Ваша корзина
пуста
Перейти в корзину

Приводные элементы электровелосипедов

Приводные элементы электровелосипедов можно рассортировать в 3 вида:

Каретный электродвигатель, электродвигатель с центральным расположением.
Редукторное мотор-колесо (geared hub motor).
Моторколесо с прямым приводом (директ-драйв).

Начнём с номера первого: мид-драйв, центральный.

Оно, кстати, довольно популярно в брендовых всяких европейских электровелосипедах.

Находится вблизи каретки (педалей) велосипеда, через цепной привод, и механизм передач,
если на велосипеде такой есть, вращает заднее колесо.

механизм передач на электровелосипеде, заднее колесо, рисунок 1

механизм передач на электровелосипеде, заднее колесо, рисунок 2

Плюсы: если велосипед с передачами — широкий диапазон оптимального применения за счёт этих самых передачь — можно и хорошую тягу на малых оборотах получить, и высокую скорость.

Минусы: цепь и звёзды становятся расходником, если по пути порвёте цепь, или погнёте петух, или ещё как-то сломаете цепную передачу — домой будете возвращаться пешком толкая свой транспорт.

Алсо невозможен полнопривод с использованием одного мотора.

Номер второй: Редукторник, geared

Электродвигатель расположен внутри ступицы колеса, там же расположена зубчатая понижающая планетарная передача, которая даёт электродвигателю вращаться с большими оборотами, чем обод колеса.

Шестерёнки обычно из пластмассы.

Есть механизм передающий момент в системе колесо-мотор только в одном направлении — при тяге от двигателя (фривил, обгонная муфта).

В случае, когда передача идёт в обратном направлении, происходит разьединение системы, таким образом при накате, либо движении от педалей, электромотор не вращается, и тем самым не затрудняет вращение колеса.

Слева в разборе — директдрайв,
Справа в разборе— редукторник:

директдрайв

Редукторный мотор:

редукторник

Плюсы: Лучшее кпд в широком диапазоне скоростей относительно директдрайва, лучшая тяга на малых скоростях и старте, меньший расход энергии на километр пробега, меньшие размеры и вес, отсутствие сопротивления движению при езде от педалей.

Минусы: отсутствие возможности использовать рекуперацию, слабое место в виде пластиковых шестеренок, при срезании зубьев каковой, либо порче обгонной муфты в пути, добираться придётся педалируя. Но! - про правильной эксплуатации и своевременном обслуживании, данные компоненты выхаживают до 30000км!

Номер третий: директдрайв

Самая, вроде, надёжная система за счёт минимизации лишних деталей — чистый электродвигатель, ротор сидит на оси и неподвижен относительно вилки, статор вращается вместе с колесом.

мотор-колесо

мотор-колесо рисунок 1

мотор-колесо рисунок 2

Плюсы: минимум лишних деталей, возможна рекуперация, легкое достижение высоких скоростей.

Минусы: относительно большой диаметр и вес, низкое кпд при малых скоростях.

Теперь про общие вопросы, связанные, в основном таки с моторколёсами, ибо миддрайв меня не интересует, так что я по нему не очень интересовался.

Итак, в целом — редукторное моторколесо более тяговитое и более экономичное.

Директдрайв — более скоростной, так что если хочется ездить на скоростях 40 — 50+, то скорее стоит присматриваться к директдрайвам.

Также у директдрайва посредством контроллера можно реализовать режим рекуперации — перевод электродвигателя в режим генератора с запасанием выработанной энергии обратно в аккумуляторную батарею.

Эффект от подзарядки аккумулятора рекуперацией достаточно мизерный — порядка увеличения на 2-3 процента пробега, плюс ещё там есть нюансы в виде больших токов зарядки, и того, что заряжать литиевый акб при температурах ниже +5 цельсия — это убивать его (относится и к мобилам и прочим бытовым девайсам на литий-ионе и литий -полимере, кстати), но зато его можно использовать в качестве тормоза, и таким образом экономить тормозные колодки.

Кстати, в «большом электротранспорте», в виде, к примеру, электропоездов ЭР2Т, рекуперативное торможение точно так и используется — до скорости порядка 25 км/ч поезд тормозит чисто введением тяговых электродвигателей в режим генераторов, отдавая выработанную электроэнергию обратно в контактную сеть.

Для экономичного вождения много полезнее минимально пользоваться торможением, и максимально — накатом — то есть видя красный сигнал светофора, к примеру, не переть прямо до него на газу, а метров за 300 закрыть газ, и накатом двигаться, чтобы к приезду к светофору иметь скорость не более 10-15 км/ч.

