Байки про Елвел, частина перша: Вступна

Наши партнеры ArtmMisto

Розповім трохи про звичайних електричних велосипедах. Заздалегідь прошу вибачення за кілька технічну мову, але, сподіваюся, це допоможе краще зрозуміти як це працює, як це можна використовувати і в який бік це можна покращувати. У наступному своєму пості обіцяю, в якості компенсації, розповісти про своє Елвел та інше життя-буття простим побутовою мовою.

До сих пір шановний maxifed добре описав "звичайний китайський електричний велосипед", але за нашими мірками це щось ближче до скутеру, хоча і з педалями.

Однак, крім такого варіанту існує ще можливість електрифікувати звичайний велосипед - гірський, спортивний, дамський - будь-хто. Кілька років тому це робилося любителями з допомогою запчастин від цих самих скутерів - береться мотор-колесо від скутера, ручка газу від скутера, гальма від скутера і все це справа пристосовуватися на звичайний велосипед :-) Так робив і я приблизно рік назад, але помучитися з несумісними деталями довелося неабияк. Ось він, середньостатистичний Елвел (мій :-):

Потім китайці зрозуміли, що тут теж є певна ринкова ніша, і почали продавати набори для перетворення звичайного велосипеда в електричний, яким може скористатися практично будь-який велосипедист, навіть не маючи особливих навичок. Плюс в тому, що Вам не доведеться окремо шукати спиці потрібної довжини і діаметру, шукати трещетка з різьбленням з правильним кроком, прикидати як приладнати дискові гальма до мотор-колеса, який для цього не призначений ... в загальному - все придумано, все вже продумано!

Продаються вони, наприклад, як на eBay , Так і в інших місцях. До складу набору, як правило, входить: вже заспіцованное в міцний подвійний обід (продаються різні діаметри - 26 ", 24" ітп) мотор-колесо (м'яз Елвел), контролер (мозок Елвел!), Ручка газу (і симетрична звичайна ручка на ліву сторону), два електрифікованих гальма (в гальмо вмонтований мікроперемикач, щоб контролер переривав електрику на мотор в момент гальмування). Акумулятор в комплект не входить, це окреме питання і окрема стаття витрат.

Коштує такий комплект в діапазоні починаючи від ~ 100 доларів плюс ще стольник на пересилку поштою. Комплекти бувають на 24, 36 і 48 вольт на різні потужності - 200, 250, 350, 500, 1000 ват і більше. В чому різниця?

Потужність - це твір струму на напругу. Отже, якщо ми хочемо живити мотор на 1000 ват від акумулятора напругою в 24 вольта, нам знадобиться електрична система, здатна подавати струм силою 1000/24 ​​= 41 ампер. Для того, щоб пропускати такий струм без втрат на нагрівання проводу нам знадобиться провід перетином близько 6 квадратних міліметрів! Це просто-таки грубезний провід.

Щоб обійтися проводами тонший, треба використовувати акумулятори напругою вище. Наприклад, якщо взяти акумулятор на 48 вольт, то потужність в 1000 ват ми отримаємо вже при струмі в 1000/48 ~ = 21 ампер. Для такого струму нам вже буде досить дроти в 2-3 кв. мм, це вже звичайні товсті кабелі живлення.

Що залежить від потужності двигуна? Ні, максимальна швидкість Елвел від неї не залежить. Але залежить швидкість розгону. Також швидкість розгону залежить від загальної ваги Елвел і вершника.

Наведу емпіричні дані на моєму прикладі: я купив двигун на 250 ват. Моя вага - під 130 кілограмів, велосипед - 20 кілограмів (сталевий, важкий - зараз таких уже не роблять, сучасні алюмінієві важать 10-15кг). Вага акумулятора (три послідовно з'єднаних свинцевих акумулятора на 12 вольт / 7 ампер-годину) 9кг, вага мотор-колеса 6кг. Разом: 165 кг. Так ось, при свежезаряженних акумуляторах до 30 км / год (крейсерська швидкість) ця система розганяла приблизно секунд 40. Тобто досить повільно і плавно.

Після апгрейда (на фотке вище) я поставив літієвий акумулятор на 20 ампер-година, 36 вольт (при тих же 9кг) і злегка модифікував контролер, тепер він вважає що мотор у мене на ~ 450 ват (і дає відповідні струми). Тепер розгін 165 кілограм до 30 км / год у мене складає приблизно 20 секунд.

Від чого залежить максимальна швидкість? Всі двигуни спочатку розраховані на максимальну швидкість приблизно в 25-30 км / ч. Наскільки я зрозумів, в Штатах і Європах це законодавче обмеження для Елвел. Тому, якою б потужності і на будь-яке напруження Ви не купили б Елвел або набір, його максимальна швидкість буде 30км / год (при діаметрі колеса 26 дюймів).

Треба зрозуміти, що це обмеження походить від самого принципу роботи електродвигуна, і не є якимось "штучним обмеженням" в контролері, наприклад. Всі знають, що електродвигун під час обертання починає сам виробляти електрику - він перетворюється в генератор. Чим вище швидкість обертання, тим більша напруга видає цей генератор. Під час руху Елвел відбувається рівно те ж саме - виникає електрорушійна сила (ЕРС). Але тільки при цьому від акумулятора в мотор через контролер надходить електрика, яке і змушує мотор обертатися. Так ось, що виникає ЕРС у напрямку протилежна току від акумуляторів. Поки колесо крутиться повільно, ця протидії ЕРС не перешкоджає обертанню мотора, але чим вище швидкість, тим вище протидії ЕРС і в якийсь момент (на певній швидкості) ці дві сили зрівнюють один одного. Це називається швидкістю холостого ходу (ХХ) і це максимальна швидкість обертання даного електродвигуна.

