Принцип роботи електровелосипеда

Враховуючи таку кількість плюсів, варто розібратися, який принцип роботи у цих електровелосипедів?

Пристрій електровелосипеда

Для початку необхідно розібратися, як працює наш звичайний велосипед. Він має таку систему передач:

1. Зубчасте колесо рухається двома педалями. Обертання педалей відбувається за принципом важеля. Це передня передача.
2. Задня передача – зубчаста шестірня, яка прикріплена до заднього колеса.
3. Ланцюг, що з'єднує задню та передню передачі, передає зусилля до заднього колеса.

А ось рух велогібриду забезпечується повністю або частково електроприводом, що дозволяє збільшувати швидкість. Що призводить до можливості легкого подолання крутих підйомів чи перешкод. Основним принципом роботи електровелосипеда є поїздка на далекі відстані з використанням електротяги та без застосування сил з боку пасажира. Також можна пересуватися на транспорті та за допомогою педалювання, як на звичайному велосипеді.

Електричний велосипед має таку комплектацію:

• Електродвигун – спеціальний двигун, за допомогою якого відбувається рух.
• Контролер для керування – електронний блок, який керує роботою транспортного засобу
• Акумулятор – спеціальна батарея, яка кріпиться у рамі або у спеціальному багажнику електровелосипеда.
• Регулятор швидкості - спеціальна ручка газу, встановлена ​​на кермо. За її допомогою регулюється швидкість.
• Велокомп'ютер.
• Додаткове обладнання – запобіжники та дроти.

Принцип дії електровелосипеда

Електричний двигун відповідає за приведення в рух коліс. Електромотори бувають двох видів:

• традиційний колекторний двигун постійного струму;
• безколекторний синхронний електродвигун постійного струму або двигун-колесо.

Найпоширенішим є варіант із мотор-колесом. До переваг цього виду можна віднести: високий ККД, надійна та проста конструкція, забезпечення максимальної швидкості. А з недоліків великий розмір та вага.

Електровагосипед може бути із заднім або переднім приводом, також повнопривідним.

Контролер є посередником між кермовим керуванням та мотором. Він забезпечує подачу електрострумів до комплектуючих та акумулятора. Таким чином рухає мотор-колесо і контролює його роботу. Всі контролери мають надійну та міцну конструкцію завдяки корпусам із алюмінієвого сплаву. Напруга 36В або 48В.

Мотор живиться від акумуляторних батарей, які є найважливішою частиною e-bike. Всі велосипеди з електротягою комплектуються свинцево-кислотними, нікель-металгідридними, Li-ion, LiPo або LiFePO4 батареями. АКБ підбираються індивідуально під кожен транспорт, оскільки відрізняються віддачею струму, терміном експлуатації та ціною. Дуже важливий момент напруга акумуляторів повинна відповідати параметрам мотор-колеса і контролера. У нас на сайті ви можете ознайомитись із типами тягових акумуляторів.

Більшість сучасних електровелосипедів укомплектовано велокомп'ютерами. Цей електронний пристрій є невід'ємною частиною електровелосипеда. На дисплей передається інформація про параметри руху транспортного засобу та стан систем байка.

Якщо ви вирішите самостійно модернізувати свій велосипед, то, щоб уникнути помилок, можна ознайомитися з інструкцією, як зробити саморобний електровелосипед своїми руками. Перед покупкою електровелосипеда, щоб правильно визначитися з моделлю, необхідно вирішити, як часто використовуватиметься e-bike, і якою місцевістю плануються поїздки.

Електровелосипед – що це?

Велосипед – винахід німецького професора Кара фон Дреза, відомий людям з 1817 року. З розвитком технічного прогресу цей вид транспорту видозмінювався і удосконалювався. Винахідники прагнули полегшити роботу велосипедиста – експериментували із розміром коліс, намагалися зменшити силу тертя, модернізували трансмісію. У 1890 році був зареєстрований перший патент на електровелосипед. Але масове поширення е-байків почалося пізніше - наприкінці ХХ століття завдяки появі легких і компактних акумуляторних батарей на основі літію. Вони не перевантажували велосипеда, але при цьому забезпечували солідний запас ходу.

