Elektrické kolo

Elektrokolo (e-bike, powerbike, pedelek [1] [2] [3] ) je elektrokolo na elektrický pohon , které částečně nebo zcela zajišťuje jeho pohyb. Říká se mu také cyklistický hybrid, i když hybridní kolo  je jízdní kolo, které ve svém designu spojuje jak atributy horského , tak silničního kola.

Obecně se elektrokolo od běžného liší přítomností tří dalších komponent: elektromotoru , baterie a ovladače . Na rozdíl od elektrokoloběžky nebo motorky lze elektrokolo šlapat a jeho obsluha a údržba je o něco složitější než u klasického kola.

Navzdory přítomnosti elektrického pohonu se elektrokolo používá v podstatě stejným způsobem jako běžné jízdní kolo a ve většině zemí nepotřebuje k řízení řidičský průkaz ani poznávací značku . Elektrokolo se dobře hodí jako dopravní prostředek pro širokou škálu amatérů s širokou škálou úrovní tréninku, protože vám snadno umožňuje dávkovat fyzickou aktivitu. V Rusku (a zemích SNS) by bylo správné nazývat elektrická kola mopedy („MO“-motor + „PED“-pedály).

V Rusku je v souladu s SDA (vydání 2015) elektrokolo s výkonem motoru nepřesahujícím 250 W považováno za jízdní kolo , více než 250 W a méně než 4 kW - moped ; více než 4 kW - motocykl; při řízení motocyklu je nutný řidičský průkaz a SPZ; při řízení mopedu je vyžadován řidičský průkaz skupiny M nebo jakákoli jiná otevřená kategorie práv (například A nebo B) ; K jízdě na kole nepotřebujete řidičský průkaz. V praxi však toto pravidlo nefunguje.

Historie

Myšlenka vybavit kolo motorem vznikla o něco později než vzhled samotného kola. V roce 1888 vynalezl John Dunlop pneumatiku , která výrazně zlepšila jízdní komfort a bezpečnost, čímž se kolo stalo jedním z nejoblíbenějších dopravních prostředků [4] . Další rozvoj myšlenky je spojen s pokrokem v oblasti elektrotechniky. Od roku 1890 je několik patentů chráněno konstrukcí elektrického pohonu namontovaného na jízdním kole. Americký patent [5] (1895) tedy popisuje zařízení jízdního kola vybavené stejnosměrným elektrickým motorem . V roce 1899 John Schnepf vyvinul model s pohonem zadních kol [6] .

Výroba elektrokol dlouho velké výrobce nelákala, ale v 90. letech s rozvojem spotřební elektroniky a nástupem kompaktních baterií o ně zájem znovu ožil. V roce 1992 zahájil Zike sériovou výrobu elektrokol [7] . Od té doby se jejich produkce neustále zvyšuje. Na americkém trhu došlo k nejvyššímu růstu prodeje v letech 2002-2003[ specifikovat ] ; celkový objem nadále roste [8] .

V Číně se první průmyslové vzory lokálně vyráběných elektrokol objevily v roce 1998 [9] a v roce 2007 jejich roční produkce dosáhla 17 milionů kusů a do roku 2010 by podle odhadů měla vzrůst na 22 milionů Čína je největší světová výrobce a uživatel elektrokol.

Světová produkce v roce 2007 se odhadovala na 18 milionů kusů a do roku 2010 se očekával nárůst na 30 milionů kusů ročně [10] .

Výhody a nevýhody

Hlavní výhody

Nedokonalosti ve stávajících vzorech

Otázky k diskuzi

Odrůdy

Elektrokola lze rozdělit do tří hlavních skupin podle kritéria, zda cyklista potřebuje vynaložit úsilí na pohyb [2] [3] :

  1. Elektrokolo je poháněno pedály a elektromotor vytváří další trakci a pomáhá cyklistovi.Pro tento typ elektrokola se často používá termín pedelek .
  2. Elektrokolo se může pohybovat pouze na úkor elektromotoru, aniž by cyklista vyvíjel úsilí do pedálů, ale možnost pohodlné jízdy na pedálech zůstává;
  3. Pohyb bez pomoci motoru, pouze na pedály, je v praxi obtížný z důvodu vysoké hmotnosti a brzdného účinku motorového kola a pedály slouží čistě jako záložní systém pro případ poruchy motoru nebo vybití baterie. Tento typ elektrokola je de facto elektromotocykl s možností šlapání.