Те, що мотор при русі працює як генератор використовується для так званої рекуперації. Якщо Ви вже набрали хід, але раптово треба загальмувати, зазвичай ви тиснете на гальма і вся накопичена тяжкі працею кінетична енергія йде на опалення гальмівних колодок і обода колеса. Однак, якщо при натисканні на гальма переключити двигун в режим генерації, то отриману енергію можна назад закачати в акумулятор! Це дуже корисна функція в режимі міського руху, де часто доводиться пригальмовувати. При цьому, коли двигун працює генератором, він ще й працює як гальмо - магнітне поле починає чинити опір руху велосипеда. За відгуками (у мене, на жаль, контролер без рекуперації) це дає ефект сильного, але м'якого гальмування.

Якщо режиму рекуперації немає, то в режимі гальмування мотор просто відключається від живлення, в цьому режимі він не надає особливого гальмуючого дії. Але все ж, магнітна сила настільки велика, що навіть в повністю відключеному стані мотор-колесо робить деякий опір руху - наприклад, чисто на педалях досить проблематично розігнатися швидше 15 км / год - вище двигун починає вже чинити відчутний опір руху.

Так ось, двигуни розраховують рівно так, щоб швидкість холостого ходу при діаметрі обода 26 "становила приблизно 30 км / год. Тобто, суть розрахунків в тому, щоб двигун при обертанні виробляв напруга акумулятора при швидкості приблизно 240 оборотів в хвилину. А напруга акумулятора -то буває різний! Тому, якщо ми візьмемо двигун, розрахований на 24 вольта і живити його від батареї в 36 вольт через контролер на 36 вольт (обов'язково контролер повинен бути розрахований на напругу акумулятора! інакше згорить), то швидкість ХХ буде в півтора р аза вище! Тобто 45 км / год замість 30. Але це варіант скоріше для смертників :-)

Звичайна швидкість прогулянкового руху для велосипедиста - 15-25км / ч. На Елвел крейсерська швидкість - 28-29км / ч (максималка - близько 32х). Спортсмени видають середню швидкість руху 35 км / год і вище, але це реальний екстрим - я одного такого на дорозі зустрічав. Так що подумайте - а чи треба вам 45км / год? Якщо на такій швидкості наскочив на камінь - запросто можна навернутися, а на такій швидкості це гарантовані як мінімум травми.

Покажу, як виглядають описані деталі в натурі. Ось, наприклад, мотор-колесо:

Таке мотор-колесо призначене для монтування в передню вилку і має ширину корпусу близько 100мм (стандартна ширина передньої вилки). Також існують мотор-колеса на задню вилку, вони ширші (135мм) і мають на корпусі різьблення для трещотки. Іноді зі зворотного боку вони також мають різьблення - для дискового гальма.

Мотор-колеса теж бувають різні. "Звичайні китайські" мотор-колеса являють собою ротор (корпус мотора з отворами для спиць) і статор (вісь, всередині мотора переходить в статичні якоря, на яких намотаний провід). Ось намертво закріплюється в вилці велосипеда, а ротор обертається навколо нею, передаючи обертальний момент на колесо через спиці. Щоб було зрозуміліше, подивіться це відео , Там показують як розбирають М-К.

Інший різновид (теж "китайські") на вигляд виглядає так само, але всередині має планетарний редуктор. Ротор в таких моторах зовні непомітний; рух на колесо через зовнішній корпус передається з внутрішнього корпусу через понижуючий редуктор. Такі двигуни мають менший розмір, тому що сам електромотор можна зробити на більшу частоту оборотів, а великий момент на низьких оборотах отримувати за рахунок редуктора. Мінус таких мотор-коліс (скорочено пишуть М-К) - підвищена гучність, знос планетарного редуктора. Якщо я пояснив невиразно, подивіться це відео , Там наочно показують як працює М-К з планетарним редуктором.

Ще один підвид М-К з планетарним редуктором - М-К з планетарним редуктором і обгінної муфтою. Такі муфти дозволяють мотору тягнути колесо при обертанні в одну сторону, і відключати механічну передачу при русі накатом. Це дозволяє уникнути незручностей, пов'язаних з неможливістю використання Елвел в режимі чисто педального руху. Якщо електродвигун не тягне - він просто відключається від колеса і не чинить опору руху.

Також існують варіант з використання навісного звичайного електродвигуна. Зліва набір для перетворення велосипеда в Елвел від тайванської компанії Cyclone . Тут електродвигун з зубчастим колесом на валу, шатуни для заміни штатних педалей, велика зірочка з трещетка на заміну штатної, ну і всяке додаткове барахло. Такий двигун кріпиться на раму збоку від великої зірки, і за допомогою окремої ланцюгової передачі передає крутний момент на велику зірку, тобто, по суті як би "допомагає" Вам крутити педалі.

Але особисто на мою думку, це скоріше екзотика, хоча, як стверджується, ці двигуни мають позамежний ККД - більше 95%! (Звичайний М-К має ККД близько 80%). Не знаю, не пробував.

А ось останній писк моди - мотор-колесо MagicPie з вбудованим контролером від китайської компанії Golden Motors . До нього підключається акумулятор, ручка газу і гальма, і превед! Зручно, напевно - але поки не чув відгуків від власників :-)

З іншого боку - вже не похімічити з контролером, та й замінити його вже нереально. Оверклокінг (використання 36В мотора на 48В, наприклад) виключається. Загалом, нудне готове рішення. Але зручно, чорт візьми! :-)

Про акумулятори я, напевно, напишу наступного разу - дуже широка тема. Сподіваюся, цей пост комусь буде корисним. Якщо чогось забув сказати - питайте, відповімо!

Зміст: