Электровелосипед: различия между версиями

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
[отпатрулированная версия][непроверенная версия]
Содержимое удалено Содержимое добавлено
м Мелкие правки оформления.
м Бот: добавление заголовков в сноски; исправление двойных сносок, см. ЧаВо
 
(не показано 7 промежуточных версий 3 участников)
Строка 8: Строка 8:
|archiveurl=https://web.archive.org/web/20200820182206/https://ids-pub.bsz-bw.de/frontdoor/deliver/index/docId/3333/file/Steffens_Nikitina_Deutsch_russisches_Neologismenwoerterbuch_Bd_2.pdf
|archiveurl=https://web.archive.org/web/20200820182206/https://ids-pub.bsz-bw.de/frontdoor/deliver/index/docId/3333/file/Steffens_Nikitina_Deutsch_russisches_Neologismenwoerterbuch_Bd_2.pdf
|archivedate=2020-08-20
|archivedate=2020-08-20
}}</ref><ref name="Кох">{{книга|автор=Гельмут Кох|заглавие=Австрийский генеральный план развития велотранспорта и бум электровелосипедов|ссылка=https://thepep.unece.org/sites/default/files/2017-07/Mr._Koch_rus..pdf|издание=THE PEP-Общеевропейская программа «Транспорт, здоровье, окружающая среда». 7-8 июня 2012 г, г. Moсква|издательство=THE PEP|год=2012}}</ref>) представляет собой велосипед с [[Электроэнергия|электрическим]] приводом, который частично или полностью обеспечивает его движение. Его называют также велогибридом, хотя [[гибридный велосипед]] — это велосипед, сочетающий в своей конструкции как атрибуты [[горный велосипед|горного]], так и [[шоссейный велосипед|шоссейного]] велосипедов.
}}</ref><ref name="Кох">{{книга|автор=Гельмут Кох|заглавие=Австрийский генеральный план развития велотранспорта и бум электровелосипедов|ссылка=https://thepep.unece.org/sites/default/files/2017-07/Mr._Koch_rus..pdf|издание=THE PEP-Общеевропейская программа «Транспорт, здоровье, окружающая среда». 7-8 июня 2012 г, г. Moсква|издательство=THE PEP|год=2012|archive-date=2020-11-28|archive-url=https://web.archive.org/web/20201128192356/https://thepep.unece.org/sites/default/files/2017-07/Mr._Koch_rus..pdf}}</ref>) представляет собой велосипед с [[Электроэнергия|электрическим]] приводом, который частично или полностью обеспечивает его движение. Его называют также велогибридом, хотя [[гибридный велосипед]] — это велосипед, сочетающий в своей конструкции как атрибуты [[горный велосипед|горного]], так и [[шоссейный велосипед|шоссейного]] велосипедов.


В общем случае электровелосипед отличает от обычного наличие трёх дополнительных компонентов: [[Электродвигатель|электродвигателя]], [[аккумуляторная батарея|аккумуляторной батареи]] и [[Микроконтроллер|контроллера]]. В отличие от [[электроскутер]]а или же [[мотоцикл]]а, электровелосипед может приводиться в движение педалями, а его эксплуатация и обслуживание немногим сложней обращения с обычным велосипедом.
В общем случае электровелосипед отличает от обычного наличие трёх дополнительных компонентов: [[Электродвигатель|электродвигателя]], [[аккумуляторная батарея|аккумуляторной батареи]] и [[Микроконтроллер|контроллера]]. В отличие от [[электроскутер]]а или же [[мотоцикл]]а, электровелосипед может приводиться в движение педалями, а его эксплуатация и обслуживание немногим сложней обращения с обычным велосипедом.
Строка 14: Строка 14:
Несмотря на наличие электропривода, электровелосипед используется примерно так же, как и обычный велосипед, и в большинстве стран не требует для вождения наличия [[Водительское удостоверение|водительского удостоверения]] или [[Автомобильные номера|номерного знака]]. Электровелосипед хорошо подходит как средство передвижения для широкого круга любителей с самым разным уровнем подготовки, поскольку легко позволяет дозировать физическую нагрузку. В России (и странах СНГ) электрические велосипеды правильно было бы назвать [[мопед]]ами («МО»-Мотор + «ПЕД»-педали).
Несмотря на наличие электропривода, электровелосипед используется примерно так же, как и обычный велосипед, и в большинстве стран не требует для вождения наличия [[Водительское удостоверение|водительского удостоверения]] или [[Автомобильные номера|номерного знака]]. Электровелосипед хорошо подходит как средство передвижения для широкого круга любителей с самым разным уровнем подготовки, поскольку легко позволяет дозировать физическую нагрузку. В России (и странах СНГ) электрические велосипеды правильно было бы назвать [[мопед]]ами («МО»-Мотор + «ПЕД»-педали).


В России в соответствии с [[Правила дорожного движения|ПДД]] (редакция 2015 г.) электровелосипед с двигателем мощностью, не превышающей 250 Вт, считается [[велосипед]]ом, более 250 Вт и менее 4 кВт — [[мопед]]ом; больше 4 кВт — мотоцикл; при управлении мотоциклом требуются водительское удостоверение и госномера; при управлении мопедом требуется наличие [[Водительское удостоверение в Российской Федерации|водительского удостоверения категории M или любой другой открытой категории прав (например, A или B)]]; при управлении велосипедом водительского удостоверения не требуется. Впрочем, на практике это правило не работает.
В России в соответствии с [[Правила дорожного движения|ПДД]] (редакция 2015 г.) электровелосипед с двигателем мощностью, не превышающей 250 Вт, считается [[велосипед]]ом, более 250 Вт и менее 4 кВт — [[мопед]]ом; больше 4 кВт — мотоцикл; при управлении мотоциклом требуются водительское удостоверение и госномера; при управлении мопедом требуется наличие [[Водительское удостоверение в Российской Федерации|водительского удостоверения категории M или любой другой открытой категории прав (например, A или B)]]; при управлении велосипедом водительского удостоверения не требуется.


