Jurand ZE (elektryczny)

[Motocykl JURAND]

Historia powstania tego motocykla (?) zaczęła się w zgoła niespodziewanych okolicznościach.
Na łonie Grupy Motocyklowej Dziki Junak dyskutowaliśmy z kolegami nad projektem "Juranda DJ", czyli nowego polskiego motocykla, który zamierzaliśmy zbudować wspólnymi siłami korzystając z grupowych doświadczeń wieloletnich Junakowców, Inżynierów i Mechaników zgromadzonych w tym miejscu.

Podjęta przez zapaleńców inicjatywa, ujawniła wiele poważnych problemów, na jakie w dobie Unii Europejskiej i Światowego EkoTerroryzmu może trafić niedoświadczona grupa osób, próbująca od zera stworzyć motocykl i go sprzedawać.

Najpoważniejsze dwie przeszkody to: niedostępność na rynku fabrycznie nowego silnika spalinowego, pojemności ponad 150cc i spełniającego coraz ostrzejsze normy; oraz problemy z legalnym wprowadzeniem motocykla na drogi. Po wielomiesięcznych poszukiwaniach silnika okazało się, że co prawda "wszystko jest w Chinach", ale tylko do pojemności około 250cc, z innymi poważnymi graczami rynkowymi nie ma zaś opcji rozmowy, ponieważ poza nowymi motocyklami producenci nie przewidują obrotu nowymi silnikami. Jeśli zaś chodzi o legalną rejestrację i użytkowanie na drogach publicznych - w 2011 roku Polska idąc za owczym pędem dyrektyw unijnych wprowadziła prawo które w praktyce wyeliminowało z rynku pojazdy typu SAM, dotychczasową kuźnię talentów i pole do rozwoju drobnej przedsiębiorczości.

Rzuciłem wówczas sarkastycznie, ale nie do końca żartem pomysł - by obie te przeszkody obejść. Pierwszą - stosując silnik elektryczny, który jak dotąd z zapasem spełnia najostrzejsze normy emisyjne i ekoterrorystyczne. Drugą - budując motocykl mieszczący się w definicji pojazdu wolnobieżnego, który poza ubezpieczeniem OC nie wymaga żadnych przeglądów okresowych, rejestracji, ani innych dokumentów dopuszczających go do ruchu...

A ponieważ od dzieciństwa marzyłem o zbudowaniu "poważnego" elektrycznego pojazdu, nie trwało zbyt długo zanim słowo zacząłem wprowadzać w czyn.

Początkowo zastanawiałem się nad budową jednośladu od zera, począwszy od ramy naśladującej Junaka, zawieszeń i kół 19 cali, po komplet laminatowej karoserii imitującej M10. Dłuższy czas spędziłem na przymiarkach i pomysł upadł z racji ergonomii rozmieszczenia nietypowych dla motocykla elementów (głównie akumulatorów), jak i z powodu potraktowania całego projektu w kategoriach zabawy i wielkiego eksperymentu z niewiadomym rezultatem - co automatycznie wprowadziło ostrą redukcję kosztów budowy i szukanie maksymalnych oszczędności.

Najpierw więc zapadła decyzja o wykorzystaniu (przerobieniu) gotowej niepotrzebnej ramy od motocykla Kawasaki GPZ 500, która z racji konstrukcji skrzynkowej idealnie nadawała się do wypełnienia akumulatorami. Co do samych baterii - po szybkim przeliczeniu kosztów porzuciłem mrzonki o lekkich nowoczesnych ogniwach LiFePO4 na rzecz ciężkich, topornych i mniej trwałych, ale za to 4x tańszych akumulatorów ołowiowych w żelowej technologii AGM.

