Рекуперація на електровелосипеді
Рекуперація - гальмування електричним двигуном, здатним працювати в режимі генератора, при якому частина кінетичної енергії транспортного засобу перетворюється на електричну і повертається назад в акумуляторну батарею. Основна мета гальмування електродвигуном – збільшення пробігу. Чи є на електровелосипеді система рекуперації? Це питання, що найбільш часто ставиться. Багато хто вважає, що заряджання акумулятора в процесі руху на велосипеді не становить особливих фізичних труднощів для велосипедиста. При цьому зовсім забувають про те, що купують електровелосипед за прямим призначенням - для полегшення звичайної їзди на велосипеді, а не для зарядки акумуляторів.
Давайте розберемося з рекуперацією на електровелосипеді : Рекуперація можлива, якщо на електровелосипеді встановлений двигун прямого приводу. Цей тип двигуна здатний працювати у генераторному режимі. Проте практика використання систем рекуперації на електровелосипедах свідчить, що це досить спірна витівка. Досвід використання системи рекуперації на електровелосипеді показує, що повертається трохи більше 3 % заряду батареї. При русі в сильно горбистій місцевості до 5%. Це пов'язано з тим, що для здійснення заряду акумуляторної батареї колесо повинно мати досить великі оберти, щоб двигун у генераторному режимі міг видавати достатню напругу, необхідну для заряджання акумулятора. По-друге, гальмування двигуном може бути недостатньо, і на крутому спуску доводиться задіяти штатні гальма, при цьому можливі значні втрати енергії. Та й батарея не здатна до швидкісної перезарядки та здатна поглинути всього 25-30% енергії. Для цієї мети більше підійшли б суперконденсатори (іоністори), а не акумулятор. По-третє, системаперетворення кінетичної енергії в електричну та повернення її назад в батарею має ккд близько 50%. Заряджати акумуляторну батарею педаліруя велосипед по відносно рівнинній місцевості, завдання не з легких. Навіть просто їхати велосипедом з вимкненим двигуном прямого приводу не дуже легко. Наявність великої кількості сильних магнітів у двигуні прямого приводу та відсутність обгінної муфти призводить до того, що двигун суттєво підгальмовує колесо велосипеда навіть за відсутності живлення. А при роботі двигуна в режимі генератора це гальмування можна порівняти з рухом досить круту гору. Причому швидкість руху при цьому повинна бути близько 20 км/год. При швидкості 20 км/год зарядний струм акумулятора буде близько 2 ампер. (При такому струмі акумулятор ємністю 10 A/год зарядиться за 5 годин.) Велосипедист повинен розвивати потужність 2A*48В= 96 Вт. Однак тут не враховано втрати у системі перетворення енергії та втрати при зарядці. А вони становлять близько 50%. Іншими словами - велосипедисту необхідно розвинути потужність для зарядки акумулятора вдвічі більшу - приблизно 180 Вт. Слід також врахувати, що для руху з такою швидкістю на звичайному велосипеді велосипедист має віддавати потужність близько 100 Вт. Сумарна потужність, необхідна від велосипедиста, для зарядки акумулятора і саме пересування зі швидкістю принаймні в 20 км/год складатиме близько 180+100=280 Вт. Для довідки: - хороший спортсмен велосипедист може віддавати короткочасно, потужність 500-600 Вт; - при русі в гору з великим ухилом нетренована людина може короткочасно віддавати потужність 220-290 Вт; висновок, що їхати на велосипеді в такому режимі, скільки будь тривалий час нереально.
Недарма практично навсі електровелосипеди заводського виготовлення встановлюють не двигуни прямого приводу, здатні працювати в генераторному режимі, а двигуни з редуктором і обгінною муфтою. І це непросто. Якщо порівнювати економічність цих двох двигунів, то можна побачити, що редукторні двигуни більш ніж на 30% економніше витрачають енергію, запасену в акумуляторній батареї, ніж двигуни прямого приводу, і вони не гальмують рух за відсутності живлення. До того ж, редукторні двигуни вдвічі легше – якщо порівнювати двигуни з еквівалентним крутним моментом. З цієї причини майже на всіх електровелосипедах, що серійно виготовляються, встановлюють тільки редукторні двигуни. Порівняйте: - використовуючи двигун прямого приводу і систему рекуперації, ви можете повернути в батарею максимум 5% енергії, а якщо будете використовувати редукторний двигун, то зможете заощадити 30% енергії запасеної в батареї, тобто проїхати відстань на 30% більше, ніж двигуна прямого приводу. І ваш велосипед буде значно легше. Вибір взагалі очевидний. Застосувавши як рушійну силу на велосипеді мотор-колесо з редукторним двигуном ідею рекуперації енергії на електровелосипеді можна успішно забути, вигравши при цьому близько 30% пробігу на одній зарядці.
Двигуни прямого приводу логічно застосовувати, якщо Ваша мета швидкість і Вас не дуже турбує економічна сторона питання. У такому разі цьому двигуну не буде конкурента з боку редукторного побратима. Якщо необхідна швидкість понад 50 км/год, приготуйтеся взяти двигун потужністю 1000 – 1500 Вт (максимальна потужність 1500-2500 Вт) у комплекті з енергоємною, важкою та дорогою акумуляторною батареєю. Батарея має бути розрахована на номінальний розрядний струм 20-30 A. Велосипед буде дужеважким. Це буде не велосипед. Це вже скоріше скутер.