== История ==
== История ==
Идея оснащения велосипеда [[двигатель|двигателем]] возникла немногим позже появления самого велосипеда. В 1888 году [[Джон Данлоп]] изобрёл [[Шина транспортного средства|пневматические шины]], что значительно повысило комфорт и безопасность езды, сделав велосипед одним из самых популярных средств передвижения<ref>{{Cite web|url=http://www.ibike.org/library/history-timeline.htm|title=Bicycle History Timeline|website=www.ibike.org|access-date=2023-12-18}}</ref>. Дальнейшее развитие идеи связано с прогрессом в области электротехники. С 1890 сразу несколькими патентами была защищена конструкция [[Электрический привод|электрического привода]], устанавливаемого на велосипеде. Так, патент США<ref>{{Cite web |url=http://www.google.com/patents?id=DIVIAAAAEBAJ&dq=552,271 |title=Electrical Bicycle 552,271 |access-date=2008-10-01 |archive-date=2012-05-30 |archive-url=https://archive.today/20120530184238/http://www.google.com/patents?id=DIVIAAAAEBAJ&dq=552,271 |deadlink=yes }}</ref> (1895) описывает устройство велосипеда, оснащённого [[электродвигатель постоянного тока|электродвигателем постоянного тока]]. В 1899 году [[Шнепф, Джон|Джон Шнепф]] разработал модель привода заднего колеса<ref>{{US patent|3,431,994}}
Идея оснащения велосипеда [[двигатель|двигателем]] возникла немногим позже появления самого велосипеда. В 1888 году [[Джон Данлоп]] изобрёл [[Шина транспортного средства|пневматические шины]], что значительно повысило комфорт и безопасность езды, сделав велосипед одним из самых популярных средств передвижения<ref>{{Cite web|url=http://www.ibike.org/library/history-timeline.htm|title=Bicycle History Timeline|website=www.ibike.org|access-date=2023-12-18|archive-date=2007-02-12|archive-url=https://web.archive.org/web/20070212133121/http://www.ibike.org/library/history-timeline.htm|url-status=live}}</ref>. Дальнейшее развитие идеи связано с прогрессом в области электротехники. С 1890 сразу несколькими патентами была защищена конструкция [[Электрический привод|электрического привода]], устанавливаемого на велосипеде. Так, патент США<ref>{{Cite web |url=http://www.google.com/patents?id=DIVIAAAAEBAJ&dq=552,271 |title=Electrical Bicycle 552,271 |access-date=2008-10-01 |archive-date=2012-05-30 |archive-url=https://archive.today/20120530184238/http://www.google.com/patents?id=DIVIAAAAEBAJ&dq=552,271 |deadlink=yes }}</ref> (1895) описывает устройство велосипеда, оснащённого [[электродвигатель постоянного тока|электродвигателем постоянного тока]]. В 1899 году [[Шнепф, Джон|Джон Шнепф]] разработал модель привода заднего колеса<ref>{{US patent|3,431,994}}
</ref>.
</ref>.
[[File:Ebike1932.jpg|мини|Электровелосипед 1932 года выпуска]]
[[File:Ebike1932.jpg|мини|Электровелосипед 1932 года выпуска]]
[[File:Benjamin G Bowden - Spacelander Bicycle.jpg|мини|Американский велосипед 1960 года выпуска, был спроектирован в 1946 году, как электровелосипед]]
[[File:Benjamin G Bowden - Spacelander Bicycle.jpg|мини|Американский велосипед 1960 года выпуска, был спроектирован в 1946 году, как электровелосипед]]
В Германии с 1920-х и Японии с 1970-х различные производители выпускали электровелосипеды и электровеломоторы, а в СССР электровелосипеды не выпускали<ref>{{Cite web|url=https://habr.com/ru/companies/maccentre/articles/413023/|title=«Хорошо забытое старое»: электровелосипеды — от первых моделей к возможностям сегодняшнего дня|lang=ru|website=Хабр|date=2018-06-02|access-date=2023-12-18}}</ref>.
В Германии с 1920-х и Японии с 1970-х различные производители выпускали электровелосипеды и электровеломоторы, а в СССР электровелосипеды не выпускали<ref>{{Cite web|url=https://habr.com/ru/companies/maccentre/articles/413023/|title=«Хорошо забытое старое»: электровелосипеды — от первых моделей к возможностям сегодняшнего дня|lang=ru|website=Хабр|date=2018-06-02|access-date=2023-12-18|archive-date=2023-12-18|archive-url=https://web.archive.org/web/20231218202826/https://habr.com/ru/companies/maccentre/articles/413023/|url-status=live}}</ref>.


В 1979 году в Японии начали массово производить электровелосипеды, которые быстро приобрели там популярность, в Японии появились заправки для электровелосипедов.
В 1979 году в Японии начали массово производить электровелосипеды, которые быстро приобрели там популярность, в Японии появились заправки для электровелосипедов.
[[File:Antec1991.JPG|мини|Электровелосипед 1991 года выпуска]]
[[File:Antec1991.JPG|мини|Электровелосипед 1991 года выпуска]]
В 1992 году компания [[Zike]] начала массовый выпуск электровелосипедов<ref>[http://www.zikebike.com/about.htm Zikebike company profile]</ref>. C этого момента их выпуск постоянно увеличивается.
В 1992 году компания [[Zike]] начала массовый выпуск электровелосипедов<ref>{{Cite web |url=http://www.zikebike.com/about.htm |title=Zikebike company profile |access-date=2008-10-01 |archive-date=2009-04-24 |archive-url=https://web.archive.org/web/20090424081452/http://www.zikebike.com/about.htm |url-status=live }}</ref>. C этого момента их выпуск постоянно увеличивается.


На рынке США наивысший рост продаж пришёлся на 2002—2003 годы{{уточнить}}; общий объём продолжает расти<ref>{{Cite web |url=http://www.ebwr.com/rsc/EBWR_page40.pdf |title=Electric bykes world wide reports |accessdate=2008-10-01 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20070701215254/http://www.ebwr.com/rsc/EBWR_page40.pdf |archivedate=2007-07-01 |deadlink=yes }}</ref>.
На рынке США наивысший рост продаж пришёлся на 2002—2003 годы{{уточнить}}; общий объём продолжает расти<ref>{{Cite web |url=http://www.ebwr.com/rsc/EBWR_page40.pdf |title=Electric bykes world wide reports |accessdate=2008-10-01 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20070701215254/http://www.ebwr.com/rsc/EBWR_page40.pdf |archivedate=2007-07-01 |deadlink=yes }}</ref>.


В [[Китай|Китае]] первые промышленные образцы электровелосипедов местного производства появились в 1998 году<ref name="MyRef2">[http://en.ce.cn/Insight/200806/11/t20080611_15787484.shtml Electric bicycles gain more market shares China Economic net]</ref> и в 2007 году их ежегодный выпуск достиг 17 млн штук, а к 2010 году, согласно оценкам, должно было вырасти до 22 млн. Китай — крупнейший в мире и производитель и потребитель электровелосипедов.
В [[Китай|Китае]] первые промышленные образцы электровелосипедов местного производства появились в 1998 году<ref name="MyRef2">{{Cite web |url=http://en.ce.cn/Insight/200806/11/t20080611_15787484.shtml |title=Electric bicycles gain more market shares China Economic net |access-date=2008-10-01 |archive-date=2011-08-10 |archive-url=https://web.archive.org/web/20110810004659/http://en.ce.cn/Insight/200806/11/t20080611_15787484.shtml |url-status=live }}</ref> и в 2007 году их ежегодный выпуск достиг 17 млн штук, а к 2010 году, согласно оценкам, должно было вырасти до 22 млн. Китай — крупнейший в мире и производитель и потребитель электровелосипедов.


Мировое производство в 2007 году оценивалось в 18 млн штук и к 2010 году ожидался прирост до 30 млн штук в год<ref>[http://www.taipeicycle.com/presscenter/industryinfo_view.shtml?docno=360 E-bike to Become Star Electronic Product 2007 year]{{Недоступная ссылка|date=Январь 2020 |bot=InternetArchiveBot }}</ref>.
Мировое производство в 2007 году оценивалось в 18 млн штук и к 2010 году ожидался прирост до 30 млн штук в год<ref>[http://www.taipeicycle.com/presscenter/industryinfo_view.shtml?docno=360 E-bike to Become Star Electronic Product 2007 year]{{Недоступная ссылка|date=Январь 2020 |bot=InternetArchiveBot }}</ref>.
Строка 40: Строка 40:
* Велосипед с электромотором позволяет преодолевать крутые или пологие, но протяжённые подъёмы и значительные расстояния физически неподготовленным людям.
* Велосипед с электромотором позволяет преодолевать крутые или пологие, но протяжённые подъёмы и значительные расстояния физически неподготовленным людям.
* Наиболее совершенные из существующих аккумуляторов для электровелосипедов имеют срок службы более 5 лет и обеспечивают запас хода более 100 км на одной зарядке.
* Наиболее совершенные из существующих аккумуляторов для электровелосипедов имеют срок службы более 5 лет и обеспечивают запас хода более 100 км на одной зарядке.
* Заряд аккумуляторов осуществляется от бытовой электросети<ref>[http://www.atob.org.uk/electricbikeadvantages.htm Why choose an ELECTRIC bike?]</ref>
* Заряд аккумуляторов осуществляется от бытовой электросети<ref>{{Cite web |url=http://www.atob.org.uk/electricbikeadvantages.htm |title=Why choose an ELECTRIC bike? |access-date=2008-10-01 |archive-date=2008-09-19 |archive-url=https://web.archive.org/web/20080919023234/http://www.atob.org.uk/electricbikeadvantages.htm |url-status=live }}</ref>
* Когда батарея разрядится, можно использовать педальный привод.
* Когда батарея разрядится, можно использовать педальный привод.
* При сопоставимой скорости в городских условиях энергетические и экономические затраты на перемещение одного человека оказываются на порядок меньше, чем у любого другого вида транспорта, включая общественный<ref>{{статья |заглавие=Life Cycle Assessment of Transportation Options for Commuters |издание=Massachusetts Institute of Technology |ссылка=http://www.pietzo.com/storage/downloads/Pietzo_LCAwhitepaper.pdf |archiveurl=https://web.archive.org/web/20110715083534/http://www.pietzo.com/storage/downloads/Pietzo_LCAwhitepaper.pdf |archivedate=2011-07-15 |язык=en |тип=journal |автор=Shreya, Dave |год=2010}}</ref>.
* При сопоставимой скорости в городских условиях энергетические и экономические затраты на перемещение одного человека оказываются на порядок меньше, чем у любого другого вида транспорта, включая общественный<ref>{{статья |заглавие=Life Cycle Assessment of Transportation Options for Commuters |издание=Massachusetts Institute of Technology |ссылка=http://www.pietzo.com/storage/downloads/Pietzo_LCAwhitepaper.pdf |archiveurl=https://web.archive.org/web/20110715083534/http://www.pietzo.com/storage/downloads/Pietzo_LCAwhitepaper.pdf |archivedate=2011-07-15 |язык=en |тип=journal |автор=Shreya, Dave |год=2010}}</ref>.
Строка 49: Строка 49:
* Широкий выбор компонентов для электровелосипеда позволяет собрать велосипед под свои нужды.
* Широкий выбор компонентов для электровелосипеда позволяет собрать велосипед под свои нужды.
* Низкий уровень шума.
* Низкий уровень шума.
* Существуют решения, когда электромотор велосипеда питается непосредственно от [[солнечная батарея|солнечной батареи]]. 250вт, необходимых для питания электромотора, можно получить от батареи площадью 1.5 кв.м.<ref>[https://tokarsenal.ru/skolko-vyrabatyvaet-solnechnaya-batareya Сколько вырабатывает солнечная батарея]</ref>, смонтированной на заднем багажнике, что ненамного увеличивает габариты велосипеда.
* Существуют решения, когда электромотор велосипеда питается непосредственно от [[солнечная батарея|солнечной батареи]]. 250вт, необходимых для питания электромотора, можно получить от батареи площадью 1.5 кв.м.<ref>{{Cite web |url=https://tokarsenal.ru/skolko-vyrabatyvaet-solnechnaya-batareya |title=Сколько вырабатывает солнечная батарея |access-date=2023-11-21 |archive-date=2023-11-21 |archive-url=https://web.archive.org/web/20231121145829/https://tokarsenal.ru/skolko-vyrabatyvaet-solnechnaya-batareya |url-status=live }}</ref>, смонтированной на заднем багажнике, что ненамного увеличивает габариты велосипеда.


