Нетрадиционная схема электровелосипеда

[qxov]

Здравствуйте. Что вы думаете о следующей схеме:

1. Колеса в движение приводятся исключительно МК.
2. Педали велосипеда связаны с генератором.
3. Отбираемая с генератора мощность регулируется контроллером, следящим за частотой педалирования (возможно, слежение за пульсом).

Минусы - дополнительный вес генератора. Возможно, меньший КПД, чем у классического привода. Выход из строя МК или разряд аккумуляторов делает невозможным адекватное движение дальше.

Плюсы - Экономия на весе переднего и заднего переключателей. Педалирование в оптимальном режиме. Некоторое упрощение конструкции не-электро части велосипеда в целом.

Цена вопроса, возможно, не сильно изменится: не требуются манетки, лишние звезды, переключатели, но требуется генератор.

Контроллер, управляющий отбором мощности, в идеале, должен взять на себя также функции велокомпьютера, управления зарядкой, контроллера колеса.

В первую очередь интересны предложения по улучшению схемы, рекомендации о выборе компонентов и т.д. Критика желательна конструктивная, с расчетами (пусть даже грубыми).

Опыта е-байкинга пока нет.

Интересна также схема трехколесного байка с двумя МК на задней оси. Как добиваются синхронности работы МК и надо ли это делать вообще?

Спасибо за внимание.

[avtohirurg]

Здравствуйте. Что вы думаете о следующей схеме:

1. Колеса в движение приводятся исключительно МК.
2. Педали велосипеда связаны с генератором.
3. Отбираемая с генератора мощность регулируется контроллером, следящим за частотой педалирования (возможно, слежение за пульсом).

Минусы - дополнительный вес генератора. Возможно, меньший КПД, чем у классического привода. Выход из строя МК или разряд аккумуляторов делает невозможным адекватное движение дальше.

Плюсы - Экономия на весе переднего и заднего переключателей. Педалирование в оптимальном режиме. Некоторое упрощение конструкции не-электро части велосипеда в целом.

Цена вопроса, возможно, не сильно изменится: не требуются манетки, лишние звезды, переключатели, но требуется генератор.

Контроллер, управляющий отбором мощности, в идеале, должен взять на себя также функции велокомпьютера, управления зарядкой, контроллера колеса.

В первую очередь интересны предложения по улучшению схемы, рекомендации о выборе компонентов и т.д. Критика желательна конструктивная, с расчетами (пусть даже грубыми).

Опыта е-байкинга пока нет.

Интересна также схема трехколесного байка с двумя МК на задней оси. Как добиваются синхронности работы МК и надо ли это делать вообще?

Спасибо за внимание.

А в качестве генератора, что предполагается использовать? МК или что-то другое? Синхронизации двигателей на задней оси не понадобится! Достаточно объединить регуляторы обоих контроллеров на одной ручке (педали).

[qxov]

А в качестве генератора, что предполагается использовать? МК или что-то другое?

В принципе, подойдет практически любой генератор. Не уверен, что применение МК в качестве исключительно генератора является целесообразным - есть выбор полегче и подешевле.

Синхронизации двигателей на задней оси не понадобится! Достаточно объединить регуляторы обоих контроллеров на одной ручке (педали).

Это хорошо.

[avtohirurg]

Насчёт "любого" генератора: не так всё просто! Например, автомобильному генератору надо не менее 1000 оборотов! Крутить педали с такой скоростью проблематично, а редуктор (одной ступенью не обойтись) съест часть энергии, а также добавит вес и стоимость. На автомобиле, и то, ремённая передача с коленвала на генератор, повышающая. Рабочие обороты МК, в 3-4 раза ниже!

