Поскольку предыдущее моё малое эссе было воспринято в целом позитивно, хочу поделиться некоторыми накопленными в процессе чтения форумов, знаниями, касательно электровелосипедов.
В сией статье хочу поделится тем, какие виды приводов используются в электровело, их плюсы, минусы, и особенности.
Надеюсь, это кому то покажется интересным. Обозревать буду только трехфазные двигатели постоянного тока — ибо остальные не исследовал, да и относительно редки эти остальные
в наше время.
По большому счёту 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 передачь,
если на велосипеде такой есть, вращает заднее колесо.
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 возвращатся 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).
Видео:Как подобрать контроллер для мотор колеса | Как понять мощность контроллераСкачать
В случае, когда передача идёт в обратном направлении, происходит разьеденение системы, таким образом при накате, либо движении от педалей, электромотор не вращается, и тем самым не затрудняет вращение колеса.
Тут слева — директдрайв, справа — 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, отсутсвие 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.
Самая, вроде, надёжная система за счёт минимизации лишних деталей — чистый электродвигатель, ротор сидит на оси и неподвижен относительно вилки, статор вращается вместе с колесом.
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.
Видео:мотор колесо фазный ток 15 А.Скачать
Эффект от подзарядки аккумулятора рекуперацией достаточно мизерный — порядка увеличения на 2-3 процента пробега, плюс ещё там есть ньюансы в виде больших токов зарядки, и того, что заряжать литиумный 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 кмч поезд тормозит чисто введением тяговых электродвигателей в режим генераторов, отдавая выработанную электроэнергию обратно в контактную сеть.
Для экономичного вождения много полезнее минимально пользоватся 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 двигатся, чтобы к приезду к светофору иметь скорость не более 10-15 кмч.
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 продаван их либо указывает, либо их можно из него выбить.
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.
Читайте также: Линейка лодочных моторов хдх
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 кмч, 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 довольствоватся максимальной скоростью в 37 кмч 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.
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.
Видео:кто жрет больше? Сравнение токов в моторахСкачать
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 соотвественно 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 =
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 преспективе 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 углублятся 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, обьяснять не надо, поломки костей и даже морг в результате — вполне вероятны.
Удачи в электрификации, друзья!
Видео:Как влияет контроллер на мотор колесо | электровелосипед.Скачать
ПС что-то глаза у меня тут недобрые — впервые сам это, на большой картинке, заметил…
но вообще то я белый и пушистый, если рано с утра на работу не надо ехать. D
Электровелосипед — доступность и эффективность на личном примере
В последнее время на Гиктаймсе проскакивают статьи про электровелосипеды, анонсированные крупными компаниями или выложенные на кикстартере и аналогах. Но всех их объединяет одно — низкая эффективность и многократно завышенная цена. Например, Xiaomi Mi Qicycle Folding Electric Bicycle проезжает до 45 км в идеальных условиях при скорости 20 км/ч. Зачем при такой скорости вообще мотор? Но при увеличении скорости каждые 10км/ч увеличивают расход, грубо говоря, в два раза. Да ещё надо учесть то, что чем больше мощности отбираем у аккумулятора, тем меньше ёмкости он отдаст. Делаем выводы про дальность.
Читайте также: Мотор ch250 172мм запчасти
Про то, как я дошёл до электротранспорта и какой ценой — под катом.
Купил в своё время ашанбайк с гордым названием «Racer» за 8 тыс. руб. Купил осознанно, выбрал лучшее из худшего, потратил три дня на доводку аппарата до ума и получил весьма годный велосипед за недорого. Катал на нём до деревни и обратно с куда большей эффективностью, чем когда-то на «Урале» и был счастлив. Замечу, что во времена «Урала» был ещё мопед, у которого то поршневая сотрётся, то карбюратор чистить надо, то сахар в бачке… В общем, помучился я с ним, помучился и обратно на «Урал», ибо велосипед надёжнее. Потом пришла работа. Сразу осознал, что катать на велосипеде за пределы города по работе — это хорошо, но по приезду оказываешься уставший, вспотевший, и работать вообще не прёт. Посему вопрос электрификации велосипеда перешёл из стадии «вот бы было круто» в стадию «срочно надо!», и я начал действовать.
На одном форуме по электротранспорту, который идёт первой ссылкой в гугле, набрался теории. Теория же такова, что моторов для велосипеда как минимум три вида: редукторный, прямоприводный и подвесной.
Редукторное мотор-колесо. Состоит оно из, собственно, мотора и планетарного редуктора, как правило с передачей 5 к 1. Отличается от прямоприводного меньшим весом (1,5 — 5кг) и большим крутящим моментом при прочих равных. Подходит для холмистой местности и плохих дорог. Имеет фривил, позволяющий ехать накатом и на педалях не хуже, чем с обычным велосипедным колесом.