Komponenty

Podle typu použití komponentů lze elektrokola rozdělit na:

Specifičnost a vlastnosti elektrických komponentů do značné míry spojují elektrokolo a elektromobil.

Elektrický pohon

K dnešnímu dni existují 2 hlavní typy elektrických kol: s motorovým kolem a kočárovým motorem.

Motorové kolo

Nejběžnější verze elektropohonu jízdního kola na bázi bezkomutátorového stejnosměrného motoru. Motor je namontován v kole místo náboje. Montuje se na přední i zadní kola. Použití motorového kola umožňuje s minimálními náklady přeměnit téměř každé běžné městské kolo na elektrický pohon a jeho design není téměř narušen. Motorové kolo může být kterékoli z kol nebo obě současně. Často se motorové kolo prodává v již sestavené (paprskové) formě. Výkonový rozsah sériově vyráběných motorů kol, které pohánějí elektrokola, se obvykle pohybuje od 200 do 5000 wattů.

Motorová kola jsou dvou typů: ozubená a bezpřevodová. V případě převodového motoru-kola se jedná o motor s vysokou rychlostí a nízkým kroutícím momentem, který je kompaktnější, levnější a technologicky vyspělejší díky nízké magnetické indukci statoru, planetové převodovce a jednosměrné spojce. Bezpřevodový motor-kolo (přímý pohon) je pomaloběžný motor s vysokým točivým momentem, jehož rotace se přenáší přímo na kolo, což zjednodušuje konstrukci a zvyšuje spolehlivost. Pro získání motoru s požadovanou frekvencí a momentovými charakteristikami je však nutné velmi silné magnetické pole v jeho statoru, proto mají bezpřevodová kola motoru velké rozměry a hmotnost motoru díky masivním permanentním magnetům ze vzácných zemin ve statoru.

Jednosměrná spojka ozubených kol motoru na jedné straně usnadňuje pohyb silou cyklisty nebo dojezd - v momentech, kdy vnější síla otáčí kolem rychleji než motor, se celý náboj motoru chová jako jednoduchý ložisko. Ale na druhou stranu stejný efekt znemožňuje rekuperaci kinetické energie elektrokola. U bezpřevodového motorového kola, které není vybaveno jednosměrnou spojkou, se otáčky motoru vždy rovnají otáčkám kola. To na jednu stranu umožňuje použití rekuperačního brzdění, ale na druhou stranu, i když jsou vinutí motoru zcela odpojena od elektrického obvodu, dochází v něm ke znatelným ztrátám vířivými proudy, které zhoršují náklon a znesnadňují šlapání. (jako při jízdě proti slabému větru).

Satelitní ozubená kola v planetovém soukolí převodových motorů jsou zpravidla plastová - jako nejlevnější a nejsnáze vyměnitelná část planetového mechanismu jsou spotřebním materiálem, který šetří zuby kovového rotoru a skříně před opotřebením a vyžaduje plánované výměna každých 5-7 tisíc kilometrů běhu motoru.

Jednou z variant motorového kola je takzvané kolo zástupci Massachusetts Institute of Technology na konferenci o klimatických změnách v Kodani v roce 2009. Jedná se o cyklistické kolo s integrovaným elektromotorem, baterií a ovladačem, které umožňuje předělat obyčejné kolo na elektrické pouhou výměnou zadního kola. Takové kolo automaticky pomáhá při šlapání a pro brzdění využívá elektromotor v režimu generátoru, ukládající energii do baterie. K ovládání kola se používá telefon, který se ke kolu připojuje přes BlueTooth . Do kola jsou zabudovány také senzory, které shromažďují informace o okolní situaci, GPS , GPRS [13] [14] .

