Elcykel

En elcykel (e-bike, powerbike, pedelek [1] [2] [3] ) är en eldriven cykel som helt eller delvis ger sin rörelse. Den kallas också för en cykelhybrid, även om en hybridcykel  är en cykel som i sin design kombinerar både attributen för en mountainbike och en landsvägscykel .

I allmänhet skiljer sig en elcykel från den vanliga genom närvaron av tre ytterligare komponenter: elmotor , batteri och styrenhet . Till skillnad från en elektrisk skoter eller en motorcykel kan en elcykel vara pedaldriven, och dess drift och underhåll är lite mer komplicerat än för en konventionell cykel.

Trots förekomsten av en eldrift används en elcykel på ungefär samma sätt som en konventionell cykel, och i de flesta länder kräver den inte ett körkort eller registreringsskylt för att köra . En elcykel är väl lämpad som transportmedel för ett brett spektrum av amatörer med en mängd olika träningsnivåer, eftersom den lätt låter dig dosera fysisk aktivitet. I Ryssland (och OSS-länderna) skulle det vara korrekt att kalla elcyklar mopeder ("MO"-Motor + "PED"-pedaler).

I Ryssland, i enlighet med SDA (2015-utgåvan), anses en elektrisk cykel med en motoreffekt som inte överstiger 250 W en cykel , mer än 250 W och mindre än 4 kW - en moped ; mer än 4 kW - motorcykel; vid körning av motorcykel krävs körkort och registreringsskylt; vid körning av moped krävs körkort kategori M eller någon annan öppen kategori av rättigheter (till exempel A eller B) ; Du behöver inget körkort för att cykla. Men i praktiken fungerar inte denna regel.

Historik

Tanken på att utrusta en cykel med en motor uppstod lite senare än själva cykeln. År 1888 uppfann John Dunlop det pneumatiska däcket , vilket avsevärt förbättrade åkkomforten och säkerheten, vilket gjorde cykeln till ett av de mest populära transportmedlen [4] . Vidareutveckling av idén är förknippad med framsteg inom området elektroteknik. Sedan 1890 har flera patent skyddats av designen av en elektrisk drivning monterad på en cykel. Så, ett amerikanskt patent [5] (1895) beskriver en cykelanordning utrustad med en elektrisk likströmsmotor . 1899 utvecklade John Schnepf en bakhjulsdriven modell [6] .

Under lång tid lockade inte produktionen av elcyklar stora tillverkare, men under 1990-talet, med utvecklingen av konsumentelektronik och tillkomsten av kompakta batterier, återupplivades intresset för dem. 1992 började Zike massproduktion av elcyklar [7] . Sedan dess har deras produktion ständigt ökat. På den amerikanska marknaden skedde den högsta försäljningstillväxten 2002-2003[ specificera ] ; den totala volymen fortsätter att växa [8] .

I Kina dök de första industriella designerna av lokalt producerade elcyklar upp 1998 [9] och 2007 nådde deras årliga produktion 17 miljoner enheter, och 2010 ska den enligt beräkningar ha vuxit till 22 miljoner.Kina är världens största tillverkare och elcykelanvändare.

Världsproduktionen 2007 uppskattades till 18 miljoner enheter och 2010 förväntades en ökning till 30 miljoner enheter per år [10] .

Fördelar och nackdelar

Huvudsakliga fördelar

Ofullkomligheter i befintliga mönster

Diskussionsfrågor

Sorter

Elcyklar kan delas in i tre huvudgrupper enligt kriteriet om cyklisten behöver anstränga sig för att flytta honom [2] [3] :

  1. Elcykeln drivs av pedaler och elmotorn skapar ytterligare dragkraft och hjälper cyklisten.Termen pedelek används ofta för att hänvisa till denna typ av elcyklar .
  2. En elcykel kan bara röra sig på bekostnad av en elmotor, utan att cyklisten anstränger sig för pedalerna, men möjligheten till en bekväm pedaltur kvarstår;
  3. Rörelse utan hjälp av en motor, endast på pedaler, är svårt i praktiken på grund av motorhjulets höga massa och bromseffekt, och pedalerna används enbart som ett reservsystem i händelse av motorhaveri eller batteriurladdning. Denna typ av elcykel är de facto en elmotorcykel med möjlighet att trampa.