Что ещё: скорость езды.

Один из наиболее частых вопросов новичков — как быстро мой велосипед будет ехать на электроприводе?

Это прямо зависит от четырёх вещей:

1. Обороты холостого хода мотор-колеса при номинальном напряжении:

Нормальный продавец их либо указывает, либо эту информацию можно у него уточнить.

У моего моторколеса, к примеру, это 310 RPM при 48V. При замере китайским тахометром,
оказалось 305 оборот в минуту при питании от 4 последовательно соединённых свинцовых акб по 12 вольт (примерно 50 вольт фактически) на вывешенном колесе — приемлемо.

Не забывайте, что это обороты мотор-колеса без нагрузки, это важно!

2. Диаметр обода колеса. Понятно, что чем больше окружность колеса, тем больше будет фактическая скорость при равных оборотах.

Формула для расчёта: окружность колеса в миллиметрах / 1000 * (обороты мотор-колеса /60) = скорость в метрах в секунду. Для километров в час умножить на 3.6, для получения финальной прогнозируемой скорости — всё это ещё поделить на 1.2, ибо обороты под, даже вполне посильной нагрузкой, будут ниже, чем без нагрузки (приблизительно на 20 процент, да).

3. Соответствие мощности к сопротивлению движению.

Если у вас расчётная скорость получилась 50 км/ч, для достижения и поддержания таковой скорости мотор должен будет развивать мощность порядка киловатта, или 1000 ватт.

Если ваш мотор будет развивать мощность в 500 ватт, то из-за сопротивления вращению он не сможет достичь своих максимальных оборотов, понятно, и вы будете довольствоваться максимальной скоростью в 37 км/ч вместо 50 — при этом мотор ещё будет довольно сильно греться из-за перегрузки, если вы на такой скорости будете ездить на до конца выкрученной ручке газа.

4. Напряжение питания.

При покупке моторколеса, к нему указывается номинальное напряжение питания — к примеру, 48 вольт.

Но напрямую такие двигатели никто не питает — они управляются контроллером, который получает от аккумуляторной батареи однофазное постоянное напряжение, и преобразует его в трехфазное «вращающееся», для питания мотор-колеса.

Так вот, не обязательно питать моторколесо контроллером и батареей на указанное напряжение.
Вы можете питать 48-вольтовый мотор батареей и контроллером на 36 вольт.

Или на 24, или на 60 вольт — при этом скорость вращения мотор-колеса на полном газу будет соответственно 0.75, 0.5, или 1.25 от номинальной.

То есть, вы вполне можете регулировать максимальную скорость в некоторых пределах чисто изменением напряжения аккумуляторной батареи и контроллера.

Есть контроллеры на двойное напряжение — например, на 36/48 вольт, или на 48/60 вольт.

Также важный параметр контроллеров применительно к электродвигателю — это его ампераж, через который может быть установлена максимальная мощность достигаемая мотором, который он питает — например, 36v 17A = ~ 612 watt, 60V 25A =~ 1500w

Дело в том, что указанная на моторколесе «мощность в ваттах» — это скорее рекомендуемая долговременная, при которой он не перегреется, и при которой гарантируется его долгая и счастливая жизнь.

А так-то на 250 ватт мотор можно и 500, и 800 ватт, и даже киловатт подать — понятно, это в долговременной перспективе может не понравится пластиковым шестерёнкам, или фривилу, но считается что двух — трехкратное форсирование большинство моторколёс переносит относительно хорошо.

Впрочем, — контроллеры достойны отдельной статейки, по этому в эти дебри сейчас углубляться не будем.

Что ещё важно — усилители дропаутов (torque arm).

В силу того, что рама обычных велосипедов не предназначена на сопротивление оси колёс на скручивание, особенно, в случае алюминиевой вилки / рамы, крайне рекомендуется принимать меры против проворачивания оси мотор-колеса.

Дело в том, что согласно чему-то там любое действие рождает противодействие.

Мотор-колесо крутит обод, опираясь на ось, то есть ось колеса у неё как точка опоры, которую она при этом пытается провернуть в другую сторону.

Если пазы вилки этот момент не выдерживают, они ломаются, как следствие — колесо уезжает отдельно, велосипед на скорости перьями вилки втыкается в асфальт. К чему это приводит — надеюсь, объяснять не надо, поломки костей и даже морг в результате — вполне вероятны.