Výhody použití kolového motoru:

  • harmonicky zapadá do designu každého kola
  • tichý chod elektromotoru
  • přestavba běžného jízdního kola s motorovým kolem vyžaduje minimální úsilí
  • motor kola je kompatibilní s většinou modelů kol
  • nízké energetické ztráty v důsledku tření díky minimálnímu počtu pohyblivých částí motoru (zejména u bezpřevodových motorových kol)

Mezi nevýhody patří:

  • znatelné zatížení kola jízdního kola
  • při použití výkonných motorových kol (od 500 W) není uchycení osy kola ke standardnímu rámu jízdního kola (tzv. „dropouts“) dimenzováno pro působení vysokého točivého momentu na osu, který bez nutnosti dodatečného odběru opatření, může vést k opotřebení a zničení rámu (při rychlosti to může vést k vážným zraněním až smrti). Proto při použití motorů středního výkonu (od 500 do 2000 W) se doporučuje nainstalovat další držák - odpadkový zesilovač vyrobený z odolných ocelí, který zabraňuje otáčení osy kola. Takové díly jsou komerčně dostupné nebo vyrobené samotnými výrobci elektrokol. Pro motory s vysokým výkonem (od 3 kW) se používají pouze speciální rámy pro elektrokola s patkami určenými pro tuto zátěž (zesilovače pro klasický rám takový kroutící moment nevydrží).
Elektrický pohon s elektromotorem vozíku

Elektrokolo s motorem instalovaným v sestavě podvozku rámu. Řetěz nebo řemen pro přenos točivého momentu . Výrobci elektromotorů pro elektrické kočáry jsou takové známé společnosti jako: Bosch , Panasonic , Bafang , Yamaha a Shimano . Motory BB se používají ke stavbě moderních horských elektrokol renomovaných značek jako Diamondback, Raleigh, Kalkhoff, Univega , Focus, Trek , IZIP, Specialized , BH, KTM , Rotwild a Bulls. Důvodem je, že mají určité výhody oproti motorovým kolům [15] .

Nevýhody pojezdových elektromotorů:

  • Opotřebení řetězu nebo řemene, ozubení řetězových kol a řazení je znatelně vyšší než při použití motorových kol, ale neliší se od běžných jízdních kol (pokud vezmete v úvahu opotřebení v závislosti na ujetých kilometrech).
  • Instalace na jízdní kolo vyžaduje speciální klíče pro práci s vozíkem.
  • Pokud je použito přední ozubené kolo s malým průměrem (méně než 38), pak motor se středovou konzolou zmenšuje vůli. Je-li 38 nebo více, pak je vůle omezena hvězdičkou [15] .

Výhody kočárových elektromotorů:

  • Kola není třeba měnit ani paprskovat, motor se montuje místo středové konzoly (neplatí pro motory s vysokým kroutícím momentem - běžné paprsky to nevydrží).
  • Regulátor je zabudován v motoru.
  • Na rozdíl od motorových kol s přímým pohonem, kdy je baterie vybitá, je šlapání na elektrokole stejně snadné jako na běžném kole.
  • Na výběr je převodovka podle vozovky.
  • Při proražení komor a opravách zůstává možnost snadné demontáže kol.
  • Nízká hlučnost (< 55 dB ).
  • U elektrokol s pojezdovým motorem je těžiště umístěno uprostřed, což je znát a má to dobrý vliv na ovladatelnost, což je důležité zejména v terénu, při agresivní jízdě a při pohybu po sněhu.
  • Značná část motorů středového složení je vybavena snímačem točivého momentu, který poskytuje „přirozenější“ pocit při šlapání a šetří energii baterie [15] .
Třecí motor

Třecí motor je založen na třecím soukolí (lat. frictio, genitive frictionis - tření) - kinematické dvojici, která mezi sebou využívá třecí sílu k přenosu mechanické energie. Patent US 699 066, vydaný Johnu Schnepforovi v roce 1899, popisuje první elektrické kolo založené na tření válečkového kola s pneumatikou. Vynález v různých obměnách byl použit v konceptech a sériových návrzích 20. a 21. století [16] .

Baterie

Baterie elektrokola se obvykle montuje na kufr ve speciální nádobě, na rámu kola nebo ve speciálních přihrádkách uvnitř rámu, pokud to konstrukce umožňuje. Nejběžnější typy baterií [17] :

Spotřebu baterie a ujetou vzdálenost bez dobíjení významně ovlivňují:

  • Celková hmotnost elektrokola, jezdce a zavazadel.
  • Typ elektromotoru. Modely s převodovkou umožňují ujet vzdálenost asi o 30 % delší než modely s přímým pohonem (ostatní parametry jsou shodné).
  • Se zvyšující se kapacitou baterie se zvyšuje počet ujetých kilometrů na jedno nabití. Se zvyšující se rychlostí klesá počet najetých kilometrů na jedno nabití, protože se zvyšováním rychlosti se zvyšuje spotřeba energie, která se vynakládá na překonání třecí síly a všech odporů (valivého, aerodynamického atd.). Mají kvadratickou závislost na rychlosti: pokud jedete dvakrát rychleji, bude potřeba 4krát více energie na překonání odporu.
  • Kvalita povrchu vozovky.
  • Tlak v pneumatice.
  • Styl jízdy (míra podpory šlapání motorem, přítomnost nebo nepřítomnost náhlého zrychlení) [18] [19] .