Komponenter

Beroende på typen av användning av komponenter kan elcyklar delas in i:

Specificiteten och egenskaperna hos elektriska komponenter förenar till stor del en elcykel och en elbil.

Elektrisk drivning

Hittills finns det två huvudtyper av elektriska cyklar: med ett motorhjul och en vagnmotor.

Motorhjul

Den vanligaste versionen av en cykeldrivning baserad på en borstlös likströmsmotor. Motorn är monterad i hjulet istället för navet. Monteras på både fram- och bakhjul. Användningen av ett motorhjul gör att du kan konvertera nästan alla vanliga stadscyklar till en elektrisk drivning till minimal kostnad, och dess design bryts nästan inte. Motorhjulet kan vara vilket som helst av hjulen eller båda samtidigt. Ofta säljs motorhjulet i en redan monterad (ekrad) form. Effektområdet för masstillverkade hjulmotorer som driver elcyklar sträcker sig vanligtvis från 200 till 5000 watt.

Motorhjul är av två typer: växlade och växellösa. I fallet med det växlade motorhjulet finns en motor med hög hastighet och lågt vridmoment, som är mer kompakt, billig och tekniskt avancerad på grund av den låga magnetiska induktionen av statorn, en planetväxel och en frigående koppling. Kugghjulslöst motorhjul (direktdrift) är en låghastighetsmotor med högt vridmoment, vars rotation överförs direkt till hjulet, vilket förenklar designen och ökar tillförlitligheten. Men för att erhålla en motor med önskad frekvens och vridmomentegenskaper krävs ett mycket starkt magnetfält i dess stator, därför har växellösa motorhjul en stor storlek och vikt på motorn på grund av massiva permanentmagneter av sällsynta jordartsmetaller i statorn.

Kuggkopplingen på de växlade motorhjulen underlättar å ena sidan förflyttning av cyklistens kraft eller utrullning - i de ögonblick då en yttre kraft roterar hjulet snabbare än motorn, beter sig hela motornavet som ett enkelt lager. Men å andra sidan gör samma effekt det omöjligt att återvinna den kinetiska energin hos en elcykel. I ett växellöst motorhjul, som inte är utrustat med frikörningskoppling, är motorvarvtalet alltid lika med hjulvarvtalet. Å ena sidan tillåter detta användning av regenerativ bromsning, men å andra sidan, även om motorlindningarna är helt bortkopplade från den elektriska kretsen, uppstår märkbara virvelströmsförluster i den, vilket förvärrar rullen och gör det svårt att trampa (som när man kör mot svag vind).

Satellitväxlar i planetväxeln hos växelmotorer är som regel av plast - som den billigaste och lättast utbytbara delen av planetmekanismen är de förbrukningsvaror, vilket sparar tänderna på metallrotorn och huset från slitage och kräver en planerad byte var 5-7 tusen kilometer av motorn.

En variant av motorhjulet är det så kallade Köpenhamnshjulet representanter för Massachusetts Institute of Technology vid klimatkonferensen i Köpenhamn . Det är ett cykelhjul med integrerad elmotor, batteri och kontroller, som gör att du kan omvandla en vanlig cykel till en elektrisk genom att helt enkelt byta ut bakhjulet. Ett sådant hjul hjälper automatiskt när man trampar, och för bromsning använder det en elmotor i generatorläge och lagrar energi i batteriet. För att styra hjulet används en telefon som ansluts till hjulet via BlueTooth . Dessutom är sensorer inbyggda i hjulet som samlar in information om miljösituationen, GPS , GPRS [13] [14] .