=== Несовершенства существующих конструкций ===
=== Несовершенства существующих конструкций ===
Строка 60: Строка 60:
* Высокая стоимость изделия и его эксплуатации по сравнению с обычным велосипедом (в 2 и более раза).
* Высокая стоимость изделия и его эксплуатации по сравнению с обычным велосипедом (в 2 и более раза).
* Невозможность совместить высокую скорость и большой запас хода: с доступными в данный момент в серийном производстве аккумуляторами приходится выбирать что-то одно.
* Невозможность совместить высокую скорость и большой запас хода: с доступными в данный момент в серийном производстве аккумуляторами приходится выбирать что-то одно.
* Распространённый способ крепления аккумуляторов на багажнике затрудняет использование последнего для перевозки грузов.
* Распространённый способ крепления аккумуляторов на багажнике затрудняет использование последнего для перевозки грузов, но есть также модели с креплением аккумуляторов на раме.


=== Дискуссионные вопросы ===
=== Дискуссионные вопросы ===
Строка 69: Строка 69:


== Разновидности ==
== Разновидности ==
Электровелосипеды можно разделить на три основные группы по тому критерию, нужно ли велосипедисту прикладывать усилия для его движения<ref name="Штеффенс"/><ref name="Кох"/>:
Электровелосипеды можно разделить на четыре основные группы по тому критерию, нужно ли велосипедисту прикладывать усилия для его движения<ref name="Штеффенс"/><ref name="Кох"/>:
# Электровелосипед приводится в движение педалями, а электромотор создаёт дополнительную тягу, помогая велосипедисту. Для обозначения электровелосипеда этого типа зачастую используется термин ''педелек''.
# Электровелосипед приводится в движение педалями, а электромотор создаёт дополнительную тягу, помогая велосипедисту. Для обозначения электровелосипеда этого типа зачастую используется термин ''педелек''.
# Электровелосипед может передвигаться только за счёт электромотора, без приложения велосипедистом усилий к педалям, но сохраняется возможность комфортной езды на педалях;
# Электровелосипед может передвигаться только за счёт электромотора, без приложения велосипедистом усилий к педалям, но сохраняется возможность комфортной езды на педалях;
# Электровелосипед может двигаться с помощью педалей, так и с помощью электродвигателя, также есть режим, когда электродвигатель создаёт дополнительную электротягу.
# Движение без помощи мотора, только на педалях на практике затруднительно ввиду высокой массы и тормозящего эффекта от мотор-колеса, а педали используются сугубо в качестве резервной системы на случай поломки двигателя или разряда аккумулятора. Данный тип электровелосипедов де-факто является электрическим мотоциклом с возможностью педального хода.
# Движение без помощи мотора, только на педалях на практике затруднительно ввиду высокой массы и тормозящего эффекта от мотор-колеса, а педали используются сугубо в качестве резервной системы на случай поломки двигателя или разряда аккумулятора. Данный тип электровелосипедов де-факто является электрическим мотоциклом с возможностью педального хода.
==Системы помощи при педалировании==

* система PAS (Pedaling Assisted System - система помощи при педалировании);<ref name="автоссылка1">[https://www.voltbikes.ru/blog/electro/otlichie-datchika-oborotov-pas-i-datchika-usiliya-pedalej-torquesensor/ Отличие PAS от датчика педалей. Основные свойства PAS сиситемы<!-- Заголовок добавлен ботом -->]</ref>
* система TorqueSensor (Датчик крутящего момента).<ref name="автоссылка1" />


== Компоненты ==
== Компоненты ==
Строка 94: Строка 99:
Сателлитные шестерни в планетарной передаче редукторных моторов, как правило, пластиковые — как самая дешёвая и легкозаменяемая часть планетарного механизма они являются расходным материалом, сберегая от износа зубцы металлических ротора и корпуса, и требуют плановой замены раз в 5-7 тысяч километров пробега двигателя.
Сателлитные шестерни в планетарной передаче редукторных моторов, как правило, пластиковые — как самая дешёвая и легкозаменяемая часть планетарного механизма они являются расходным материалом, сберегая от износа зубцы металлических ротора и корпуса, и требуют плановой замены раз в 5-7 тысяч километров пробега двигателя.


Одним из вариантов мотор-колеса является так называемое {{не переведено|Копенгагенское колесо|Копенгагенское колесо|en|Copenhagen Wheel}}, которое было представлено представителями [[Массачусетский технологический институт|Массачусетского технологического института]] на [[Конференция ООН по изменению климата (2009)|конференции по изменению климата в Копенгагене]] в 2009 году. Оно представляет собой велосипедное колесо с интегрированным в него электродвигателем, аккумулятором и контроллером, что позволяет переделать обычный велосипед в электро- просто заменой заднего колеса. Такое колесо автоматически помогает при педалировании, а для [[Рекуперативное торможение|торможения]] использует электродвигатель в генераторном режиме, запасая энергию в аккумуляторе. Для управления колесом используется телефон, подключающийся к колесу по [[Bluetooth]]. Также в колесо встроены датчики, собирающие информацию об экологической обстановке, [[GPS]], [[GPRS]]<ref>[http://www.ntv.ru/novosti/182164/ Ученые изобрели чудо-велосипед] ([[НТВ]])</ref><ref>[http://senseable.mit.edu/copenhagenwheel/index.html The Copenhagen wheel]{{ref-en}}</ref>.
Одним из вариантов мотор-колеса является так называемое {{не переведено|Копенгагенское колесо|Копенгагенское колесо|en|Copenhagen Wheel}}, которое было представлено представителями [[Массачусетский технологический институт|Массачусетского технологического института]] на [[Конференция ООН по изменению климата (2009)|конференции по изменению климата в Копенгагене]] в 2009 году. Оно представляет собой велосипедное колесо с интегрированным в него электродвигателем, аккумулятором и контроллером, что позволяет переделать обычный велосипед в электро- просто заменой заднего колеса. Такое колесо автоматически помогает при педалировании, а для [[Рекуперативное торможение|торможения]] использует электродвигатель в генераторном режиме, запасая энергию в аккумуляторе. Для управления колесом используется телефон, подключающийся к колесу по [[Bluetooth]]. Также в колесо встроены датчики, собирающие информацию об экологической обстановке, [[GPS]], [[GPRS]]<ref>[http://www.ntv.ru/novosti/182164/ Ученые изобрели чудо-велосипед] {{Wayback|url=http://www.ntv.ru/novosti/182164/ |date=20110127081142 }} ([[НТВ]])</ref><ref>[http://senseable.mit.edu/copenhagenwheel/index.html The Copenhagen wheel] {{Wayback|url=http://senseable.mit.edu/copenhagenwheel/index.html |date=20110818020212 }}{{ref-en}}</ref>.