Переваги велосипедів з електроприводом

• дарує свободу пересування та задоволення від поїздок, незалежно від складності маршруту;
• не має вихлопу;
• працює тихо;
• економічний – витрати на його утримання скромні навіть у порівнянні з найпростішим скутером чи мопедом;
• зберігає переваги велосипеда;
• має відмінні тягові та швидкісні характеристики;
• простий в управлінні та догляді;
• дозволяє крутити педалі на втіху – без прискореного пульсу, мокрої спини, втоми, зайвого навантаження на серце та коліна;
• забезпечує легкий розгін, плавний хід, відмінну прохідність та динаміку розгону, впевнене подолання далеких дистанцій, крутих та затяжних підйомів;
• компактний, займає небагато місця при зберіганні;
• заряджається від звичайної розетки за кілька годин.

Що таке електричний велосипед?

Електровелосипед відрізняється від звичайного велосипеда наявністю електроприводу і можливістю його використання спільно з педалями або без них. Електропривід реалізується за допомогою центрального кареткового мотора або вбудованого в маточину мотор-колеса - переднього або заднього. Є моделі з повним приводом, у яких двигуни оснащені обидва колеса.

Крім електродвигуна, до складу е-байка входять:

• акумуляторна батарея - вона забезпечує автономне живлення електрокомпонентів;
• контролер – посередник між кермовим керуванням та електромотором, відповідає за коректну роботу двигуна та АКБ;
• рукоятка регулювання швидкості - встановлюється на кермі і дозволяє легко керувати потужністю двигуна;
• дисплей чи велокомп'ютер – відображає робочі параметри;
• запобіжники та дроти – необхідні для з'єднання та безпечної роботи компонентів.

Вимоги до велосипедної бази

Електрифікувати можна практично будь-який велосипед. Більшість його деталей і вузлів вдасться зберегти, якщо вони досить міцні та сумісні з компонентами, що встановлюються. Вихідний велосипед має бути міцним та зручним для свого власника, з комфортною геометрією рами та у хорошому технічному стані.

Недостатньо міцні елементи, з урахуванням зростаючого вагового навантаження та швидкості, доведеться посилити або замінити. Зокрема, важливо використовувати міцну раму, надійну вилку, посилені дропаути, колеса з подвійним ободом, товсті спиці, ефективні гальма та кріплення, розраховані на високі навантаження.

Типи електроприводів

Для електрифікації велосипедів використовуються різні механізми:

1. Каретковий двигун. Встановлюється в педальний вузол і передає момент, що крутить, через класичну систему з педалей і ланцюга. Таке положення мотора забезпечує оптимальну розважування. Контролер управління знаходиться в одному корпусі з електромотором і охолоджується під час руху. Електротяга поєднується з м'язовими зусиллями райдера, що крутить педалі. Керування швидкістю та крутним моментом виконується перемиканням передач. Установка кареткового мотора дозволяє максимально зберегти рідну трансмісію велосипеда.
2. Мотор-колесо.Встановлюється на місце маточини у провідне колесо і обертає його. Буває редукторного типу та прямого приводу. Моделі з вбудованим планетарним редуктором за рівного енергоспоживання забезпечують кращі показники крутного моменту, накату та тяги. Вони компактні, легкі, бувають потужністю до 1000 Вт і сумісні з системою PAS. Прямопривідні МК мають максимально просту і надійну конструкцію, виробляються потужністю від 500 до 6000 Вт і фактично перетворюють велосипед на електромопед.

Вибір оптимального типу електроприводу залежить від призначення байка та умов його майбутнього використання. Для оснащення міського е-байку та їзди зі швидкістю до 40 км/год оптимально підходить редукторне мотор-колесо. Якщо потрібні більш високі швидкості, власне – функціонал електромопеда, варто вибрати прямопривідне мотор-колесо. Кареткові електродвигуни рекомендуються для професійного використання, їзди складними маршрутами та рельєфною місцевістю.