Fördelar med att använda en hjulmotor:

  • passar harmoniskt in i designen på vilken cykel som helst
  • tyst drift av elmotorn
  • konvertering av en konventionell cykel med ett motorhjul kräver minimal ansträngning
  • hjulmotor är kompatibel med de flesta cykelmodeller
  • låga energiförluster på grund av friktion på grund av det minsta antalet rörliga delar av motorn (särskilt för växellösa motorhjul)

Nackdelarna inkluderar:

  • märkbar viktning av cykelhjulet
  • vid användning av kraftfulla motorhjul (från 500 W), är infästningen av hjulaxeln till en standardcykelram (de så kallade "dropouts") inte konstruerad för högt vridmoment som ska appliceras på axeln, vilket utan att ta ytterligare åtgärder, kan leda till slitage och förstörelse av ramen (i hastighet kan detta leda till allvarliga skador upp till döden). Därför, när du använder motorer med medeleffekt (från 500 till 2000 W), rekommenderas det att installera ett extra fäste - en dropout-förstärkare gjord av hållbara stålkvaliteter, som förhindrar hjulaxeln från att svänga. Sådana delar är kommersiellt tillgängliga eller tillverkade av elcykelmontörer själva. För motorer med hög effekt (från 3 kW) används endast specialramar för elcyklar med utsläpp avsedda för denna belastning (förstärkare för en konventionell ram tål inte ett sådant vridmoment).
Elektrisk drivning med vagn elmotor

En elcykel med en motor installerad i ramens vagnenhet. Momentöverföringskedja eller rem . _ Tillverkare av elektriska vagnmotorer är sådana välkända företag som: Bosch , Panasonic , Bafang , Yamaha och Shimano . BB-motorer används för att bygga moderna e- mountainbikes av kända cykelmärken som Diamondback, Raleigh, Kalkhoff, Univega , Focus, Trek , IZIP, Specialized , BH, KTM , Rotwild och Bulls. Anledningen är att de har vissa fördelar jämfört med motorhjul [15] .

Nackdelar med elmotorer för vagn:

  • Slitage på kedja eller rem, kedjehjul och växling är märkbart högre än vid användning av motorhjul, men skiljer sig inte från konventionella cyklar (om man tar hänsyn till slitage beroende på körsträcka).
  • Installation på cykel kräver speciella nycklar för att fungera med vagnen.
  • Om ett främre kedjehjul med liten diameter (mindre än 38) används, minskar vevfästesmotorn spelet. Om 38 eller mer begränsas spelet av en asterisk [15] .

Fördelar med elmotorer för vagn:

  • Det finns inget behov av att byta eller ekra hjulen, motorn är installerad istället för vevfästet (ej tillämpligt för motorer med högt vridmoment - vanliga ekrar tål det inte).
  • Styrenheten är inbyggd i motorn.
  • Till skillnad från direktdrivna motorhjul, när batteriet är slut, är det lika enkelt att trampa på en elcykel som på en vanlig cykel.
  • Det finns ett val av transmission beroende på vägen.
  • Med punkteringar av kamrarna och reparationer är det fortfarande möjligt att enkelt ta bort hjulen.
  • Låg ljudnivå (< 55 dB ).
  • För elcyklar med vagnsmotor är tyngdpunkten placerad i mitten, vilket är välbekant och har god effekt på hanteringen, vilket är särskilt viktigt på terräng, vid aggressiv körning och vid förflyttning genom snön.
  • En betydande del av vevstångsmotorerna är utrustade med en vridmomentsensor, vilket ger en mer "naturlig" trampkänsla och sparar batterikraft [15] .
Friktionsmotor

Friktionsmotorn är baserad på en friktionsväxel (lat. frictio, genitive frictionis - friction) - ett kinematiskt par som använder friktionskraften mellan sig för att överföra mekanisk energi. US-patent 699 066, utfärdat till John Schnepfor 1899, beskriver den första elektriska cykeln baserad på friktionen hos ett rullhjul med ett däck. Uppfinningen i olika varianter användes i koncept och seriedesigner från 1900- och 2000-talen [16] .

Batteri

Batteriet på en elcykel är vanligtvis monterat på bagageutrymmet i en speciell behållare, på en cykelram eller i speciella fack inuti ramen, om detta medges av konstruktionen. De vanligaste typerna av batterier [17] :

Batteriförbrukning och resväg utan laddning påverkas avsevärt av:

  • Den totala vikten på elcykeln, föraren och bagaget.
  • Typ av elektrisk motor. Geared modeller tillåter dig att resa en sträcka på cirka 30 % mer än direktdrivna modeller (med de andra parametrarna är identiska).
  • När batterikapaciteten ökar ökar körsträckan per laddning. Med en ökning av hastigheten minskar körsträckan på en laddning, eftersom med en ökning av hastigheten ökar energiförbrukningen, vilket spenderas på att övervinna friktionskraften och alla motstånd (rullande, aerodynamiska, etc.). De har ett kvadratiskt beroende av hastighet: om du kör dubbelt så fort kommer det att ta 4 gånger mer energi att övervinna motståndet.
  • Vägytans kvalitet.
  • Däcktryck.
  • Körstil (grad av hjälp vid trampning av motorn, närvaro eller frånvaro av plötslig acceleration) [18] [19] .