Преимущества использования мотор-колеса:
Преимущества использования мотор-колеса:
Строка 109: Строка 114:


==== Электропривод с кареточным электромотором ====
==== Электропривод с кареточным электромотором ====
Электровелосипед с мотором установленным в кареточный узел рамы. Передача крутящего момента [[Цепная передача|цепная]] или [[Ременная передача|ременная]]. Производителями кареточных электромоторов являются такие известные компании, как: [[Robert Bosch GmbH|Bosch]], [[Panasonic]], [http://www.gorodunet.com/bafang/ Bafang], [[Yamaha]] и [[Shimano]]. Кареточные электромоторы используются для создания современных [[Горный велосипед|горных]] электровелосипедов такими известными велобрендами, как Diamondback, Raleigh, Kalkhoff, [[Univega]], Focus, [[Trek Bicycle Corporation|Trek]], IZIP, [[Specialized Bicycle Components|Specialized]], BH, [[KTM Sportmotorcycle|KTM]], Rotwild и Bulls. Причина в том, что они имеют определённые преимущества по сравнению мотор-колёсами<ref name="Кар">{{cite web|author=Константинов Д.|title=Кареточные электромоторы для велосипедов|url=https://electropowerbikes.com/karetochnyj-motor/|publisher=ElectroPowerBikes|date=06.11.2019|accessdate=2019-11-19}}</ref>.
Электровелосипед с мотором установленным в кареточный узел рамы. Передача крутящего момента [[Цепная передача|цепная]] или [[Ременная передача|ременная]]. Производителями кареточных электромоторов являются такие известные компании, как: [[Robert Bosch GmbH|Bosch]], [[Panasonic]], [http://www.gorodunet.com/bafang/ Bafang], [[Yamaha]] и [[Shimano]]. Кареточные электромоторы используются для создания современных [[Горный велосипед|горных]] электровелосипедов такими известными велобрендами, как Diamondback, Raleigh, Kalkhoff, [[Univega]], Focus, [[Trek Bicycle Corporation|Trek]], IZIP, [[Specialized Bicycle Components|Specialized]], BH, [[KTM Sportmotorcycle|KTM]], Rotwild и Bulls. Причина в том, что они имеют определённые преимущества по сравнению мотор-колёсами<ref name="Кар">{{cite web|author=Константинов Д.|title=Кареточные электромоторы для велосипедов|url=https://electropowerbikes.com/karetochnyj-motor/|publisher=ElectroPowerBikes|date=06.11.2019|accessdate=2019-11-19|archive-date=2020-03-25|archive-url=https://web.archive.org/web/20200325030451/https://electropowerbikes.com/karetochnyj-motor/|url-status=live}}</ref>.


Недостатки кареточных электромоторов:
Недостатки кареточных электромоторов:
Строка 127: Строка 132:


==== Фрикционный мотор ====
==== Фрикционный мотор ====
Фрикционный мотор основан на [[Фрикционная передача|фрикционной передаче]] (лат. frictio, родительный падеж frictionis — трение) — кинематической паре, использующей силу трения между собой для передачи механической энергии. В патенте США 699,066, выданном Джону Шнепфору в 1899 году, описан первый электрический велосипед основанный на трении роликового колеса с покрышкой. Изобретение в разных вариациях использовано в концептах и серийных конструкциях XX и XXI века<ref>{{cite web|title=Фрикционный мотор|url=https://electropowerbikes.com/friktsionnyj-motor/|website=ElectroPowerBikes|accessdate=2020-03-24}}</ref>.
Фрикционный мотор основан на [[Фрикционная передача|фрикционной передаче]] (лат. frictio, родительный падеж frictionis — трение) — кинематической паре, использующей силу трения между собой для передачи механической энергии. В патенте США 699,066, выданном Джону Шнепфору в 1899 году, описан первый электрический велосипед основанный на трении роликового колеса с покрышкой. Изобретение в разных вариациях использовано в концептах и серийных конструкциях XX и XXI века<ref>{{cite web|title=Фрикционный мотор|url=https://electropowerbikes.com/friktsionnyj-motor/|website=ElectroPowerBikes|accessdate=2020-03-24|archive-date=2020-03-24|archive-url=https://web.archive.org/web/20200324131634/https://electropowerbikes.com/friktsionnyj-motor/|url-status=live}}</ref>.


=== Аккумуляторная батарея ===
=== Аккумуляторная батарея ===
Строка 142: Строка 147:
* Качество дорожного покрытия.
* Качество дорожного покрытия.
* Давление в шинах.
* Давление в шинах.
* Стиль езды (степень ассистирования педалированию мотором, наличие или отсутствие резких разгонов)<ref>{{cite web|title=Electric Bicycle Range|url=https://www.electric-bicycle-guide.com/electric-bicycle-range.html|website=electric-bicycle-guide.com|accessdate=2019-11-27}}</ref><ref>{{cite web|author=Константинов Д.|title=Батарея для электровелосипеда|url=https://electropowerbikes.com/kupit-akkumulyatornuyu-batareyu-dlya-elektrovelosipeda/|website=ElectroPowerBikes|date=27.11.2019|accessdate=2019-11-27}}</ref>.
* Стиль езды (степень ассистирования педалированию мотором, наличие или отсутствие резких разгонов)<ref>{{cite web|title=Electric Bicycle Range|url=https://www.electric-bicycle-guide.com/electric-bicycle-range.html|website=electric-bicycle-guide.com|accessdate=2019-11-27|archive-date=2019-11-27|archive-url=https://web.archive.org/web/20191127232708/https://www.electric-bicycle-guide.com/electric-bicycle-range.html|url-status=live}}</ref><ref>{{cite web|author=Константинов Д.|title=Батарея для электровелосипеда|url=https://electropowerbikes.com/kupit-akkumulyatornuyu-batareyu-dlya-elektrovelosipeda/|website=ElectroPowerBikes|date=27.11.2019|accessdate=2019-11-27|archive-date=2020-03-24|archive-url=https://web.archive.org/web/20200324133155/https://electropowerbikes.com/kupit-akkumulyatornuyu-batareyu-dlya-elektrovelosipeda/|url-status=live}}</ref>.


Наиболее перспективным считается использование литиевых батарей ввиду их лучших характеристик (хотя и сравнительно более высокой цены) и постоянного увеличения их производства<ref name="MyRef2"/>.
Наиболее перспективным считается использование литиевых батарей ввиду их лучших характеристик (хотя и сравнительно более высокой цены) и постоянного увеличения их производства<ref name="MyRef2"/>.