Nejslibnější je použití lithiových baterií díky jejich lepšímu výkonu (byť relativně vyšší ceně) a neustálému zvyšování jejich produkce [9] .

V letech 2007-2008 se na trhu objevil nový typ lithium-iontových baterií - fosforečnan lithný (LiFePO 4 ). Jejich vzhled vyřešil dva problémy tradičních lithium-iontových baterií: riziko vznícení a výbuchu při přehřátí při nabíjení nebo vybíjení vysokými proudy a také relativně malý počet cyklů nabíjení-vybíjení (obvykle se uvádí 500, resp. 2000 cyklů). ). Typické vlastnosti LiFePO 4 baterií vyrobených v roce 2009: napětí 39,6 V, kapacita 10 Ah , hmotnost 3,5 kg, což při typické spotřebě energie 15 watthodin na kilometr dává dojezd elektrokola cca 25 km [20] .

Ovladač

Ovladač ( cyklopočítač ) je elektronické zařízení, které řídí provoz elektrokola. Typicky jsou ovladače vyrobeny ve formě desky umístěné v hliníkovém pouzdře, které funguje jako chladič pro odvod tepla a ochranu zařízení před okolním prostředím. Z pouzdra jsou vyjmuty kabely s kontaktními konektory pro různá zařízení elektrokola.

Hlavní funkce regulátoru: přívod proudu z baterie do elektromotoru v souladu s nastavením uživatele; zobrazit zbývající nabití baterie na indikátoru; určit otáčení / zastavení pedálů; omezit maximální rychlost kola pro úsporu energie; udržovat konstantní rychlost (tempomat); nabíjejte baterii při brzdění.

Regulátory se dělí podle následujících parametrů: napájecí napětí (24/36/48/60/64/72/80 a více voltů); rekuperace energie z motoru (ano/ne); přítomnost napájení z pedálů do baterie (ano / ne); počet Hallových senzorů ; přítomnost senzorů z pedálů (ano / ne); typ elektromotoru (kartáčový / bezkomutátorový); typ regulátoru výkonu (analogový/diskrétní); možnost připojení k dalším ovladačům (ano/ne); tempomat (ano/ne); různé indikátory, světla a spínače.

Rekuperaci energie lze provádět během brzdění a/nebo volnoběhu, v závislosti na schopnostech regulátoru a motoru.

Pro výpočet charakteristik elektrokola slouží online kalkulačky pro výpočet kapacity baterie, rychlosti, dojezdu, výkonu motoru a dalších parametrů. [21]

Osvětlovací zařízení

Na rozdíl od klasických jízdních kol využívají elektrokola jak světlomety bicyklu se zabudovanými zdroji energie, tak světlomety pro motocykly a automobily napájené hlavní baterií elektrokola [22] . U některých modelů je zadní červené světlo také napájeno z hlavní baterie.

Výrobci a trh

Na ruském trhu působí řada výrobců elektrokol z Evropy a Číny [23] . Spadají do tří kategorií:

  1. Elektrokola pod značkou výrobců automobilů;
  2. evropské a americké značky;
  3. Ruské značky vyrobené v Číně.

Existuje také rozvinutý trh s domácími elektrokoly pro nadšence. Komponenty lze zakoupit v řadě specializovaných obchodů nebo objednat z Číny.