Det mest lovande är användningen av litiumbatterier på grund av deras bättre prestanda (om än relativt högre pris) och den konstanta ökningen av deras produktion [9] .

2007-2008 dök en ny typ av litiumjonbatterier upp på marknaden - litiumjärnfosfat (LiFePO 4 ). Deras utseende löste två problem med traditionella litiumjonbatterier: risken för antändning och explosion vid överhettning under laddning eller urladdning med höga strömmar, samt ett relativt litet antal laddnings-urladdningscykler (vanligtvis 500 respektive 2000 cykler hävdas). ). Typiska egenskaper för LiFePO 4 - batterier tillverkade 2009: spänning 39,6 V, kapacitet 10 Ah , vikt 3,5 kg, vilket med en typisk energiförbrukning på 15 wattimmar per kilometer ger en elcykelräckvidd på cirka 25 km [20] .

Styrenhet

Styrenheten ( cykeldator ) är en elektronisk anordning som styr driften av en elcykel. Vanligtvis är kontroller gjorda i form av ett kort placerat i ett aluminiumhölje som fungerar som en kylfläns för att ta bort värme och skydda enheten från miljön. Kablar med kontaktdon för olika enheter på elcykeln tas bort från höljet.

Styrenhetens huvudfunktioner: mata ström från batteriet till elmotorn i enlighet med användarens inställningar; visa återstående batteriladdning på indikatorn; bestäm pedalernas rotation / stopp; begränsa maxhastigheten på cykeln för att spara energi; bibehålla en konstant hastighet (farthållare); ladda batteriet medan du bromsar.

Styrenheter är uppdelade enligt följande parametrar: matningsspänning (24/36/48/60/64/72/80 och mer volt); energiåtervinning från motorn (ja/nej); närvaron av att leverera energi från pedalerna till batteriet (ja / nej); antal Hall-sensorer ; närvaron av sensorer från pedalerna (ja / nej); typ av elektrisk motor (borste / borstlös); typ av effektregulator (analog/diskret); möjligheten att ansluta till andra kontroller (ja/nej); farthållare (ja/nej); olika indikatorer, lampor och strömbrytare.

Energiåtervinning kan utföras under bromsning och/eller tomgång, beroende på styrenhetens och motorns kapacitet.

För att beräkna egenskaperna hos en elcykel används onlineräknare för att beräkna batterikapacitet, hastighet, räckvidd, motoreffekt och andra parametrar. [21]

Belysningsutrustning

Till skillnad från konventionella cyklar använder elcyklar både cykelstrålkastare med inbyggda strömkällor, och strålkastare för motorcyklar och bilar som drivs av en elcykels huvudbatteri [22] . På vissa modeller drivs även det röda bakljuset från huvudbatteriet.

Producenter och marknaden

Det finns ett antal tillverkare av elcyklar från Europa och Kina på den ryska marknaden [23] . De delas in i tre kategorier:

  1. Elektriska cyklar under varumärket biltillverkare;
  2. europeiska och amerikanska varumärken;
  3. Ryska märken tillverkade i Kina.

Det finns också en utvecklad marknad för hemgjorda elcyklar för entusiaster. Komponenter kan köpas i ett antal specialiserade butiker eller beställas från Kina.