Dobór akumulatorów odbył się trochę na zasadzie kombinacji. Najpierw przeliczenia - jakie napięcie będzie najkorzystniejsze, by instalacji nie ciągnąć kablami o przekroju ręki (przy tej samej mocy odbiornika - im wyższe napięcie zasilania, tym niższe natężenie prądu, a duży prąd wymaga grubych kabli), a potem kalkulacja - jakiej pojemności akumulatory zmieszczą się w dostępnym miejscu w ramie. Wyszło że potrzebuję czterech akumulatorów 12V (napięcie silnika 48V) a w ramę wejdą cztery takie o pojemności deklarowanej 55Ah. Przymiarki na surowo zakończyły się sukcesem.

Poszukiwania silnika i układu sterującego obrotami były twardszym orzechem do zgryzienia. Zacząłem od tego "co chciałbym mieć", czyli od jednostek o mocy 16-30kW. Po poszukiwaniach trafiłem na stronę firmy INTO i odkryłem eldorado dla takich domorosłych konstruktorów. Analiza cen (bez VAT) bardzo szybko jednak sprowadziła mnie na ziemię. Stosowny silnik wraz ze sterownikiem elektronicznym z zaszytymi bajerami typu odzysk energii hamowania itp, pozbawiłby mnie kwoty około 10 tys zł. Jak na "eksperyment" i "zabawę" to o przynajmniej jedno zero za dużo.

Postanowiłem więc zaryzykować z czymś znacznie tańszym, ale automatycznie o znikomej mocy - i w razie pozytywnych rezultatów kiedyś dokonać "upgrade" na miarę możliwości finansowych. Wybór padł na silnik DC o mocy 1kW (tak, tylko 1 kW - tyle co motorynka, czy starożytny Komar) zasilany napięciem 48V. W firmie MAGMA z Jarocina zakupiłem za niespełna 400 zł (!!!) cały komplet - silnik, sterownik elektroniczny, manetkę sterującą ("gaz") na kierownicę i kilka zębatek, oraz mechanizmy "wolnego koła" (sprzęgło jednokierunkowe, jak torpedo w rowerze).

Na jednym z portali poświęconych napędom elektrycznym do pojazdów znalazłem informację, że najpopularniejszym i najprostszym rozwiązaniem napędzania kół pojazdu jest bezpośrednie sprzęgnięcie z nim silnika za pomocą przekładni pasowej czy łańcuchowej i odpowiednio dobranych zębatek. Niemniej komfort jazdy i przyspieszania wymaga wówczas silnika o większej mocy, dlatego dla słabszych jednostek sensowne jest zastosowanie skrzyni biegów. Niewiele myśląc przerobiłem jeden z posiadanych silników motorowerowych "od chińczyka" przez ucięcie całej części karteru mieszczącej wał i pozostawienie tylko obudowy ze skrzynią biegów. Sprzęgło zgodnie z moimi przypuszczeniami okazało się zbędne. Odcięcie dopływu prądu do silnika elektrycznego działa podobnie jak rozłączenie sprzęgła  w silniku spalinowym (w którym nie ma innego wyjścia, bo wał korbowy musi się kręcić cały czas). Po kilku dniach kombinowania, klejenia i uszczelniania, czterobiegowa skrzynia z "luzem" była gotowa do zamontowania w podwoziu.

  Na wałku odbioru napędu z silnika załozyłem dużą zębatkę Z29 na sprzęgle jednokierunkowym - "wolnym kole". Dzięki temu siła napędowa silnika poprzez skrzynię biegów jest przekazywana na tylne koło, ale jeśli silnik zostanie wyłączony lub motocykl toczy się szybciej niż wynika to z obrotów napędu elektrycznego - oś silnika przestaje być napędzana przez toczące się tylne koło. Jest to sensowne by ograniczyć opory i straty energii. Sterownik elektroniczny nie ma modułu odzysku energii hamowania, więc napędzanie odłączonego silnika szło by tylko na straty. Przyszedł czas montażu podwozia i pierwszych prób.