Кращими акумуляторами для електровелосипедів вважаються літій-іонні – Li-ion та їхній підвид LiFePO4.Вони при відносно легкій вазі забезпечують е-байк необхідною енергією руху на далекі дистанції.

Можливості використання електровелосипеда

На електровелосипедах їздять люди із різною фізичною підготовкою, т.к. Наявність мотора дозволяє варіювати навантаження на організм. Управляти таким транспортом дозволяється без прав водія, якщо потужність мотора не перевищує 250 Вт. При встановленні потужнішого мотора – не більше 4000 Вт – е-байк дорівнює мопеду. Для керування таким транспортом потрібні права категорії "М" або вище.

Електровелосипеди успішно використовуються в ролі повсякденного транспорту для активного проведення часу, поїздок на пікніки, за покупками, на прогулянки, в гості, на роботу і назад. Їздити на такому транспорті можна і дорогами загального користування, і пішохідними або велопішохідними зонами, і вузькими стежками. Власнику е-байка легко вибирати оптимальний маршрут, щоб добиратися до місця призначення з максимальним комфортом та економією часу.

Пристрій електровелосипеда та принцип його роботи

Двоколісний електротранспорт набирає все більшої популярності, як у Росії, так і у світі, і якщо ви задумалися про придбання електровелосипеда, то напевно задалися питанням — що він являє собою, як влаштований і функціонує.

У статті розглянемо компоненти, у тому числі складається електровелосипед, розберемо навіщо кожен із новачків потрібен як вони між собою взаємодіють.

З чого складається електровелосипед

Електровелосипед (електричний велосипед, електробайк, e-bike) - це велосипед з електроприводом, який може їхати як виключно на електротязі, так і допомагати велосипедисту двигуном при обертанні педалей.
Склад електровелосипеда умовно можна поділити на два види комплектуючих:

• Компоненти велосипеда. До них відносяться ті комплектуючі, з яких складається звичайний велосипед - рама, виделка, колеса, кермо, педалі, трансмісія та гальмівна система.

• Електричні компоненти. Сюди входять комплектуючі, що відповідають за електричний привід - двигун, акумулятор, контролер, панель управління, ручка газу (акселератора), PAS або торксенсор і датчики гальма.

Принцип роботи електровелосипеда

Як відомо, у випадку звичайного велосипеда момент, що крутить, передається на заднє колесо від обертання педалей через систему трансмісії. Вона включає ланцюг, зірки та перемикач, що дозволяє вибирати зірку потрібного розміру і, відповідно, змінювати передатне відношення.

У випадку електровелосипеда до існуючої схеми додається електродвигун, розташований у каретковому вузлі або в центрі колеса (замість втулки). Енергія на нього надходить від акумулятора через контролер, який формує керуючі сигнали, виходячи з положення ручки газу, встановленої на кермі, або сигналів від датчиків асистентного режиму (PAS-сенсор або торк-сенсор).

На кермі сучасних електробайків встановлена ​​панель управління, яка відображає параметри поїздки (швидкість, час, відстань) та параметри системи (напруга батареї, температура двигуна). Крім того, вона має кнопки для вибору ступеня допомоги при педалюванні (асистентний режим), яка визначає, наскільки сильно вам допомагатиме мотор при обертанні педалей.

Різновиди електроприводу

Залежно від способу передачі моменту, що крутить, на колесо, розрізняють такі види електроприводу велосипеда:

• Центральний (кареточний) мотор - розташовується в каретковому вузлі. Крутний момент передається на заднє колесо через трансмісію велосипеда, тобто через ланцюг, зірки та задній перемикач. Застосовується при їзді гірською місцевістю, оскільки передатним ставленням можна керувати шляхом перемикання передач велосипеда.