[A76]

Что вы думаете о следующей схеме:
1. Колеса в движение приводятся исключительно МК.
2. Педали велосипеда связаны с генератором.
3. Отбираемая с генератора мощность регулируется контроллером, следящим за частотой педалирования (возможно, слежение за пульсом).
Минусы -
Плюсы -
Контроллер, управляющий отбором мощности, в идеале, должен взять на себя также функции велокомпьютера, управления зарядкой, контроллера колеса.
В первую очередь интересны предложения по улучшению схемы, рекомендации о выборе компонентов и т.д. Критика желательна конструктивная, с расчетами (пусть даже грубыми).

Идея показалась очень интересной. Появились несколько мыслей, которыми хочу поделиться.

[b-b]Вариант А - ТОЛЬКО ЗАМЕНИТЕЛЬ всей предающей и переключающей механики на электронную часть[/b-b]
Это НЕ классический е-байк, где заряд в аккумах тянет весь агрегат и человек по желанию помогает. Тут человек играет ту же роль что и на обычном велике, просто его усилия обрабатываются иначе.
Как правильно было сказано, при потере веса цепи, манеток, переключателей, звездочек, старой втулки и т.д. (набегает немало, наверное), имеем рост веса за счет тяжелого МК, генератора, контроллера. Тут можно выиграть дополнительно на том, что:
А.1) Поскольку исходный источник энергии человек, а это даже не полкиловатта в крейсерском режиме:), нам не нужно слишком мощное МК. Думаю, можно ограничиться небольшим МК, ватт эдак на 150, не более. Такое МК будет гораздо легче чем наиболее часто упоминаемые тут. Здесь http://goldenmotor.com/hubmotors/hubmotorIndex.html МК на 250 ватт весит 2.6 кг. Еще более маломощное может весить меньше, наверное, килограмма 2.
А.2) МК должно будет обеспечить тяговые характеристики в большом диапазоне при малой мощности (максимум тяги при минимуме скорости при трогании, горках, максимум скорости по шоссе в горку). Для этого мотор, видимо, придется перемотать, с отводами от середины обмоток для коммутаций, чтобы получать разные характеристики - есть теоретические наработки как при полном задействовании всех обмоток и фиксированном максимуме мощности менять скорость и тягу (увеличивается одно, уменьшается другое) более чем в 5 раз. Этого должно хватить.
А.3) Любые передачи мех энергии имеют потери. Кроме варианта применения обычного генератора и механизма передачи вращения с редуктором можно сообразить из звездочки некое подобие МК, а именно - вместо звездочки крепится, к примеру, алюминиевый диск с наклееными на него магнитами (возможно, 2 диска по обеим сторонам рамы), напротив магнитов устанавливаются катушки с общим или отдельными сердечниками. Эту часть нужно продумать, изучить материалы (кстати, http://www.powercroco.de/ мотает асинхронные моторы сам, можно кое что почерпнуть, еще где-то видел как народ сам делает такие дискорые генраторы для ветряных электростанций), поэкспериментировать. У человеа, в принципе, небольшой диапазон комфортных режимов кручения педалей, так что не должно быть проблем с нахождаением оптимальной конструкции самодельного генратора.
На худой конец в начале экспериментов можно обойтись и небольшим генератором на цепной передаче.
Если повезет, тут уложимся в 3 кг.
А.4) В данном варианте обходимся без аккумуляторов, но нужен контроллер, который будет получать ток с катушек генератора и преобразовывать его в нужное напряжение, ток для МК, а так же коммутировать нужным образом его обмотки. Мощность ограничивается человеком, так что тут не должно быть громоздких тяжелых элементов. Пусть будет 1 кг.
Итого по весу, сбрасываем более 3 кг, вешаем около 6кг = +3кг.
При весе ездока с великом 90 кг это прирост массы, а значит увеличение затрат на трение 3.3%.
Пусть на трение уходит треть энергии, остальное на расталкивание воздуха, тогда получаем из-за роста массы снижение КПД реализации энергии 99%.
А.5) Цепная передача с переключателями (о велике без переключателя вообще умолчу) имеет КПД не более 97%, это четко настроенная, смазанная.
С переключателями, которые постоянно держат цепь перекошенной (на разных звездочках), цепь не всегда чистая и т.д. очень сомневаюсь что КПД передачи превышает 90%, т.е. 10% потерь.
С электронной "цепью" имеем другую природу потерь. Будем сверх-оптимистами, будем считать КПД МК 90%, КПД генератора 90%, КПД контроллера пусть 93% )
Общий КПД (с затратами на рост трения из-за увеличения массы) 0.9*0.9*0.93*0.99 = 75%.
75% пока гораздо меньше 90%. Мы уже потеряли 15% силы ног.
Ну мы же тут не в бирюльки играем, начнем использовать преимущества которые дает электроника и которых нет у цепи со звездами.
А.6) Если, все-таки, всунем мааааасенький литиевый аккумулятор (менее 50 гр, включим их в контроллер), его может хватить на какой 1-2 км, но цель в другом - в рекуперации. Где-то на просторах форума видел, что рекуперация вернет нам не более 5-10%. Но ведь вернет! Нам в войне за проценты эффективности это важно. Без излишнего фанатизма с учетом возможных ошибок в прикидках выше считаем что вернули 5%.
Итого, потери ног уменьшились до 10%.
А.7) Ну и самое вкусное - челоек будет ВСЕГДА крутить педали в наиболее комфортном для себя режиме, а значит меньше уставать. ВООБЩЕ не будет потерь из-за неточно выбранных передач и изменения дорожных условий. Все что будет видеть человек - это подсказывающая ему электроника оптимальный ритм педалирования и самостоятельно меняющуюся с учетом менющихся дорожных условий скорость для того, чтобы предельно полно использовать то что накрутил педалями человек. Этот параметр роста эффективности мне трудно оценить. Не знаю как для профессионального гонщика с его опытом, но для меня, кажется, это будет не менее 20%, если не гораздо больше.

Общий вердикт по варианту А такой, если в наброске расчетов нет грубейших ошибок - можно расчитывать примерно на 10% роста эффективности педалирования. Проехал 10 км, а как будто крутил педали 9 км. Если честно, не сильно вдохновляет. С другой стороны, а сколько мы хотели?
Но если рост эффективности в пункте А.7 будет 30%, тогда прирост 20% уже чуть интереснее.

[b-b]Вариант Б - классический е-байк с дополнительно замененной цепью на генератор.[/b-b]
Б.1) Работают все 7 п. варианта А + корректировки..
Б.2) При сравнении вариантов А и Б у нас:
б.2.1) все выброшенное железо не должно весить меньше генератора на педалях, скорее, замена по весу сопоставима.
б.2.2) вариант Б будет тяжелее только за счет аккумуляторов. Если литиевые, то это примерно + 2 кг к варианту А.
Б.3) Потери 10% на генераторе и 7% на контроллере сохраняются.
Б.4) рекуперация и более эффективное приложение мускульной силы если потребуется эти недостатки закроют.
Б.5) Ну и получаем сверху пробег за счет аккумуляторов 20-60 км.

В итоге непонятно, стоит ли заморачиваться. Если бы удалось КПД генератор+контроллер довести хотя бы с 84% до 90-92% (благодаря узкому диапазону комфортного кручения педалей такая надежда есть), то велосипедисту хуже не станет на таком велике ездить:)

Хотя, вспомнился один момент, особенно скажется для варианта А.
Бывает приходится ехать очень медленно (ждать когда какая бабка доперековыляет через дорогу, или когда 3 мамаши с колясками загородили всю дорогу и им пох что сзади в них уперся велосипедист), тогда вызывает сомнения, что генератор на особо низких оборотах сохранит хотя бы 50%. С другой стороны, если мне придется ехать в 4 раза медленней, для этого может потребоваться лишь в 2 раза медленнее крутить педали, потери растут, но т.к. это исключительная ситуация, можно смириться.

[xaoyag]

Работать будет, только вот со временем все меньше и меньше будет хотется крутить педали и все больше и больше ездить на электрике.
Еще один ньюансик при вевшем акб педалями горю не поможеш так как крутить прийдется очень быстро а ехать будет очень медленно.Человек может вырабатывать 1 лошадинную силу но не долго.

[A76]

Еще один ньюансик при вевшем акб педалями горю не поможеш так как крутить прийдется очень быстро а ехать будет очень медленно.

Почему? Чем е-байк с севшей батареей для велосипедиста будет отличаться от немного утяжеленного обычного велосипеда?

[xaoyag]

По тому что с педалей не прямой привод а усилие для зарядки батареи + езда это мощьность того мотора что будет стоять +10% емкости акб для заряда например, мотор на 500ватт и акб на 20 а.часов. на напряжение 48 вольт значит. Зарядный ток для акб 2 ампера+ ток мотора при работе не менее 15 ампер в горку=17 ампер * 48 вольт равно 816ватт при мощьности мотора в 500 и это не считая веса велосипеда. Вывод или ноги накачаеш, или плюнеш и бросиш.

[serzh_i]

такое уже реализовано
http://ru.gadgets-reviews.com/post_new2660.html

[A76]

такое уже реализовано
http://ru.gadgets-reviews.com/post_new2660.html

В этом источнике масса ошибок, а отчнее - откровенный БРЕД!
Там говорится что аккумулятора нет и что мощность мотора 25 л.с..
Покажите мне человека, который через генератор выдаст 25 лс чтобы загрузить электромотор и ехать 80 км/ч за счет мускульной силы на 110-килограмовом агрегате  Представление о новостном сайте http://gadgets-reviews.com составлено
На самом деле аккумуляторы там есть и мощность электромотора 12 л.с.. - http://odtube.od.ua/get_video/1310
А фишка, насколько я понял, в этой фразе:
"Те, кто уже прокатился на eROCKIT, рассказывают, что `когда крутишь педали, возникает ощущение, что ты наделен нечеловеской силой`. Действительно, обгонять автомобили, используя при этом и силу своих мускулов - захватывающее ощущение."
Т.е. eROCKIT - это мускульный усилитель ног для того, чтобы почувствовать себя вело-суперменом
Так что это обычный е-байк с возможностью подзарядки аккумов ногами, но с практической стороны, скорее, педальный привод здесь просто заменитель ручки газа е-байка.

По тому что с педалей не прямой привод а усилие для зарядки батареи + езда это мощьность того мотора что будет стоять +10% емкости акб для заряда например, мотор на 500ватт и акб на 20 а.часов. на напряжение 48 вольт значит. Зарядный ток для акб 2 ампера+ ток мотора при работе не менее 15 ампер в горку=17 ампер * 48 вольт равно 816ватт при мощьности мотора в 500 и это не считая веса велосипеда. Вывод или ноги накачаеш, или плюнеш и бросиш.

1. Не знаю как кому, но мне даже в дрыбадан пьяному и обкуренному не придет в голову после разрядки батареи хотя бы 1% энергии ног направлять на их подзарядку. Все на движение!!- а аккумы зарядятся дома или на работе когда доеду. В части подзарядки могу согласиться только на рекуперацию.
2. Не знаю как кому, но мне даже в дрыбадан пьяному и обкуренному не придет в голову пытаться силой ног выдать 500 ватт только потому, что у меня стоит 500-ваттный движок. А если бы стоял 2 киловаттный? Выдаю на генераторе 30 ватт без напряга, движок и реализует в соответствующую скорость, практически равную велику на оптимальной передаче.

[xaoyag]

Ну что сказать делайте. О результатах раскажите.

[A76]

Ну что сказать делайте. О результатах раскажите.

Меня смущает тройка моментов, из-за которых лично мне кажется нецелесообразно это делать:
1. Все-таки гораздо большие потери - 25% в электронике против 10% в железной цепи.
Я все больше научаюсь не задумываясь переключать скорости, так что уже сейчас кручу педали большей частью в комфортных условиях, тка что даст ли мне электроника достаточный эффект за счет оптимального режима уже не уверен;
2. При сопоставимых эффектах цепной и электронной передачи усилий последняя намного дороже и при поломке в дороге путешествие заканчивается, с цепью еще как-то можно пободаться;
3. Почти с нуля нужно разрабатывать контроллер, я уже лет 9 не прикасался к микроконтроллерам.
Так что чтобы тряхнуть стариной цель должна быть более достойной

Между прочим, высококлассные специалисты Тойоты реализовали данный принцип в Приусе,
где мотор крутит генератор, тот заряжает аккумы и едет на электротяге.
Положительный эффект получен только за счет того, средний КПД реализации энергии топлива в смешанном цикле у классического авто около 14%, а в Приусе ДВС всегда работает в одном оптимальном режиме с КПД 25-30%, ну а дальше у электроники на всех режимах потери меньше, по этому и получили серьезную экономию топлива.
Повторить эффект Приуса на велосипеде не получится только потому, что за счет переключателя передач и высокой чувствительности человека КПД применения ног гораздо выше в широком диапазоне скоростей.
По этому мне кажется, что если и делать, то "классическую" установку МК без отказа от цепи

[Nickolas]

А такая схема ?

[mastercap]

По этому мне кажется, что если и делать, то "классическую" установку МК без отказа от цепи

Вы только сейчас это поняли ? Вы бы потеряли не 20-25%, а половину минимум. Сначала на генераторе, потом на потерях при заряде-разряде и других преобразователях, а потом нат электроприводе. При смешных 100-200Вт, развиваемых человеком такие потери недопустимы.

[Merakules]

А такая схема ?

ЖЖОШЬЬ!!!!!!!!!!

[xaoyag]

Ну на счет(100-200Вт, развиваемых человеком такие потери недопустимы.) немного не согласен 1л.с. приблизительно равна 800ватт эл. мощьности, пускай чтоб не крутить педали до такого состояния срежем в двое 400ватт. В том что в этой цепи мотор и генератор24 или12 квт честно говоря сомневаюсь скорее1.2 или2.4 квт и то врядли. Ведь педалями больше чем 800 ватт не выкрутиш, значит мотор не должен бытьбольше ччем в 2 раза мощьнее чтоб крутя педали в пол силы ехать со скоростью не 5км в час, а немного побольше.
Совместить бесколекторный мотор и зарядку акб сложновато, так как акб берет для зарядки +- и постоянного напряжения а бесколекторник выдает переменное да еще и 3 фазы, да и кпд у коллекторных генераторов вроде как повыше. А раз коллекторный генератор значит и коллекторный мотор что уменьшает кпд конструкции и прибавляет в весе. Теперь вопросик вот еше в чем какое напряжение использовать высокое или низкое? Если высокое это уменьшит вес деталей но усложнит конструкцию акб а если низкое наоборот.Это то что с ходу пришло в голову.
Если так уж хотите подзарядку акб во время дороги или с горки на велосипеде просто поставте второе мотор колесо или генератор на перед и сварганьте зарядку к нему, или соберите схемку отключающую мотор колесо и переходящую в режим рекуперации с горки или тогда уже надо крутить не педали а мотор колесо ногами + аккумулятор, эфект будет тот же правда на меньшей скорости.

[LW6600]

1,1 л.с.=810 Вт.

Сравнивать мощность живого организма, электро - и бензинового двигателей не совсем корректно.

Владел велосипедо с подвесным мотором Д-8. Мощность была 810 Вт.
МК в 600Вт "делает" его по всем показателем.

Мощность человека при педалировании можно вычислить на велотренажере.
Кстати, у кого есть такая возможность - была бы очень полезная инфа.

[xaoyag]

велосипедом с подвесным мотором Д-8 а это как? Картинка есть чтоб посмотреть?