Как работает мотор-колесо.

Здесь мы разъясним функционал и назначение отдельных компонентов набора для электрификации и то, как работает мотор-колесо..

 Электро-велосипед отличается от привычного велосипеда наличием четырех основных компонентов:

1. электродвигателя установленного на оси переднего или заднего колеса. Колесо с двигателем вместо обычного колеса и называется мотор-колесом. На велосипед могут быть установлены два типа двигателей – прямого привода и редукторные с обгонной муфтой.

2. электронного блока — контроллер управляющий работой электродвигателя мотор-колеса.

3. ручки или курка “ГАЗА” с помощью, которой управляется подаваемая мощность на мотор.

4. пульт управления с жидкокристалическим экраном. На экране можно видеть скорость, заряд аккумуляторной батареи и прочие полезные данные.

5. Аккумуляторная батарея – выполняет по сути функцию бензобака если сравнивать с д.в.с. Аккумуляторные батареи бывают самые разные по емкости, от чего напрямую зависит их цена.

Этих четырех компонентов  вполне достаточно, чтобы Ваш электро-велосипед поехал.

Все остальные компоненты:

6. ручки тормозов с датчиками срабатывания. Датчики необходимы для правильного функционирования системы (Pass Asist).

7. система помощи педалированию (PAS Asist). Система является вспомогательной и призвана для дополнительного удобства эксплуатации электро-велосипеда.

  На электро-велосипеде есть только два компонента, которые определяют все основные эксплуатационные характеристики:

   Аккумуляторная батарея. От ее емкости в основном и зависят эксплуатационные характеристики Вашего велосипеда: — вес электровелосипеда, пробег на одной зарядке, ресурс работы.

   Двигатель. От выбранного типа (редукторный, прямой привод, подвесной) зависят эксплуатационные характеристики. Это уровень энергопотребления, максимальная скорость, пробег на одной зарядке, вес и комфорт.

Выбор аккумуляторной батареи.

Аккумуляторная батарея, это единственный источник энергии для питания электродвигателя мотор-колеса. Практических альтернатив для выбора батареи не слишком много. Существуют батареи на основе лития, либо на основе свинца.
Батарея литиевой группы будет весить примерно в 4 раза меньше батареи на основе свинца. Так например литиевая батарея на напряжение 48 Вольт и емкостью 10 А/час. Будет весить около 4,5 кг. Свинцовая батарея той же емкости около 19 кг.

Согласитесь, что иметь на борту велосипеда гирю в 19 кг не слишком приятно. Это больше веса самого велосипеда. Возить с собой такой груз не каждому под силу. Повесив такую батарею на багажник, вы очень сильно теряете в управляемости и комфорте. К тому же батареи на базе свинца имеют малый ресурс работы. Поэтому вариант со свинцом даже не рассматривается в электротранспорте. И далее мы будем говорить только о литиевых батареях.
    Литиевые аккумуляторные батареи выпускаются в самых различных корпусах. Существуют батареи с креплением на раму, на багажник, на подседельную трубу и даже без корпусные. Безкорпусные батареи часто выходят из эксплуатации по причине механических повреждений.

Чтобы правильно выбрать емкость батареи исходите из следующих примеров:

1. На каждые 10 км при скорости движения 20км.ч. уходит 80вт.ч. энергии
2. На каждые 10 км при скорости движения 30км.ч. уходит 130вт.ч. энергии
3. На каждые 10 км при скорости движения 40км.ч. уходит 350вт.ч. энергии

Пример приведен в штилевых условиях при весе электро-велосипедиста 70кг, и езды в режиме скутера на тяговом мотор колесе. Если вы планируете помогать ногами, это замечательно, но не стоит переоценивать свои возможности. Потому, что, как правило, помощь ногами создает больше видимости чем реального эффекта.

Стоит особенно отметить, что на хорошей скорости, 90% энергии тратиться на преодоление воздушного сопротивления. И на расход сильно влияет ваша аэродинамика.

Для того, чтобы посчитать количество ватт энергии в вашей батареи достаточно среднее напряжение батареи умножить на ее ампер часы.

Например: 48в*21а.ч.= 1008вт.ч.    36в*13а.ч.=468вт.ч.

От выбранного двигателя будет зависеть, Как работает мотор-колесо..

Все двигатели применяемые в электро-велосипедах являются трехфазными бесщёточными двигателями. Двигатель вращается за счет переключения обмоток. В свою очередь ток на обмотках переключает и регулирует контроллер ориентируясь на положение ротора посредством установленных в мотор колесе датчиков холла. Датчики холла подают сигналы контроллеру о положении ротора относительно статора мотора.

Существуют следующие типы двигателей:

Подвесные двигатели электро-велосипеда использующие цепной привод и располагающиеся вблизи каретки, вообще нет смысла рассматривать в виду слишком быстрого износа трансмиссии велосипеда и необходимости частой замены цепи и звезд. Надежность такого привода очень далека от желаемой.

Редукторное мотор — колесо в смысле минимального износа трансмиссии просто идеально. Износа практически нет. Сам двигатель, очень надежен и защищен от внешних воздействий т.к. почти герметичен. В него не попадает пыль, грязь. Он не требует никакого обслуживания в течение 5ти лет, при использовании в номинальных режимах. Надежность объясняется простой хорошо отработанной конструкцией и массовым характером изготовления таких двигателей

Двигательпрямого привода, многократно тяжелее и приблизительно на 30% расходуют больше электроэнергии, в основном из-за отсутствия обгонной муфты. В следсвие чего, такое мотор-колесо лишено наката.