Stadsuthyrningssystem

Ryssland

I augusti 2016 lanserades elcykeluthyrning i Moskva som en del av Velobike- systemet. Som en del av den första fasen av pilotprojektet lanserades 5 elcykeluthyrningsstationer och 60 cyklar i staden. Under 2018 fanns redan 260 elcyklar tillgängliga på 12 stationer. Även under 2018 testades mer än 200 elcyklar av den uppdaterade modellen på 6 stationer. Elektriska cyklar av denna modell är utrustade med "pedal assist"-systemet: elmotorn "hjälper" den trampande cyklisten. Vikten på elcykeln har minskat från nästan 40 kg till 27 kg. Maxhastigheten är upp till 25 km/h. Den maximala körsträckan utan laddning är 30-40 kilometer. [24]

Se även

Anteckningar

  1. ↑ Europeiska unionen/Förenta nationerna/ITF/OECD. Ordlista för transportstatistik . — 5:e UPPLAGET. - Luxemburg: European Union Publishing, 2019. - ISBN 978-92-1-047680-5 . Arkiverad från originalet den 20 augusti 2020.
  2. ↑ 1 2 D. Steffens, O. A. Nikitina. German-Russian Dictionary of Neologisms / New Vocabulary in German 1991–2010 . - Mannheim: Institut für Deutsche Sprache, 2016. - Vol 2, MZ. - S. 365. - ISBN 978-3-937241-52-4 . Arkiverad från originalet den 20 augusti 2020.
  3. ↑ 1 2 Helmut Koch. Österrikisk cykelmästarplan och elcykelboomen . — PEP-paneuropeiska programmet "Transport, hälsa, miljö". 7-8 juni 2012, Moskva. — THE PEP, 2012.
  4. ↑ Cykelhistoria
  5. ↑ Elcykel 552.271 (länk ej tillgänglig) . Hämtad 1 oktober 2008. Arkiverad från originalet 30 maj 2012. 
  6. ↑ US-patent 3 431 994
  7. ↑ Zikebike företagsprofil
  8. ↑ Electric bykes världsomspännande rapporter (länk ej tillgänglig) . Hämtad 1 oktober 2008. Arkiverad från originalet 1 juli 2007. 
  9. ↑ 1 2 Elcyklar vinner fler marknadsandelar Kinas ekonomiska netto
  10. ↑ E-cykel för att bli Star Electronic Product 2007 år  (ej tillgänglig länk)
  11. ↑ Varför välja en EL-cykel?
  12. ↑ Shreya, Dave. Livscykelbedömning av transportalternativ för pendlare  //  Massachusetts Institute of Technology: tidskrift. - 2010. Arkiverad den 15 juli 2011.
  13. ↑ Forskare har uppfunnit en mirakelcykel ( NTV )
  14. ↑ Köpenhamnshjulet  _
  15. ↑ 1 2 3 Konstantinov D. Vagn elektriska motorer för cyklar . ElectroPowerBikes (11/06/2019). Hämtad: 19 november 2019.
  16. ↑ Friktionsmotor . ElectroPowerBikes . Tillträdesdatum: 24 mars 2020.
  17. ↑ Vad är egentligen en elcykel? (inte tillgänglig länk) . Hämtad 1 oktober 2008. Arkiverad från originalet 26 juli 2008. 
  18. ↑ Elcykelintervall . el-cykel-guide.com . Hämtad: 27 november 2019.
  19. ↑ Konstantinov D. Batteri för en elcykel . ElectroPowerBikes (27/11/2019). Hämtad: 27 november 2019.
  20. ↑ LiFePO4-batterier: ett genombrott för elektriska fordon  (tillgänglig 15 juni 2009)
  21. ↑ Elektrisk transportkalkylator . "CarbonBike Online Store" . Tillträdesdatum: 30 januari 2018.
  22. ↑ Konstantinov D. Recension. Strålkastare för elcyklar och elskotrar. . ElectroPowerBikes (11/19/2019). Hämtad: 19 november 2019.
  23. ↑ Alexander Grek. Ellok // Populär mekanik . - 2017. - Nr 7 . - S. 60-63 .
  24. ↑ Upp till 25 kilometer i timmen: elcyklar av en ny modell dök upp i huvudstadens hyra (otillgänglig länk) . Officiell webbplats för Moskvas borgmästare (13 november 2018). Arkiverad från originalet den 22 januari 2019. 

Länkar

 Cykeltyper
enligt överenskommelse
genom designfunktioner
efter upphängningstyp
efter enhetstyp
  Gå till Wikidata-objektet  Ordböcker och uppslagsverk