Městské nájemní systémy

Rusko

V srpnu 2016 byla v Moskvě spuštěna půjčovna elektrokol v rámci systému Velobike . V rámci první fáze pilotního projektu bylo ve městě spuštěno 5 půjčoven elektrokol a 60 kol. V roce 2018 bylo na 12 stanicích k dispozici již 260 elektrokol. Také v roce 2018 bylo na 6 stanicích testováno více než 200 elektrokol aktualizovaného modelu. Elektrokola tohoto modelu jsou vybavena systémem „pedal assist“: elektromotor „pomáhá“ šlapajícímu cyklistovi. Hmotnost elektrokola se snížila z téměř 40 kg na 27 kg. Maximální rychlost je až 25 km/h. Maximální dojezd bez dobíjení je 30-40 kilometrů. [24]

Viz také

Poznámky

  1. ↑ Evropská unie/OSN/ITF/OECD. Glosář dopravní statistiky . — 5. VYDÁNÍ. - Lucemburk: European Union Publishing, 2019. - ISBN 978-92-1-047680-5 . Archivováno z originálu 20. srpna 2020.
  2. ↑ 1 2 D. Steffens, O. A. Nikitina. Německo-ruský slovník neologismů / Nová slovní zásoba v němčině 1991–2010 . - Mannheim: Institut für Deutsche Sprache, 2016. - Vol. 2, MZ. - S. 365. - ISBN 978-3-937241-52-4 . Archivováno z originálu 20. srpna 2020.
  3. ↑ 1 2 Helmut Koch. Rakouský plán cyklistiky a boom elektrokol . — PEP – celoevropský program „Doprava, zdraví, životní prostředí“. 7. – 8. června 2012, Moskva. — THE PEP, 2012.
  4. ↑ Historie jízdních kol
  5. ↑ Elektrické kolo 552.271 (odkaz není k dispozici) . Získáno 1. října 2008. Archivováno z originálu 30. května 2012. 
  6. ↑ Americký patent 3 431 994
  7. ↑ Profil společnosti Zikebike
  8. ↑ Celosvětové zprávy Electric bykes (odkaz není k dispozici) . Získáno 1. října 2008. Archivováno z originálu 1. července 2007. 
  9. ↑ 1 2 Elektrokola získávají větší podíly na trhu Čína Ekonomická síť
  10. ↑ Elektrokolo se stane hvězdným elektronickým produktem roku 2007  (nedostupný odkaz)
  11. ↑ Proč si vybrat ELEKTRICKÉ kolo?
  12. ↑ Shreya, Dave. Posouzení životního cyklu možností dopravy pro dojíždějící  //  Massachusetts Institute of Technology: časopis. - 2010. Archivováno 15. července 2011.
  13. ↑ Vědci vynalezli zázračné kolo ( NTV )
  14. ↑ Kodaňské kolo 
  15. ↑ 1 2 3 Konstantinov D. Vozíkové elektromotory pro jízdní kola . ElektroPowerBikes (11. 6. 2019). Datum přístupu: 19. listopadu 2019.
  16. ↑ Třecí motor . ElektroPowerBikes . Datum přístupu: 24. března 2020.
  17. ↑ Co je to vlastně elektrokolo? (nedostupný odkaz) . Získáno 1. října 2008. Archivováno z originálu 26. července 2008. 
  18. ↑ Dojezd na elektrokola . Electric-bicycle-guide.com . Staženo: 27. listopadu 2019.
  19. ↑ Konstantinov D. Baterie pro elektrokolo . ElectroPowerBikes (27.11.2019). Staženo: 27. listopadu 2019.
  20. ↑ Baterie LiFePO4: Průlom pro elektrická vozidla  (přístup 15. června 2009)
  21. ↑ Elektrická dopravní kalkulačka . "Online obchod CarbonBike" . Datum přístupu: 30. ledna 2018.
  22. ↑ Konstantinov D. Recenze. Světlomety pro elektrokola a elektrokoloběžky. . ElektroPowerBikes (19. 11. 2019). Datum přístupu: 19. listopadu 2019.
  23. ↑ Alexandr Grek. Elektrické lokomotivy // Populární mechanika . - 2017. - č. 7 . - S. 60-63 .
  24. ↑ Až 25 kilometrů v hodině: v půjčovně hlavního města se objevila elektrokola nového modelu (nedostupný odkaz) . Oficiální stránky starosty Moskvy (13. listopadu 2018). Archivováno z originálu 22. ledna 2019. 

Odkazy

 Typy jízdních kol
po domluvě
podle konstrukčních prvků
podle typu zavěšení
podle typu pohonu
  Přejděte na položku Wikidata  Slovníky a encyklopedie