Залежно від наявності редуктора, двигуни мотор-колес поділяються на такі різновиди:

• Прямого приводу (безредукторні) – один оборот ротора відповідає обороту колеса. Вважаються надійнішими завдяки простоті конструкції та використовуються в основному на потужних електровелосипедах.
• Редукторні - всередині двигуна знаходиться редуктор з певним передатним ставленням. Один оберт колеса відбувається за кілька обертів ротора. Такі двигуни легші за мотори прямого приводу, але при неправильній експлуатації виникає небезпека зрізання шестерень редуктора.
• Фрикційний привід. Обертальний момент передається безпосередньо на покришку колеса через притискний гумовий ролик. Найменш поширений вид електроприводу велосипеда.

Які бувають акумулятори для електровелосипедів

Акумулятор електровелосипеда є одним із найдорожчих компонентів (конкуруючи з двигуном), і визначає його запас ходу на одному заряді, вагу і, зрештою, термін служби.

Розглянемо основні види акумуляторів, які використовуються на електровелосипедах:

• Літій-іонний - найпоширеніший на сьогоднішній день тип акумулятора, має відносно невеликий розмір і вагу. Існує в різних конфігураціях залежно від виконання та катодних матеріалів (літій-кобальтові, літій-залізо-фосфатні, літій-полімерні та ін.).Як правило, складається із з'єднаних за певною схемою осередків та плати управління батареєю (BMS).

• Свинцево-кислотний - найдешевший вид акумуляторів. Вони не вимагають плати управління, але є найважчими та мають досить низьку щільність енергії.

• Гелеві дуже схожі за характеристиками на свинцево-кислотні, але на відміну від останніх, заповнені електролітом в гелеподібному стані, який не витікає і не випаровується.

Принцип роботи контролера

Контролер електровелосипеда є свого роду його мозком і виконує відразу кілька функцій:

1. Управління електродвигуном. На сучасних електробайках використовуються безщіткові двигуни постійного струму, щоб такий двигун обертався, до нього не можна безпосередньо підключити акумулятор. Контролер визначає положення ротора двигуна по сигналах з датчиків Холла і формує високовольтні сигнали, які надходять на двигун по трьох силових дротах, змушуючи його обертатися.
   Від контролера до безщіткового двигуна йде кабель із двома типами проводів:
   • Силові дроти — використовуються для передачі електричної енергії, яка безпосередньо обертатиме мотор, тому мають великий переріз. Як правило, це жовтий, зелений та синій провід.
   • Сигнальні дроти — тонші, по них передаються сигнали з датчиків положення ротора, датчиків температури та швидкості.
2. Реалізація асистентного режиму або режиму допомоги при педалюванні, при якому використовується один із двох датчиків:
   • PAS-сенсор (Pedal Assist System) – дозволяє контролеру визначити сам факт обертання педалей та запустити двигун.
   • Торк-сенсор (torque — момент, що крутить) — необхідний для визначення зусилля, з яким велосипедист тисне на педалі, і подачі на мотор потужності, пропорційної цьому зусиллю.
3. Взаємодія із панеллю управління. Увімкнення контролера здійснюється з панелі керування на кермі. Крім цього, він відправляє на неї дані про швидкість і температуру мотора, а отримує інформацію про обраний рівень допомоги асистентного режиму.
4. Контроль температури двигуна. Сучасні контролери дозволяють відстежувати температуру електродвигуна, щоб своєчасно знизити потужність та виключити його перегрів. Для цього в двигуні має бути встановлений датчик температури.
5. Взаємодія з ручкою газу та датчиками гальма.
   Ручка газу (акселератора), встановлена ​​на кермі, відправляє на контролер керуючий сигнал в діапазоні від 0,9 (вихідне положення) до 4,5 (повний газ). Залежно від цієї напруги на мотор подається відповідна порція енергії.
   Якщо електровелосипед оснащений датчиками гальма, навіть при незначному натисканні гальмівного важеля контролер припиняє роботу двигуна — це дозволяє підвищити безпеку експлуатації, що особливо актуально на потужних велосипедах.

Як бачите, електровелосипед влаштований не так і складно, як могло здатися з першого погляду, і при бажанні можна переробити звичайний велосипед в електричний самостійно, встановивши на нього один з доступних на ринку електрокомплектів.