В 2007—2008 годах на рынке появляется новая разновидность литий-ионных аккумуляторов — [[Литий-железо-фосфатный аккумулятор|литий-железо-фосфатные]] (LiFePO<sub>4</sub>). Их появление решило две проблемы традиционных литий-ионных аккумуляторов: риск воспламенения и взрыва при перегреве во время заряда или разряда большими токами, а также относительно небольшое количество циклов заряда-разряда (обычно заявляются 500 и 2000 циклов соответственно). Типичные характеристики LiFePO<sub>4</sub> батарей 2009 года выпуска: напряжение 39,6 В, ёмкость 10 [[Ампер-час|А*ч]], масса 3,5 кг, что при типичном расходе энергии 15 [[Киловатт-час|ватт-час]] на километр даёт запас хода электровелосипеда около 25 км<ref name=LiFePO4>[http://www.metaefficient.com/rechargeable-batteries/innovative-lifepo4-batteries-electric-vehicles.html LiFePO4 Batteries: A Breakthrough For Electric Vehicles] {{v|15|6|2009}}</ref>.
В 2007—2008 годах на рынке появляется новая разновидность литий-ионных аккумуляторов — [[Литий-железо-фосфатный аккумулятор|литий-железо-фосфатные]] (LiFePO<sub>4</sub>). Их появление решило две проблемы традиционных литий-ионных аккумуляторов: риск воспламенения и взрыва при перегреве во время заряда или разряда большими токами, а также относительно небольшое количество циклов заряда-разряда (обычно заявляются 500 и 2000 циклов соответственно). Типичные характеристики LiFePO<sub>4</sub> батарей 2009 года выпуска: напряжение 39,6 В, ёмкость 10 [[Ампер-час|А*ч]], масса 3,5 кг, что при типичном расходе энергии 15 [[Киловатт-час|ватт-час]] на километр даёт запас хода электровелосипеда около 25 км<ref name=LiFePO4>[http://www.metaefficient.com/rechargeable-batteries/innovative-lifepo4-batteries-electric-vehicles.html LiFePO4 Batteries: A Breakthrough For Electric Vehicles] {{Wayback|url=http://www.metaefficient.com/rechargeable-batteries/innovative-lifepo4-batteries-electric-vehicles.html |date=20090716210830 }} {{v|15|6|2009}}</ref>.


=== Контроллер ===
=== Контроллер ===
Строка 160: Строка 165:
[[Рекуперативное торможение|Рекуперация]] энергии может осуществляться при торможении и/или на холостом ходу, в зависимости от возможностей контроллера и мотора.
[[Рекуперативное торможение|Рекуперация]] энергии может осуществляться при торможении и/или на холостом ходу, в зависимости от возможностей контроллера и мотора.


Для расчёта характеристик электровелосипеда используются онлайн-калькуляторы, позволяющие рассчитать ёмкость аккумуляторной батареи, скорость, запас хода, мощность мотора и другие параметры.<ref>{{cite web |url=http://carbonbike.ru/calculator-elektrotransporta |title=Калькулятор электротранспорта |website=«Интернет-магазин CarbonBike» |accessdate=2018-01-30}}</ref>
Для расчёта характеристик электровелосипеда используются онлайн-калькуляторы, позволяющие рассчитать ёмкость аккумуляторной батареи, скорость, запас хода, мощность мотора и другие параметры.<ref>{{cite web |url=http://carbonbike.ru/calculator-elektrotransporta |title=Калькулятор электротранспорта |website=«Интернет-магазин CarbonBike» |accessdate=2018-01-30 |archive-date=2018-01-30 |archive-url=https://web.archive.org/web/20180130091613/http://carbonbike.ru/calculator-elektrotransporta |url-status=live }}</ref>


=== Осветительное оборудование ===
=== Осветительное оборудование ===
В отличие от обычных велосипедов, на электровелосипедах используются как велосипедные фары со встроенными источниками питания, так и фары для мотоциклов и автомобилей, имеющие питание от основной аккумуляторной батареи электровелосипеда<ref>{{cite web|author=Константинов Д.|title=Обзор. Фары для электровелосипедов и электросамокатов.|url=https://electropowerbikes.com/fara-dlya-elektrovelosipeda/|publisher=ElectroPowerBikes|date=19.11.2019|accessdate=2019-11-19}}</ref>. На некоторых моделях от основной батареи запитан также и задний красный фонарь.
В отличие от обычных велосипедов, на электровелосипедах используются как велосипедные фары со встроенными источниками питания, так и фары для мотоциклов и автомобилей, имеющие питание от основной аккумуляторной батареи электровелосипеда<ref>{{cite web|author=Константинов Д.|title=Обзор. Фары для электровелосипедов и электросамокатов.|url=https://electropowerbikes.com/fara-dlya-elektrovelosipeda/|publisher=ElectroPowerBikes|date=19.11.2019|accessdate=2019-11-19|archive-date=2020-03-24|archive-url=https://web.archive.org/web/20200324132720/https://electropowerbikes.com/fara-dlya-elektrovelosipeda/|url-status=live}}</ref>. На некоторых моделях от основной батареи запитан также и задний красный фонарь.


== Производители и рынок ==
== Производители и рынок ==

Текущая версия от 06:49, 19 апреля 2024

Типичный городской электровелосипед. Хорошо видно переднее мотор-колесо и контейнер с аккумуляторными батареями на багажнике
Электровелосипед с задним моторколесом и аккумулятором на раме

Электровелосипе́д (e-bike, пауэрба́йк, пе́делек[1][2][3]) представляет собой велосипед с электрическим приводом, который частично или полностью обеспечивает его движение. Его называют также велогибридом, хотя гибридный велосипед — это велосипед, сочетающий в своей конструкции как атрибуты горного, так и шоссейного велосипедов.

В общем случае электровелосипед отличает от обычного наличие трёх дополнительных компонентов: электродвигателя, аккумуляторной батареи и контроллера. В отличие от электроскутера или же мотоцикла, электровелосипед может приводиться в движение педалями, а его эксплуатация и обслуживание немногим сложней обращения с обычным велосипедом.

Несмотря на наличие электропривода, электровелосипед используется примерно так же, как и обычный велосипед, и в большинстве стран не требует для вождения наличия водительского удостоверения или номерного знака. Электровелосипед хорошо подходит как средство передвижения для широкого круга любителей с самым разным уровнем подготовки, поскольку легко позволяет дозировать физическую нагрузку. В России (и странах СНГ) электрические велосипеды правильно было бы назвать мопедами («МО»-Мотор + «ПЕД»-педали).

В России в соответствии с ПДД (редакция 2015 г.) электровелосипед с двигателем мощностью, не превышающей 250 Вт, считается велосипедом, более 250 Вт и менее 4 кВт — мопедом; больше 4 кВт — мотоцикл; при управлении мотоциклом требуются водительское удостоверение и госномера; при управлении мопедом требуется наличие водительского удостоверения категории M или любой другой открытой категории прав (например, A или B); при управлении велосипедом водительского удостоверения не требуется.

Идея оснащения велосипеда двигателем возникла немногим позже появления самого велосипеда. В 1888 году Джон Данлоп изобрёл пневматические шины, что значительно повысило комфорт и безопасность езды, сделав велосипед одним из самых популярных средств передвижения[4]. Дальнейшее развитие идеи связано с прогрессом в области электротехники. С 1890 сразу несколькими патентами была защищена конструкция электрического привода, устанавливаемого на велосипеде. Так, патент США[5] (1895) описывает устройство велосипеда, оснащённого электродвигателем постоянного тока. В 1899 году Джон Шнепф разработал модель привода заднего колеса[6].

Электровелосипед 1932 года выпуска
Американский велосипед 1960 года выпуска, был спроектирован в 1946 году, как электровелосипед

В Германии с 1920-х и Японии с 1970-х различные производители выпускали электровелосипеды и электровеломоторы, а в СССР электровелосипеды не выпускали[7].

В 1979 году в Японии начали массово производить электровелосипеды, которые быстро приобрели там популярность, в Японии появились заправки для электровелосипедов.

Электровелосипед 1991 года выпуска

В 1992 году компания Zike начала массовый выпуск электровелосипедов[8]. C этого момента их выпуск постоянно увеличивается.

На рынке США наивысший рост продаж пришёлся на 2002—2003 годы[уточнить]; общий объём продолжает расти[9].

В Китае первые промышленные образцы электровелосипедов местного производства появились в 1998 году[10] и в 2007 году их ежегодный выпуск достиг 17 млн штук, а к 2010 году, согласно оценкам, должно было вырасти до 22 млн. Китай — крупнейший в мире и производитель и потребитель электровелосипедов.

Мировое производство в 2007 году оценивалось в 18 млн штук и к 2010 году ожидался прирост до 30 млн штук в год[11].

Достоинства и недостатки

[править | править код]

Принципиальные преимущества

[править | править код]
Электровелосипед с двойным приводом (переднее и заднее колесо). Аккумуляторные батареи смонтированы в раме
Электровелосипед велотрайк на солнечных батареях в Казахстане 2013 год
  • Велосипед с электромотором позволяет преодолевать крутые или пологие, но протяжённые подъёмы и значительные расстояния физически неподготовленным людям.
  • Наиболее совершенные из существующих аккумуляторов для электровелосипедов имеют срок службы более 5 лет и обеспечивают запас хода более 100 км на одной зарядке.
  • Заряд аккумуляторов осуществляется от бытовой электросети[12]
  • Когда батарея разрядится, можно использовать педальный привод.
  • При сопоставимой скорости в городских условиях энергетические и экономические затраты на перемещение одного человека оказываются на порядок меньше, чем у любого другого вида транспорта, включая общественный[13].
  • В сравнении с легковыми автомобилями эксплуатация, парковка и хранение электрических велосипедов требуют в десятки раз меньше расходов и пространства.
  • Благодаря отсутствию испускаемого запаха, компактного размера и доступного для транспортировки веса электровелосипеда им могут пользоваться жители многоквартирных домов, храня у себя в квартире. Это один из немногих видов самодвижущегося транспорта, который можно хранить в квартире. По тем же причинам электровелосипеды разрешено перевозить в общественном транспорте по тем же правилам, что и обычные велосипеды.
  • Электровелосипеды имеют высокую надёжность по сравнению с транспортными средствами на основе ДВС благодаря минимальному количеству компонентов и электронной составляющей, которая выполняет основную работу. Фактически износу подвержены только аккумуляторные элементы, подшипники, редуктор (при наличии), тормозные колодки и резина на колёсах.
  • В продаже имеются комплекты, позволяющие создать электровелосипед из обычного велосипеда. Таким образом, нет необходимости покупать готовый электровелосипед, достигается экономия денег и места. Комплекты могут быть разной конфигурации: вид мотора (мотор-колесо, на каретку, подвесной), аккумулятор необходимой ёмкости, тип корпуса аккумулятора (с креплением на раму, к подседельному штырю, на багажник), тормозные ручки, регулятор газа (курок или мотоциклетная ручка, с индикацией заряда или без), дисплей (ЖК, светодиодный, без дисплея), PAS и т. п.
  • Широкий выбор компонентов для электровелосипеда позволяет собрать велосипед под свои нужды.
  • Низкий уровень шума.
  • Существуют решения, когда электромотор велосипеда питается непосредственно от солнечной батареи. 250вт, необходимых для питания электромотора, можно получить от батареи площадью 1.5 кв.м.[14], смонтированной на заднем багажнике, что ненамного увеличивает габариты велосипеда.

Несовершенства существующих конструкций

[править | править код]
  • Педалирование и управление электровелосипедом с ёмкой батареей осложняется большой массой (от 30 кг и более), соответствующей инерцией и неудобствами с транспортировкой.
  • Недостаточный для многих пользователей запас хода только на электроприводе от аккумуляторов малой ёмкости (не более 20 км для обычной модели).
  • Длительное время зарядки обычных батарей (не менее 4-6 часов).
  • Короткий срок службы наиболее распространённых свинцово-кислотных и литий-ионных аккумуляторных батарей (не более 2-3 лет при средней нагрузке). LiFePO4 — до 5-7 лет. Литий-титанатные и литий-никель-марганец-кобальт-оксидные аккумуляторы — более 10 лет, однако они в несколько раз дороже аналогов.
  • Ограничения эксплуатации электровелосипедов на основе свинцовых и литий-ионных аккумуляторов при отрицательных температурах. Данные батареи начинают сильно терять ёмкость при охлаждении (обратимо). Ниже −20 °C возможно применение только литий-титанатных и некоторых моделей литий-железофосфатных аккумуляторов.
  • Недостаточная проходимость и надёжность на дорогах без покрытия для электровелосипедов с редукторным мотор-колесом: пластиковые шестерни мотор-колеса в условиях повышенных вибраций быстро изнашиваются.
  • Высокая стоимость изделия и его эксплуатации по сравнению с обычным велосипедом (в 2 и более раза).
  • Невозможность совместить высокую скорость и большой запас хода: с доступными в данный момент в серийном производстве аккумуляторами приходится выбирать что-то одно.
  • Распространённый способ крепления аккумуляторов на багажнике затрудняет использование последнего для перевозки грузов, но есть также модели с креплением аккумуляторов на раме.

Дискуссионные вопросы

[править | править код]
  • Уменьшение загрязнения атмосферы в случае массового отказа от автомобилей с ДВС в пользу электровелосипедов.
  • Уменьшение потребления электроэнергии в случае массового отказа от электромобилей в пользу электровелосипедов.
  • Утилизация отработанных аккумуляторов.
  • С одной стороны, утверждается, что использование электропривода для движения обесценивает идею велосипеда как спортивного средства, служащего для поддержания пользователя в хорошей физической форме. С другой стороны, электропривод позволяет более гибко дозировать нагрузки, за счет использования электропривода только в определённые моменты времени (либо - не на полную мощность). Кроме того, нагрузки могут быть такими же, но при этом скорость передвижения выше за счет электропривода.

Разновидности

[править | править код]

Электровелосипеды можно разделить на четыре основные группы по тому критерию, нужно ли велосипедисту прикладывать усилия для его движения[2][3]:

  1. Электровелосипед приводится в движение педалями, а электромотор создаёт дополнительную тягу, помогая велосипедисту. Для обозначения электровелосипеда этого типа зачастую используется термин педелек.
  2. Электровелосипед может передвигаться только за счёт электромотора, без приложения велосипедистом усилий к педалям, но сохраняется возможность комфортной езды на педалях;
  3. Электровелосипед может двигаться с помощью педалей, так и с помощью электродвигателя, также есть режим, когда электродвигатель создаёт дополнительную электротягу.
  4. Движение без помощи мотора, только на педалях на практике затруднительно ввиду высокой массы и тормозящего эффекта от мотор-колеса, а педали используются сугубо в качестве резервной системы на случай поломки двигателя или разряда аккумулятора. Данный тип электровелосипедов де-факто является электрическим мотоциклом с возможностью педального хода.

Системы помощи при педалировании

[править | править код]
  • система PAS (Pedaling Assisted System - система помощи при педалировании);[15]
  • система TorqueSensor (Датчик крутящего момента).[15]

Компоненты

[править | править код]

По типу изготовления электровелосипеды можно разделить на:

  • Собранные в заводских условиях. Для заводских электровелосипедов характерны специальные рамы, разработанные для крепления батарей (существуют даже модели, в которых батареи спрятаны внутри трубчатой конструкции рамы), а также специальные конструкции колёс и в целом специфический дизайн. Например, А2В.
  • Любительские (самостоятельно собранные) электровелосипеды — в своей основе обычные городские велосипеды с установленными на них компонентами, доступными на рынке. В настоящее время в продаже есть самые разнообразные готовые комплекты (двигатель, контроллер, батареи, зарядное устройство), которые позволяют практически любому человеку с небольшой технической подготовкой собрать такое средство передвижения.

Специфика и характеристики электрических компонентов во многом объединяют электровелосипед и электромобиль.

Электропривод

[править | править код]

На сегодняшний момент существуют 2 основные разновидности электровелосипедов: с мотор-колесом и кареточным мотором.

Мотор-колесо

[править | править код]

Самый распространённый вариант велосипедного электропривода на основе бесколлекторного электродвигателя постоянного тока. Двигатель вмонтирован в колесо вместо втулки. Устанавливается как на переднее, так и на заднее колесо. Использование мотор-колеса позволяет с минимальными затратами переоборудовать практически любой распространённый городской велосипед под электропривод, причём его дизайн почти не нарушается. Мотор-колесом может быть любое из колёс или оба одновременно. Часто мотор-колесо продаётся в уже собранном (заспицованном) виде. Диапазон мощности у серийно выпускаемых мотор-колёс, приводящих в движение электровелосипеды, как правило, колеблется в пределах от 200 до 5000 Ватт.

Мотор-колёса бывают двух видов: редукторные и безредукторные. В корпусе редукторного мотор-колеса находится двигатель с высокой частотой вращения и низким крутящим моментом, который более компактен, дёшев и технологичен благодаря невысокой магнитной индукции статора, планетарный редуктор и обгонная муфта. Безредукторное мотор-колесо (прямого привода) — это низкооборотистый двигатель с большим моментом, вращение которого передаётся колесу напрямую, что упрощает конструкцию и увеличивает надёжность. Однако для получения двигателя с нужными характеристиками частоты и момента вращения необходимо очень сильное магнитное поле в его статоре, поэтому безредукторные мотор-колёса имеют большие размеры и вес двигателя из-за массивных редкоземельных постоянных магнитов в статоре.

Обгонная муфта редукторных мотор-колёс, с одной стороны, облегчает движение силой велосипедиста или накатом — в моменты, когда внешнее воздействие вращает колесо быстрее, чем это делает двигатель, вся моторная ступица ведёт себя как простой подшипник. Но с другой — этот же эффект делает невозможной рекуперацию кинетической энергии электровелосипеда. У безредукторного мотор-колеса, обгонной муфтой не оборудованного, частота вращения двигателя всегда равна частоте вращения колеса. С одной стороны, это позволяет использовать рекуперативное торможение, но с другой — даже если полностью отключить обмотки мотора от электрической цепи, в нём возникают заметные потери на вихревые токи, ухудшающие накат и затрудняющие езду на педалях (примерно как при езде против лёгкого ветра).

Сателлитные шестерни в планетарной передаче редукторных моторов, как правило, пластиковые — как самая дешёвая и легкозаменяемая часть планетарного механизма они являются расходным материалом, сберегая от износа зубцы металлических ротора и корпуса, и требуют плановой замены раз в 5-7 тысяч километров пробега двигателя.

Одним из вариантов мотор-колеса является так называемое Копенгагенское колесо[англ.], которое было представлено представителями Массачусетского технологического института на конференции по изменению климата в Копенгагене в 2009 году. Оно представляет собой велосипедное колесо с интегрированным в него электродвигателем, аккумулятором и контроллером, что позволяет переделать обычный велосипед в электро- просто заменой заднего колеса. Такое колесо автоматически помогает при педалировании, а для торможения использует электродвигатель в генераторном режиме, запасая энергию в аккумуляторе. Для управления колесом используется телефон, подключающийся к колесу по Bluetooth. Также в колесо встроены датчики, собирающие информацию об экологической обстановке, GPS, GPRS[16][17].

Преимущества использования мотор-колеса:

  • гармонично вписывается в дизайн любого велосипеда
  • малошумная работа электродвигателя
  • переделка обычного велосипеда с помощью мотор-колеса требует минимальных усилий
  • мотор-колесо совместимо с большинством моделей велосипедов
  • малые потери энергии на трение из-за минимального количества подвижных частей мотора (особенно у безредукторных мотор-колёс)

К недостаткам можно отнести:

  • ощутимое утяжеление колеса велосипеда
  • сложно снимать колёсо при проколах камер и ремонте
  • при использовании мощных мотор-колёс (от 500 Вт) крепление оси колеса к стандартной велораме (т. н. «дропауты») не рассчитано на то, что к оси будет приложен высокий крутящий момент, что без принятия дополнительных мер способно привести к износу и разрушению рамы (на скорости это может повлечь тяжёлые травмы вплоть до летального исхода). Поэтому при использовании моторов средней мощности (от 500 до 2000 вт) рекомендуется устанавливать дополнительный кронштейн — усилитель дропаута из прочных марок стали, препятствующий провороту оси колеса. Такие детали выпускаются промышленно или изготавливаются сборщиками электровелосипедов самостоятельно. Для моторов большой мощности (от 3 кВт) используются только специальные рамы для электровелосипедов с рассчитанными на данную нагрузку дропаутами (усилители для обычной рамы такой крутящий момент не выдерживают).

Электропривод с кареточным электромотором

[править | править код]

Электровелосипед с мотором установленным в кареточный узел рамы. Передача крутящего момента цепная или ременная. Производителями кареточных электромоторов являются такие известные компании, как: Bosch, Panasonic, Bafang, Yamaha и Shimano. Кареточные электромоторы используются для создания современных горных электровелосипедов такими известными велобрендами, как Diamondback, Raleigh, Kalkhoff, Univega, Focus, Trek, IZIP, Specialized, BH, KTM, Rotwild и Bulls. Причина в том, что они имеют определённые преимущества по сравнению мотор-колёсами[18].

Недостатки кареточных электромоторов:

  • Износ цепи или ремня, зубьев звёздочек и переключения передач заметно выше, чем при использовании мотор-колёс, но ничем не отличается от обычных велосипедов (если учитывать износ в зависимости от пробега).
  • Установка на велосипед требует наличия специальных ключей для работы с кареткой.
  • Если используется передняя звёздочка небольшого диаметра (меньше 38), то кареточный мотор уменьшает клиренс. Если 38 и больше, то клиренс ограничен звёздочкой[18].

Достоинства кареточных электромоторов:

  • Не нужно менять или спицевать колёса, мотор устанавливается вместо каретки (неприменимо для моторов с высоким крутящим моментом — обычные спицы его не выдержат).
  • Контроллер встроен в мотор.
  • В отличие от мотор-колёс с директ-драйвом при севшем аккумуляторе крутить педали электровелосипеда также легко, как на обычном велосипеде.
  • Есть возможность выбора передачи соответственно дороге.
  • При проколах камер и ремонте остаётся возможность легко снимать колёса.
  • Низкий уровень шума (< 55 дБ).
  • У электровелосипедов с кареточным мотором центр тяжести расположен посередине, что привычно и хорошо сказывается на управляемости, что особенно актуально на бездорожье, при агрессивном катании и при перемещениях по снегу.
  • Значительная часть кареточных моторов оснащены торк-сенсором, который даёт более «естественные» ощущения при педалировании и экономит заряд батареи[18].

Фрикционный мотор

[править | править код]

Фрикционный мотор основан на фрикционной передаче (лат. frictio, родительный падеж frictionis — трение) — кинематической паре, использующей силу трения между собой для передачи механической энергии. В патенте США 699,066, выданном Джону Шнепфору в 1899 году, описан первый электрический велосипед основанный на трении роликового колеса с покрышкой. Изобретение в разных вариациях использовано в концептах и серийных конструкциях XX и XXI века[19].

Аккумуляторная батарея

[править | править код]

Батарея электровелосипеда обычно крепится на багажнике в специальном контейнере, на велосипедной раме или в специальных отсеках внутри рамы, если это предусмотрено конструкцией. Наиболее распространённые типы батарей[20]:

На расход энергии аккумуляторной батареи и дальность поездки без подзарядки существенно влияют:

  • Суммарный вес электровелосипеда, велосипедиста и багажа.
  • Тип электромотора. Редукторные модели позволяют проехать расстояние примерно на 30 % больше, чем прямоприводные (при идентичности остальных параметрах).
  • С увеличением ёмкости батареи увеличивается пробег на одном заряде. При увеличении скорости — уменьшается пробег на одном заряде поскольку с увеличением скорости возрастает и расход энергии, которая затрачивается на преодоление силы трения и всех сопротивлений (качению, аэродинамического и пр.). Они имеют квадратичную зависимость от скорости: если ехать вдвое быстрее, на преодоление сопротивлений будет затрачиваться в 4 раза больше энергии.
  • Качество дорожного покрытия.
  • Давление в шинах.
  • Стиль езды (степень ассистирования педалированию мотором, наличие или отсутствие резких разгонов)[21][22].

Наиболее перспективным считается использование литиевых батарей ввиду их лучших характеристик (хотя и сравнительно более высокой цены) и постоянного увеличения их производства[10].

В 2007—2008 годах на рынке появляется новая разновидность литий-ионных аккумуляторов — литий-железо-фосфатные (LiFePO4). Их появление решило две проблемы традиционных литий-ионных аккумуляторов: риск воспламенения и взрыва при перегреве во время заряда или разряда большими токами, а также относительно небольшое количество циклов заряда-разряда (обычно заявляются 500 и 2000 циклов соответственно). Типичные характеристики LiFePO4 батарей 2009 года выпуска: напряжение 39,6 В, ёмкость 10 А*ч, масса 3,5 кг, что при типичном расходе энергии 15 ватт-час на километр даёт запас хода электровелосипеда около 25 км[23].

Контроллер

[править | править код]
Велокомпьютер для электровелосипеда, показывающий также уровень зарядки батарей

Контроллер — это электронное устройство, управляющее работой электровелосипеда. Обычно контроллеры делаются в виде платы, расположенной в алюминиевом корпусе, выполняющем функции радиатора для отвода тепла и предохраняющем устройство от окружающей среды. Из корпуса выводятся кабели с контактными разъёмами для различных устройств электровелосипеда.

Контроллер работает в паре с велокомпьютером, который, кроме обычных для велокомпьютера функций (индикация скорости и пробега) также служит для управления электромотором (включение/выключение, индикация остатка заряда батареи, дроссель). Контроллер и велокомпьютер — должны быть совместимы.

Основные функции контроллера: переключать катушки статора электродвигателя для создания крутящего момента при любом положении ротора; выдавать на индикатор остаток заряда батареи; определять вращение/остановку педалей; выключать электромотор при нажании на тормоз; отключать электромотор при достижении максимальной скорости движения велосипеда; поддерживать постоянную скорость движения (круиз-контроль); заряжать аккумулятор при торможении.

Контроллеры делятся по следующим параметрам: напряжение питания (24/36/48/60/64/72/80 и более вольт); рекуперация энергии от мотора (есть/нет); наличие подающей энергии от педалей на аккумулятор(есть/нет); количество датчиков Холла; наличие датчиков от педалей (есть/нет); тип электромотора (щёточный/бесщёточный); тип регулятора мощности (аналоговый/дискретный); возможность подключения к другим контроллерам (есть/нет); круиз-контроль (есть/нет); различные индикаторы, фары и переключатели.

Рекуперация энергии может осуществляться при торможении и/или на холостом ходу, в зависимости от возможностей контроллера и мотора.

Для расчёта характеристик электровелосипеда используются онлайн-калькуляторы, позволяющие рассчитать ёмкость аккумуляторной батареи, скорость, запас хода, мощность мотора и другие параметры.[24]

Осветительное оборудование

[править | править код]

В отличие от обычных велосипедов, на электровелосипедах используются как велосипедные фары со встроенными источниками питания, так и фары для мотоциклов и автомобилей, имеющие питание от основной аккумуляторной батареи электровелосипеда[25]. На некоторых моделях от основной батареи запитан также и задний красный фонарь.

Производители и рынок

[править | править код]

На российском рынке представлен ряд производителей электровелосипедов из Европы и Китая[26]. Они делятся на три категории:

  1. Электровелосипеды под маркой автопроизводителей;
  2. Европейские и американские бренды;
  3. Российские марки, произведённые в Китае.

Также развит рынок самодельных электровелосипедов для энтузиастов. Комплектующие можно купить в ряде специализированных магазинов или заказать из Китая.

Системы городского проката

[править | править код]
Дорожный знак стоянка и зарядка для электровелосипедов
Дорожный знак «Электровелосипеды»
Зарядная станция для электровелосипедов от солнечных батарей
Электровелосипед B'Twin в московском прокате «Велобайк»
Электровелосипед «2.0» в московском прокате «Велобайк»

В августе 2016 года в Москве в рамках системы «Велобайк» был запущен прокат электровелосипедов. В рамках первого этапа пилотного проекта в городе запущены 5 станций электровелопроката и 60 велосипедов. В 2018 году уже 260 электровелосипедов были доступны на 12 станциях. Также в 2018 году проводилась тестовая эксплуатация более 200 электровелосипедов обновлённой модели на 6 станциях. Электровелосипеды этой модели оборудованы системой «педал ассист»: электромотор «помогает» крутящему педали велосипедисту. Вес электровелосипеда снижен с почти 40 до 27 кг. Максимальная скорость — до 25 км/ч. Максимальный пробег без подзарядки 30-40 километров.[27]

Примечания

[править | править код]
  1. Европейский союз/Организация Объединенных Наций/МТФ/ОЭСР. Глоссарий по статистике транспорта. — 5-е ИЗДАНИЕ. — Люксембург: Издательский отдел Европейского союза, 2019. — ISBN 978-92-1-047680-5. Архивировано 20 августа 2020 года.
  2. 1 2 Д. Штеффенс, О. А. Никитина. Немецко-русский словарь неологизмов / Новая лексика в немецком языке 1991–2010. — Mannheim: Institut für Deutsche Sprache, 2016. — Т. 2, M-Z. — С. 365. — ISBN 978-3-937241-52-4. Архивировано 20 августа 2020 года.
  3. 1 2 Гельмут Кох. Австрийский генеральный план развития велотранспорта и бум электровелосипедов. — THE PEP-Общеевропейская программа «Транспорт, здоровье, окружающая среда». 7-8 июня 2012 г, г. Moсква. — THE PEP, 2012. Архивировано 28 ноября 2020 года.
  4. Bicycle History Timeline. www.ibike.org. Дата обращения: 18 декабря 2023. Архивировано 12 февраля 2007 года.
  5. Electrical Bicycle 552,271. Дата обращения: 1 октября 2008. Архивировано из оригинала 30 мая 2012 года.
  6. U.S. Patent 3,431,994
  7. «Хорошо забытое старое»: электровелосипеды — от первых моделей к возможностям сегодняшнего дня. Хабр (2 июня 2018). Дата обращения: 18 декабря 2023. Архивировано 18 декабря 2023 года.
  8. Zikebike company profile. Дата обращения: 1 октября 2008. Архивировано 24 апреля 2009 года.
  9. Electric bykes world wide reports. Дата обращения: 1 октября 2008. Архивировано из оригинала 1 июля 2007 года.
  10. 1 2 Electric bicycles gain more market shares China Economic net. Дата обращения: 1 октября 2008. Архивировано 10 августа 2011 года.
  11. E-bike to Become Star Electronic Product 2007 year (недоступная ссылка)
  12. Why choose an ELECTRIC bike? Дата обращения: 1 октября 2008. Архивировано 19 сентября 2008 года.
  13. Shreya, Dave. Life Cycle Assessment of Transportation Options for Commuters (англ.) // Massachusetts Institute of Technology : journal. — 2010. Архивировано 15 июля 2011 года.
  14. Сколько вырабатывает солнечная батарея. Дата обращения: 21 ноября 2023. Архивировано 21 ноября 2023 года.
  15. 1 2 Отличие PAS от датчика педалей. Основные свойства PAS сиситемы
  16. Ученые изобрели чудо-велосипед Архивная копия от 27 января 2011 на Wayback Machine (НТВ)
  17. The Copenhagen wheel Архивная копия от 18 августа 2011 на Wayback Machine (англ.)
  18. 1 2 3 Константинов Д. Кареточные электромоторы для велосипедов. ElectroPowerBikes (6 ноября 2019). Дата обращения: 19 ноября 2019. Архивировано 25 марта 2020 года.
  19. Фрикционный мотор. ElectroPowerBikes. Дата обращения: 24 марта 2020. Архивировано 24 марта 2020 года.
  20. What exactly is an electric bike? Дата обращения: 1 октября 2008. Архивировано из оригинала 26 июля 2008 года.
  21. Electric Bicycle Range. electric-bicycle-guide.com. Дата обращения: 27 ноября 2019. Архивировано 27 ноября 2019 года.
  22. Константинов Д. Батарея для электровелосипеда. ElectroPowerBikes (27 ноября 2019). Дата обращения: 27 ноября 2019. Архивировано 24 марта 2020 года.
  23. LiFePO4 Batteries: A Breakthrough For Electric Vehicles Архивная копия от 16 июля 2009 на Wayback Machine  (Дата обращения: 15 июня 2009)
  24. Калькулятор электротранспорта. «Интернет-магазин CarbonBike». Дата обращения: 30 января 2018. Архивировано 30 января 2018 года.
  25. Константинов Д. Обзор. Фары для электровелосипедов и электросамокатов. ElectroPowerBikes (19 ноября 2019). Дата обращения: 19 ноября 2019. Архивировано 24 марта 2020 года.
  26. Александр Грек. Электровозы // Популярная механика. — 2017. — № 7. — С. 60—63.
  27. До 25 километров в час: в столичном прокате появились электровелосипеды новой модели. Официальный сайт Мэра Москвы (13 ноября 2018). Архивировано из оригинала 22 января 2019 года.