Прямоприводное мотор-колесо. Статор с катушками жёстко связан с осью, ротор с магнитами — со всем остальным колесом, больше ничего. Больший ресурс, чем у редукторного, ибо из трущегося только два подшипника. Большие КПД и скорость, но большой вес (7 — 10кг) и меньший крутящий момент, чем у редукторного. Отлично подходит для ровных дорог и больших скоростей. Позволяет рекуперацию (зарядку аккумулятора за счёт торможения). Езда на педалях осложняется тем, что мотор-колесо при этом работает, как генератор, отбирая часть энергии на себя.
Подвесной мотор. Крепится под кареткой, крутящий момент передаётся ведущей звезде через фривил. Установка сложнее, чем у предыдущих. Наивысшая эффективность за счёт использования велосипедной трансмиссии, но ценой повышенного износа последней. Подходит для абсолютно всего.
Мотор-колёса устанавливаются вместо обычного колеса простой заменой, бывают передними под 100мм и задними под 135мм с резьбой под трещотку. Встречаются и под кассету, но редко. Мощные мотор-колёса могут крутящим моментом выломать дропауты, особенно на вилке, поэтому обязательно нужно ставить усилители дропаутов. Для маломощных мотор-колёс это не обязательно, но желательно. Я с 350Вт мотором ставить не стал.
Чтобы мотором управлять, нужен контроллер, которые тоже разные не только по мощности. У электромотора есть интересная особенность — обороты задаёт напряжение, а крутящий момент — ток. Что позволяет, меняя эти параметры в контроллере, добиться при том же потреблении от батареи как большой скорости, так и большой тяги, в зависимости от ситуации. Всё то, чем занимается КПП (вернее это ближе к вариатору) в случае с ДВС. Одни контроллеры управляют по напряжению, то бишь ручкой газа управляешь скоростью от нуля до максимума, а ток подбирается автоматически для достижения этой скорости. Полезно по грязи, где нужны постоянные обороты с большим крутящим моментом. Другие же управляют по току, то бишь ручкой газа управляешь тягой, скорость же всегда максимальна (на холостом ходу). Позволяет самому управлять мощностью. Также по потреблению различают батарейный и фазный ток. Батарейный ток — это ток, отбираемый от батареи, соответственно. Фазный — идущий к мотору, его трём фазам (как правило, хотя существуют моторы с другим числом фаз, но это уже стендовая экзотика). Последний полезно ограничивать, поскольку, например, 500Вт могут быть как 50В 10А, так и 5В 100А, а 100А не каждая обмотка долго выдержит, но не все контроллеры это могут.
Самая дорогая часть — аккумулятор. Некоторые начинают со свинцовых аккумуляторов, как правило от ИБП, потому что дешевле за штуку. Но, так или иначе, все приходят к литию, потому что больше отдаваемые токи, ресурс и заметно меньше масса, из-за чего удовольствия от катания больше и стоимость эксплуатации получается порой меньше, хоть за штуку и заметно дороже. И тут начинается великое разнообразие. На рынке есть много видов литиевых аккумуляторов разной химии и производителей, а значит качества. Самые популярные — литий-ионные и литий-полимерные из-за цены и малого веса. Но есть риск возгорания при пробое или перезаряде. Последствия печальны, но случаи самовозгорания единичны. Ресурс порядка 500-800 циклов заряда-разряда. Самыми надёжными считаются литийжелезофосфатные или LiFePО4, поскольку не боятся морозов до -30С, имеют ресурс порядка 2000 циклов, наибольшую токоотдачу и не горят вообще. Но среди лития самые тяжёлые и дорогие. Так же популярны так называемые «народные котлеты», которые есть модельные аккумуляторы, единственным преимуществом которых является цена. Но преимуществом настолько существенным, что порой задумаешься. Ресурс порядка 100 циклов, вздуваются часто, но при должном контроле и некотором везении по качеству могут жить вполне себе долго.
Видео:Запуск мотор колеса гироскутера от 12 вольтСкачать
Читайте также: Мотор колесо для велосипеда в барнауле
Заказал у одного из форумчан набор. Получилось 1030 юаней за набор, состоящий из 36в 350Вт редукторного мотор-колеса, контроллера, спиц, ободов, тормозных ручек с датчиками нажатия и ручкой газа. Аккумулятор 48в 12Ач типа «лягушка» обошёлся в 1615 юаней. 9руб за 1 юань на момент покупки, то бишь 24 тыс.руб. за всё или 32 тыс. руб. за всё, включая велосипед. Это основной минимум. Впрочем купить всё можно много где, в том числе на всяких алиэкспресах с ебеями. Если считать разные добавления типа ваттметра, багажника или пневмогудка, то стоимость легко переваливает за полсотни, но это всё необязательно и может быть установлено с тем же успехом на обычный велосипед. Ну, разве что, кроме ваттметра, который очень советую, ибо показывает напряжение, ток, мощность текущую и потраченную, что позволяет судить о разряде аккумулятора нагляднее, чем всякие индикаторы заряда и в целом эффективности движения.