Próby napędu i skrzyni biegów - filmik

Bazując na wcześniejszych doświadczeniach przy budowie Juranda 500 (motocykl zbudowany na nieznacznie zmodyfikowanym podwoziu i układzie napędowym Kawasaki GPZ 500) zastosowałem oryginalne zawieszenia GPZ, tylne koło Jawy 350 i przednie MZ ETZ 250 z hamulcem tarczowym. Trzon karoserii z laminatu, upodabniającej motocykl do Junaka M10 zrobiłem korzystając z gotowych form stworzonych dla Juranda 500.

Pomijając chwilowy brak przedniego błotnika (postanowiłem wykonać formę dla wersji 18 cali, ponieważ błotniki 19-calowe z Junaka dość marnie wyglądają na kole 18 cali) - całość zaczęła wyglądać nieźle, niestety wygląd bardzo psuły "klocki" prostokątnych akumulatorów ułozonych na wspawanych kratownicach z kątowników. Trzeba było to jakoś zakryć, dlatego dodatkowo wykonałem z laminatu przednią osłonę i boczne pokrywy, nienachalnie imitujące czarny blok silnika i zakrywające co trzeba. W tej postaci było już OK.

A co robi znak "Biohazard" na pokrywach bocznych???? Przecież to pojazd elektryczny, ZeroEmisyjny, Ekologiczny, Zielony!!!

 

To taki mały prztyczek w nos dla EkoTerrorystów, którzy tak bardzo chcą "oczyścić planetę" i nauczyć nas jak żyć, że zapominają o podstawach logiki. Sam pojazd owszem, jest nieszkodliwy dla środowiska, bardzo ekonomiczny i ekologiczny. Ale akumulatory zawierające ołów i kwas siarkowy? A prąd skąd się bierze by je naładować i napędzać maszynerię? Ze słońca? Z wiatru? Z elektrowni wodnych? W znikomym procencie - głównie z elektrowni spalających paliwa kopalne, oraz atomowych. Czysta ekologia, nieprawdaż? :)

Wskaźniki w obudowie lampy trochę nietypowe. Amperomierz ułatwia ekonomiczną jazdę, wizualizuje pobór prądu z baterii, aczkolwiek jeśli chce się tym motocyklem "normalnie" jeździć, to wskazówka i tak zazwyczaj ostro wychyla się za pole -30A. Wskaźnik naładowania baterii z licznikiem motogodzin - nieoceniona wskazówka jeśli chce się wrócić do domu i kilka km nie pchać dość ciężkiego motocykla. Centralnie zaś cyfrowy prędkościomierz pochodzący z quada, wzbogacony o wskaźnik włączonego biegu, kontrolki świateł i kierunkowskazów, oraz osobny wskaźnik naładowania akumulatora - jednego z czterech, który poza napędem dla silnika ponosi także trudy zasilania całego oświetlenia pojazdu. A trudy to nie za wielkie, bo wszystko od A do Z oparte jest na zamiennikach LED tradycyjnych żarówek.

Pozostała kwestia legalnego poruszania się po drodze. Ponieważ "SAM"a nie ma szans obecnie zarejestrować, a zreszta po co komu coroczne przeglądy i inne hece - poszedłem ścieżką legislacyjną pojazdów wolnobieżnych. Albowiem "pojazdem wolnobieżnym jest pojazd silnikowy, którego konstrukcja ogranicza prędkość jazdy do 25 km/h, z wyłączeniem ciągnika rolniczego. - art. 2 pkt 34 KRD". Mimo nieco lepszych osiągów motocykla, przełożeniami trzeba więc było ograniczyć maksymalną prędkość do 25km/h. Pojazd wolnobieżny, zgodnie z art 81 KRD o ile nie wchodzi w skład "kolejki turystycznej" - nie podlega okresowym badaniom technicznym. Ponadto zgodnie z art. 71 ust. 3, pojazd wolnobieżny nie podlega rejestracji (o ile nie wchodzi w skład kolejki turystycznej) i jest dopuszczony do ruchu, jeśli odpowiada warunkom technicznym określonym w art. 66 ustawy Prawo o Ruchu Drogowym.

A więc już? To wszystko? Można jeździć? No jeszcze dwa szczególiki.

Według KRD - Pojazd wolnobieżny powinien być wyposażony także w tabliczkę o wymiarach nie mniejszych niż 25 x 15 cm, umieszczoną na prawym boku pojazdu, podającą imię i nazwisko (nazwę) właściciela pojazdu oraz jego adres; jeżeli jeden właściciel posiada kilka pojazdów, na tabliczce należy dodatkowo umieścić numer kolejny pojazdu.

Ciągniki rolnicze i pojazdy wolnobieżne oraz przyczepy przeznaczone do łączenia z tymi pojazdami powinny być oznakowane trójkątną tablicą wyróżniającą, której wierzchołek powinien być skierowany ku górze. 

Ów "trójkąt wyróżniający" jest obowiązkowy, za jego brak można mieć kłopoty, sęk w tym że jest to znak o wymiarach niemal 40x40cm - w motocyklu ciężko w ogóle znaleźć miejsce by go umieścić. Poradziłem sobie więc instalując mniejszy trójkąt stosowany w przyczepkach bagazowych. "W razie czego oto jest Panie Oficerze" ;) Co do tabliczki z danymi własciciela - przyznam że widziałem na drogach wiele koparek, spychaczy, meleksów i innych pojazdów wolnobieżnych, ale na żadnym nie zdarzyło mi się dostrzec jakichkolwiek informacji o właścicielu. Dla świętego spokoju jednak taką tabliczkę dla swojego Juranda ZE wykonałem, ignorując tylko jej przepisowe wymiary. Przeszła mi tez przez myśl refleksja - ta wymagana prawem tabliczka naprawdę duzo mówi o włascicielu pojazdu. Co na to Ustawa o Ochronie Danych Osobowych????

Pozostała jeszcze jedna sprawa.

Zgodnie z przepisami ustawy o ubezpieczeniu obowiązkowym, każdy posiadacz pojazdu mechanicznego (jakim również jest pojazd wolnobieżny) jest obowiązany do zawarcia umowy obowiązkowego ubezpieczenia OC za szkody powstałe w związku z ruchem posiadanego pojazdu. Umowę ubezpieczenia OC posiadaczy pojazdów mechanicznych zawiera się na okres 12 miesięcy. Jednak posiadacz pojazdów wolnobieżnych, zgodnie z art. 27 ust. 1 ustawy o ubezpieczeniu obowiązkowym, może zawrzeć umowę OC na czas krótszy niż 12 miesięcy, jednak nie mniejszy niż 3 miesiące. Jest to tzw. umowa ubezpieczenia krótkoterminowego.

Tak uzbrojony w stosowny przepis udałem się do zaprzyjaźnionej agentki ubezpieczeniowej i rzuciłem Jej temat: trzeba to ubezpieczyć, ale poproszę jak najtaniej i bez "cudów". Kilkanaście minut spędziliśmy przy komputerze w systemie ubezpieczeń PZU. Pani Grażyna od razu wybiła mi z głowy ubezpieczenie krótkoterminowe, ponieważ z racji utraty zniżek kalkulowało sie ono drożej od całorocznego. Potem przetestowaliśmy "pojazdy wolnobiezne" w systemie, ale najtaniej wychodziło coś koło 350 zł na rok. Drogo. W końcu po kilku innych próbach weszliśmy w kategorię "motocykle" i tutaj było juz to czego oczekiwałem. System przyjął bez mrugnięcia okiem pozycję "pojemność skokowa" z wartością "0" i automatycznie na tej podstawie przesunął OC do grupy motorowerów (poniżej 50cc). Wyszło całe 48 zł ze zniżkami. Niestety nie dało się obejść istniejącego pola "Numer rejestracyjny", ale po kilku próbach wyszło, że wcale nie musi on być zgodny z obowiązującymi standardami, fantazyjnie wpisaliśmy więc "01 DAKO" i przeszło. Na moje ostrożne pytanie "czy tak wolno", Pani Grażyna odpowiedziała tylko że przecież system przyjął, mam potwierdzenie OC, zapłaciłem 48 zł, więc wszystko jest na pełnym legalu.

