток в тягу.
5. Дисплей показывает скорость, заряд и уровень помощи, а вы кнопками меняете этот уровень.

Сверху ещё датчики торможения в ручках. Нажали тормоз, контроллер тут же отключил мотор, чтобы он не тянул вперёд, пока вы останавливаетесь.

Мотор: в колесе или в каретке

Большинство споров про электровелосипеды в итоге сводятся к одному: где стоит мотор.

Мотор-колесо. Двигатель спрятан во втулке, чаще задней, иногда передней. Статор закреплён на оси, магниты вращаются вместе с колесом. Бывает двух видов:

• редукторный: внутри маленький быстрый мотор и планетарная передача. Лёгкий, накатистый, без мотора крутится почти свободно;
• прямой (безредукторный): мотор и есть колесо. Тяжелее, зато тише, и в нём нечему ломаться, кроме подшипников.

Плюсы мотор-колеса: цена, простота, цепь и звёзды живут обычной жизнью. Минусы: вес висит на одном колесе, а в горку мотор работает на одной «передаче» и на затяжном подъёме может перегреться.

Мотор в каретке (его ещё называют центральным, mid-drive). Стоит там, где крепятся шатуны, и крутит звезду. Сила идёт через цепь и через ваши передачи. Отсюда главное преимущество: на подъёме вы включаете лёгкую передачу, и мотор работает в удобных для себя оборотах, как и ваши ноги. Такие моторы ставят Bosch, Shimano, Bafang и другие. Минусы: дороже, а цепь и кассета тащат на себе и ваши ватты, и ватты мотора, поэтому за износом надо следить внимательнее.

	Мотор-колесо	Мотор в каретке
Цена	ниже	выше
Горки	хуже, мотор без передач	лучше, работает через передачи
Вес	на одном колесе	в центре, у каретки
Цепь и звёзды	обычный износ	под большей нагрузкой
Замена колеса, прокол	сложнее, провод в оси	как у обычного велосипеда
Где встречается	город, недорогие модели	горные, трекинговые, дорогие городские

Датчик: каденс или момент

Это самая недооценённая деталь. От датчика зависит, как велосипед ощущается на ходу, сильнее, чем от мощности мотора.

Датчик каденса (его ещё называют PAS). Диск с магнитами на валу каретки и датчик рядом. Он видит одно: педали крутятся. Дальше контроллер включает помощь на выбранном уровне. Давите вы изо всех сил или едва шевелите ногами, мотор тянет одинаково. Отсюда знакомое чувство «велосипед едет сам, а я делаю вид». Плюс в цене и простоте.

Датчик момента. Меряет, с какой силой вы давите на педаль, и добавляет помощь пропорционально. Надавили сильнее на подъёме, мотор тоже прибавил. Катитесь с горы и не давите, мотор молчит. Езда такая, будто у вас просто очень сильные ноги. Моторы в каретке Bosch и Shimano, например, работают именно с датчиком момента.

Датчик скорости нужен, чтобы контроллер знал, когда отключить помощь на 25 км/ч, а дисплей показывал скорость. У моторов в каретке это обычно магнит на спице или диске и приёмник на раме. Мотор-колесу отдельный датчик часто не нужен: скорость контроллер узнаёт по вращению самого мотора.

Контроллер для электровелосипеда

Контроллер, коробочка с электроникой, служит мозгом всей системы. Иногда он спрятан в раму, в батарею или в сам мотор, иногда висит отдельным блоком под багажником.

Что он делает:

• превращает постоянный ток батареи в трёхфазный ток для бесщёточного мотора и переключает обмотки в нужный момент (для этого в моторе часто стоят датчики Холла, которые подсказывают положение ротора);
• решает, сколько тока пустить в мотор, по сигналу датчика и выбранному уровню помощи;
• ограничивает ток, чтобы не сжечь мотор и батарею;
• отключает мотор по тормозу и на заданной скорости.

Контроллер подбирают под напряжение батареи (36 В, 48 В и так далее) и под мотор. Поставить «помощнее» не выйдет: если ток больше, чем рассчитаны мотор и батарея, первым сгорит самое слабое звено.

Аккумулятор для электровелосипеда

С батареей обращаться надо аккуратнее, чем с любой другой деталью.

Внутри обычно литий-ионные элементы, соединённые последовательно и параллельно. У одного элемента номинал около 3,6 В. Десять последовательно дают 36 В, тринадцать 48 В. Параллельные группы добавляют ёмкость. Отдельная плата, BMS, следит за каждым элементом: чтобы не перезарядился, не ушёл в глубокий разряд и не перегрелся.