Редукторные двигатели выпускаются мощностью от 250ват до 1000ват. Для спокойной езды до 30км.ч. по простой дороге достаточно 250ват двигателя, особенно если ваш вес до 80кг и вы готовы немного помогать педалями. Для свободной и скоростной езды 30-40км.ч. в режиме скутера, желателен двигатель от 500ват и больше.

Двигатели прямого привода для велосипедов выпускаются мощностью от 500 до 3000ват и больше. Часто в погоне за большой мощностью, люди не знают или забывают о том, что для нормальной работы двигателя большой мощности требуется и большая емкость аккумуляторной батареи. Так при напряжении батареи 48 вольт, для двигателя 500 Вт требуется аккумулятор емкостью как минимум 13 A/час, для двигателя прямого привода 1000 Вт — 20 A/час, для двигателя 1500 Вт – 30 A/час, для двигателя 2000 Вт – 40 А/час, 3000 вт – 60 A/час и т.д. В противном случае батарея будет изнашиваться намного быстрее.

Стоимость литиевых аккумуляторов большой емкости довольно высока. Каждые 10A/час емкости будут стоить около 200$– 300$.

Как не нужно делать.

Часто приходится наблюдать картину, когда двигатель мощностью в 1000вт и контроллер повышенной мощностью в 30А ставится на маленький аккумулятор. Естественно, что при такой ситуации нельзя рассчитывать на длительную надежную работу велосипеда. Батарея отслужит меньше. Кроме того при стечении неблагоприятных обстоятельств, есть серьезный риск повредить батарею одномоментно. Например от перегрева при длительной нагрузке.

Нужно правильно подбирать все компоненты для электровелосипеда.

Так сегодня не редко можно наблюдать как на батарею 10А.ч. вешают 2 редукторных двигателя по 500вт. Но при этом ставят контроллеры по 25 ампер и больше, как для 1000вт двигателей. И если двигатели как то это будут терпеть, то аккумулятор в таких девайсах выходит из строя в течении месяца при частой эксплуатации, вместо положенных 5ти лет. Он просто вздувается. С такой проблемой к нам обращаются ежегодно. И выхода тут 2. Либо ставить мощную батарею или даже 2 батареи. Либо сильно понизить пиковые амперы контроллеров.

 Индикатор заряда батареи в дисплее.

   Полностью заряженная батарея имеет наибольшее напряжение. Полностью разряженная батарея имеет наименьшее напряжение. Энергия батареи в процессе работы постепенно расходуется. Из-за этого напряжение на ней изменяется в меньшую сторону. Это и отражается на индикаторе состояния заряда батареи.

Нужно обратить внимание на то, что с помощью индикатора можно лишь приблизительно оценить состояние заряда батареи. Т.к. все дисплеи рассчитаны на наиболее дешевый катодный материал, у которых как правило прямая разрядная характеристика. Батареи LiNiCO2 отображаются немного не корректно. На дисплее такая батарея завышает реальный заряд на одно деление. Поскольку имеют разрядную характеристику, немного напоминающую характеристику железо-фосфатного аккумулятора.

Так, например, график разряда железо-фосфатного аккумулятора долго держит стабильно высокое напряжения, и когда в батареи остается очень мало энергии порядка 10%, она резко теряет напряжение, что и видно по индикации.

         Ручка Газа.

предназначена для управления скоростью вращения двигателя. В ручке газа неподвижно установлен датчик Холла, находящийся между разноименными полюсами постоянного магнита закрепленного на вращающейся ручке. Поворачивая ручку “Газа” вы меняете расположение датчика относительно полюсов постоянного магнита. Это приводит к изменению напряжения на сигнальном выводе датчика Холла. В соответствии с этими данными, контроллер и изменяет обороты двигателя;

       Как работает мотор-колесо с датчиком системы помощи педалированию (PAS).

система PAS предназначена для подключения двигателя велосипеда при вращении педалей велосипедистом.
Датчик системы PAS представляет собой цифровой датчик Холла, устанавливаемый на каретке велосипеда, а на ось каретки устанавливается  диск с магнитами. При вращении педалей магниты проходят мимо датчика Холла, который соответствующим периодическим изменением напряжения дает сигнал контроллеру на подключение двигателя.

       Как работает мотор-колесо, для чего нужны датчики принудительного отключения двигателя.

В качестве датчиков срабатывания ручек тормоза используются микропереключатели встроенные в ручки тормозов. Датчики срабатывания ручек тормоза подключены к контроллеру. При получении сигнала от ручек тормоза, контроллер отключает электродвигатель мотор-колеса.

Принудительное отключение мотор-колеса, необходимо при использовании системы Pass Asist. Потому, что, при экстренном торможении, Pass Asist будет еще около секунды подавать команду работать мотор-колесу, в то время как вы тормозите. Чтобы избежать перегрузок на мотор-колесе, и улучшить торможение велосипеда, необходимо принудительное отключение двигателя. С чем прекрасно справляются датчики на ручках тормозов.

P.s.

Разные наборы для электро-велосипедов могут отличаться друг от друга коннекторами и программным обеспечением. Поэтому не следует покупать отдельные компоненты у разных производителей. Они могут оказаться не совместимы. Лучше сразу покупать весь набор. Это гарантирует электрическую совместимость компонентов и контроллера.