No i jeżdzę. :D Zapomniałem dodać że dla tego typu pojazdu, wymaganym dokumentem jest Prawo Jazdy kategorii B lub wyższej.

A jeżdząc - przypominam sobie czasy gdy jako nastolatek ujeżdzałem swój pierwszy motorower Romet Kadet. On też miał silniczek 1kW i podobne osiagi, może nawet trochę lepsze z racji mniejszej masy tak pojazdu jak i jeźdźca. Po zmianie przełożeń, z mocnym wiatrem w plecy udawało mi się Kadeta rozpędzić do 60 km/h. W Jurandzie ZE tak optymistyczne założenia zostały szybko zweryfikowane. Na akumulatorach naładowanych w 3/4 (jakby były w pełni, to te kilka Voltów więcej przełozyłoby się na 2-3km/h zysku) uzyskałem następujące prędkości maksymalne (przed dostosowaniem przełożenia głównego do przepisów o pojazdach wolnobieżnych):

Bieg 1 - 14km/h

Bieg 2 - 24km/h

Bieg 3 - 32km/h

Bieg 4 - 40km/h

I to było wszystko co dało się wyciagnąć. Co i tak nie jest źle jak na tak ciężki "motorower" ;) którego masa własna wynosi 168kg.

Album ze wszystkimi zdjęciami z budowy Juranda ZE

Filmik z jazd próbnych.

Na koniec gorące podziękowania dla Kamrata RAV z Grupy DJ za wielką pomoc w zorganizowaniu baterii, ładowarki i wskaźnika naładowania, oraz dla Pani Grażyny, agentki PZU za przetarcie szlaku do taniego ubezpieczenia OC.

[Motocykl JURAND]

Nowy filmik z jazd, w nowej wersji:

https://youtu.be/C2kV8TIsW_U

Jurand ZE z napędem elektrycznym, dzięki jak zwykle nieocenionej i fachowej, a także bezinteresownej pomocy Rafała N (RAV) został przerobiony z dotychczasowej chińskiej jednostki DC 1000W 48V na solidny silnik 2500W 24V od wózka widłowego. Plus dedykowany profesjonalny sterownik Curtis Sepex 1243. Dotychczasowe akumulatory żelowe AGM 12V 55Ah (4 sztuki) zostały przekablowane na dwa zestawy po dwa - łącznie 24V 110Ah. Jest to pojemność teoretyczna, przy obciążeniu prądem 20-godzinnym, czyli około 5,5A. W praktyce z baterii pobierane jest 50-80A a nierzadko i 130-150A - w takich warunkach deklarowana pojemność drastycznie obniża się, o czym dalej.

Jeździ to już teraz zdecydowanie jak motocykl. Przyjemnie się rozpędza, jest cichutki - słychać wyłącznie łańcuch napędowy na zębatkach. Trochę tylko żałuję że zrezygnowałem ze skrzyni biegów - dzięki niej można by bardzo zawadiacko i sprawnie startować, a jednocześnie uzyskiwać wyższe prędkości, w granicach 65km/h (przetestowane, osiągnięte na innym przełożeniu). A tak - są kompromisy dla napędu na stałe sprzęgniętego z kołem. Kolejna wersja testowa, która odpowiedziała na kolejne pytania i uzupełniła bazę wiedzy. W tej postaci już pozostanie jako pojazd użytkowy. Do sprawdzenia jeszcze pozostał zasięg. Kilkadziesiąt deszczowych dni trochę odsunęło w czasie testy, ale wreszcie 26.10.2016 udało się.