Две цифры на наклейке:

• напряжение, В: с каким контроллером и мотором батарея работает;
• ёмкость, А·ч: сколько тока она отдаст.

А запас хода считают по третьей цифре, которой на наклейке часто нет: ватт-часы. Это напряжение, умноженное на ампер-часы.

Батарея	Энергия
36 В × 10 А·ч	360 Вт·ч
36 В × 14 А·ч	504 Вт·ч
48 В × 10 А·ч	480 Вт·ч
48 В × 15 А·ч	720 Вт·ч

Сравнивайте батареи только в ватт-часах. «48 В на 10 А·ч» и «36 В на 14 А·ч» по энергии почти одинаковы, хотя цифры на наклейке выглядят очень по-разному.

Сколько километров выйдет из этих ватт-часов, честно не скажет никто без вас. Расход зависит от уровня помощи, вашего веса, горок, ветра, давления в шинах, от того, как часто вы трогаетесь с места. Запас хода от продавца обычно посчитан для лёгких условий на минимальной помощи. Надёжнее один раз проехать знакомый маршрут и посмотреть, сколько процентов батареи ушло.

Безопасность. С литиевыми батареями шутки плохи. МЧС Москвы советует: заряжать только родной зарядкой, не оставлять на зарядке без присмотра и на ночь, ставить на негорючую поверхность, после мороза дать батарее согреться до комнатной температуры, а при вздутии, искрах или запахе гари прекратить пользоваться и нести в сервис.

Дисплей и как подключить электровелосипед

Пульт на руле работает и приборной панелью, и главным меню. На нём кнопка включения, уровни помощи, скорость, заряд, пробег. У многих ещё режим «помощь при ведении»: мотор медленно катит велосипед, пока вы идёте рядом.

Если вы собираете велосипед после перевозки или меняете деталь, схема подключения обычно такая:

1. Батарею снять или выключить ключом.
2. Разъёмы соединить по форме и цвету: они сделаны так, что вставить не в тот вход трудно. Силовой не путать с сигнальными.
3. Батарею поставить на место, включить с кнопки на дисплее.
4. Проверить, что мотор отключается по тормозу, до первой поездки.

Если после этого дисплей показывает код ошибки, ищите его расшифровку в инструкции к дисплею: у разных производителей коды свои.

Настройка электровелосипеда

Большинство настроек сидят в меню дисплея:

• уровни помощи: сколько их и насколько сильно помогает каждый;
• размер колеса: должен совпадать с реальным. Ошибка в размере искажает спидометр, пробег и заодно отсечку на 25 км/ч;
• ограничение скорости: на велосипеде по ПДД помощь выключается выше 25 км/ч, это часть определения;
• единицы, яркость, автоотключение и прочие мелочи.

Названия пунктов и коды параметров у каждого дисплея свои, их смотрите в инструкции к модели. Дорогие системы с мотором в каретке часто настраиваются ещё и через приложение производителя по Bluetooth.

Что говорит закон

По ПДД велосипед может иметь электродвигатель номинальной мощностью в режиме длительной нагрузки не больше 0,25 кВт, который автоматически отключается на скорости выше 25 км/ч. Такой электровелосипед едет по правилам для велосипедистов, и права для него не нужны. Мотор мощнее, от 0,25 до 4 кВт, переводит машину в мопеды, а там уже нужны права и другие правила.

Поэтому, когда «разблокируете» скорость или ставите контроллер помощнее, рискуете вы не только надёжностью. Юридически вы пересаживаетесь с велосипеда на мопед.

Электровелосипед тоже велосипед: пробег и расходники

С записью поездок у электровелосипеда всё так же, как у обычного. Часы или велокомпьютер пишут трек, пульс, скорость. Если у вас Garmin, COROS, Polar, Suunto, iGPSPORT, Magene или часы Huawei и Amazfit, тренировки синхронизируются в dodofo напрямую, а старые файлы .gpx и .fit можно загрузить на странице «Мои активности».

Для электровелосипеда полезнее всего вкладка «Снаряжение» в профиле. Заведите там свой байк и привяжите к нему поездки: будет копиться пробег, и мы напомним про замену цепи, колодок и других расходников. На мотор в каретке это особенно кстати, цепь там работает за двоих. А если захочется проехать с компанией, посмотрите календарь велозаездов, только заранее уточните у организатора, пускают ли на старт с мотором.