Сборка труда не составляет, всё подключается согласно логике, в соответствии с разъёмами и цветами. Впрочем, у китайцев цвета совпадают не всегда. В этом случае в ход идёт метод научного тыка, желательно сперва мультиметром. В комплекте идут тормозные ручки с датчиками нажатия. Крайне желательны, поскольку отключают мотор при торможении. Если на велосипеде-доноре гидравлические тормоза или какие-то хитрые ручки, которые не хочется менять, то надо приколхозить датчики к ним (хоть герконы, хоть микрики, хоть даже датчики холла).
После сборки получился такой аппарат:
(Фотографии предствалены в виде перекрёстных стереопар. Как их смотреть читаем тут. Кто не может или не желает просматривать их в виде трёхмерных снимков, может смотреть, как обычные картинки, чем и прекрасны такие стереопары)
Масса 27 кг. Без проблем заносится на 5-й этаж без лифта. Сей аппарат бежит до 42км/ч по прямой ровной дороге без ветра относительно земли. При удержании ручки газа в одном положении несколько секунд включается круиз-контроль, после чего ручку можно отпустить и велосипед будет ехать с заданной скоростью. Отключается круиз ручкой газа или тормозными ручками. При тапке в пол и с педалями хватает до деревни и обратно, 40км и ещё немного остаётся. Но при такой нагрузке аккумулятор отдаёт только 400-450ВТч энергии от своих 590Втч. Если ехать 30км/ч, то расход уменьшится в примерно два раза и аккумулятор отдаст больше ввиду меньшей нагрузки, соответственно дальность получится более 80км. А если ехать 20км/ч?
Консольное крепление аккумулятора отказалось служить верой и правдой на жёсткой раме по нашим дорогам, лопнув самым наглым образом. Пришлось думать, куда разместить аккумулятор. На багажнике манёвренность страдает, ибо зад перегружен. В рюкзаке на спине манёвренность выше, но спина против и шанс перелететь через руль при торможении из-за высокого центра тяжести. В настоящее время всё размещено в сумках в треугольнике рамы.
Для безопасности сделал стоп-сигнал из катафота и красных смд светодиодов формата 5050.
Управляется микроконтроллером ATtiny13 через мосфет. Микроконтроллер с мосфетом вмонтированы в корпус зарядки от когда-то летающего вертолётика племяшей, питание берёт от обычной usb-зарядки, которая хорошо себя чувствует в условиях 48В питания. К слову, большинство подобных зарядок и блоков питания нормально работают от 48В.
При подаче питания микроконтроллер включает стоп-сигнал шимом на четверть мощности, а при нажатии тормозных ручек (пропадает +5В с них на входе в контроллер мотора) включает на полную.
Электровелосипед используется второй сезон, связка аккумулятор-контроллер-мотор работают без ухудшения характеристик и потребности в ремонте. При первых поездках было занятное впечатление. Мотор в движении не чувствуется от слова «совсем» и, в сочетании с круиз-контролем, создаётся иллюзия того, что сам крутишь эти 42км/ч. Но при отключении мотора нагрузка на ноги возрастает и вся иллюзия развеивается. Сейчас же уже привык, и поездки стали вполне обыденными, а динамика и надёжность не располагают к переходу на двс, чего и вам советую.
- Свежие записи
- Чем отличается двухтактный мотор от четырехтактного
- Сколько масла заливать в редуктор мотоблока
- Какие моторы бывают у стиральных машин
- Какие валы отсутствуют в двухвальной кпп
- Как снять стопорную шайбу с вала
источники:Видео:ЧЕМ ОПАСНА РЕКУПЕРАЦИЯ и КАК ПОЛУЧИТЬ 220В с МОТОР-КОЛЕСА. ВЕЛОГЕНЕРАТОР из ЭЛЕКТРОВЕЛОСИПЕДА.Скачать
🔍 Видео
Тест скорости мотор-колеса Mxus 350ВтСкачать
80 вольт на колесо гироскутера , насколько зависит скорость от вольтажа?Скачать
Динамика разгона мотор колеса для велосипеда без использования педалей.Smart Eco Koleso 350WСкачать
правильная схема перемотки моторовСкачать
фазный ток холостого хода мотор колеса самокатаСкачать
YuYangKing 7280 QS 60V 2999W Как подобрать мотор колесо И контроллер зборка и установаСкачать
Контроллеры для электро велосипеда | Какой контроллер выбрать для электро велосипеда.Скачать
Лучший контроллер для мощного редукторного мотор колеса MAC электровелосипеда. Ядреный контроллер 6FСкачать
Пробег разных мотор-колёс | Замеряем пробег электровелосипедаСкачать
Ядреный контроллер для электротранспортаСкачать
Мотор-колесо соединение обмоток в треугольник, увеличение скоростиСкачать
Ремонт контроллера мотор колесаСкачать
✅ Не простой ремонт моторколеса. Перемотка редукторного моторколесаСкачать
Какой мощности выбрать редукторное колесо MXUS?Скачать