Po doszlifowaniu parametrów sterownika, naładowaniu baterii na full i całej nocy stania w ciepełku koło 20 st (co jak wiadomo ma znaczenie dla akumulatorów). Celem wycieczki było określenie parametrów trakcyjnych - przede wszystkim zasięgu, prędkości maksymalnej, oraz "jak się zbiera" po zmianach. Dwa tryby ("biegi") zaprogramowałem również na ostre oddziaływanie regeneracyjne, czyli teoretycznie doładowywanie baterii przy jeździe z górki, bądź hamowaniu "wybiegiem" - z maksymalnymi wartościami prądu. Pomiary były robione na wbudowanym liczniku elektronicznym, plus telefon z uruchomionym GPS i opartym na GPS licznikiem - aplikacją (DigiHUD) Rezultaty:

1. Motocykl przyspiesza zdecydowanie lepiej po zmianach ustawień kontrolera (większy prąd od razu na start = większy moment obrotowy)
2. Zasięg - do momentu gdy baterie już wyraźnie padły, wskaźnik naładowania migał na czerwono alarmem, wyraźnie spadła prędkość maksymalna, ale motor wciąż dość żwawo się poruszał - wbudowany prędkościomierz pokazał przebieg 23km, GPS - 21km.
3. Prędkość maksymalna. Po prostym "z palcem" (w razie czego na hamulcu ;P) osiąga się 50km/h, jak się jest cierpliwym to nawet 56km/h. Przy dłuższym zjeździe na odrobinę nachylonej drodze (jakieś 1% może) i rozpłaszczeniu się na baku - prędkościomierz wykazał magiczne 62km/h. Czyli tyle ile by wynikało z zastosowanych przełożeń, prędkości obrotowej silnika i rozmiaru tylnego koła. GPS nie kontrolowałem cały czas, ale... GPS pokazał maksymalną prędkość 74km/h! Powrót pod tą samą "górkę" pozwolił na jazdę ze stabilną prędkością 50km/h. Czyli nie jest źle.
Średnia na poziomie 29 km/h (trochę jeździłem po lesie i próbowałem trybu "przepisowego" 25km/h, ale generalnie jeździłem "ile gazu w manetce").

W każdym razie - silnik 2,5kW ma potencjał o jaki go nie podejrzewałem. Bardzo ważna jest kalibracja sterownika i dokładne dobranie jego parametrów. Jeśli chodzi o zasięg - w tej chwili najsłabszym ogniwem są ogniwa, ponieważ wciąż używam dość tanich żelówek AGM które nie zabijają parametrami - przede wszystkim rzeczywistą pojemnością i odpornością na mocne rozładowania. Wydaje mi się że zastosowanie firmowych akumulatorów "deep cycle" zaprojektowanych specjalnie do pojazdów - wydłuży zasięg conajmniej do 30km, a łudzę się nadzieją że może i do ponad 40. Teoretyczne wyliczenia wskazują na zasięgi rzędu 60km przy jeździe "pełną parą" i nawet 100km w trybie "przepisowym" - 25km/h.

Po wskazaniach woltomierza nie stwierdziłem by tryby "regeneracji" dawały jakieś zauważalne odzyski energii. Ot ciekawostka. W trybach tych wyraźnie jednak wyczuwa się efekt "hamowania silnikiem", czyli pewnie jakieś tam miliampery wracają spowrotem do baterii.

W każdym razie frajda z jazdy "bezspalinowcem" jest ogromna. Niezapomniane miny grzybiarzy w lesie gdy prawie bezszelestnie ich mijałem Dwóch rowerzystów, dość ostro pedałujących - także zostawiłem w tyle.

Jeżeli rozwiąże się problem baterii - to znaczy można będzie zastosować ogniwa lekkie, o dużej pojemności i łatwe do naładowania - napęd elektryczny w Jurandzie jest absolutną przyszłością. Silnik elektryczny bije na głowę parametrami i kultura pracy każdy silnik spalinowy o podobnej mocy.

Czekamy co przyszłość przyniesie.