А он заряжается, если педали покрутить? Если у вас электровелосипед, вас обязательно запилят этим вопросом. Некоторые люди даже всерьёз запихивали в одно колесо генератор. Вон, Шкодин что-то делает, а результаты его трудов знакомы только узкому кругу лиц, узкому, как иголка.
А что же если поставить в переднее колесо мотор-колесо, а в заднее такое же мотор-колесо, но в качестве генератора. В-принципе, мотор-колесо само по себе хороший генератор: мощные неодимовые магниты, трёхфазная схема, минимальный магнитный зазор. Но мы пробовать не будем, ограничимся теорией. Многочисленные источники в интернете пишут среднюю мощность как бы среднего человека 250 Вт. Конечно, крутить 10 часов с мощностью 250 Вт смогут только спортсмены мирового уровня, которые могут и 600 Вт выдать на подъёме за 5 минут. Но давайте для расчетов возьмём мощность человека постоянной 250 Вт. Электровелосипед будет у нас 500 Вт 48 В, 10Ач. Самая, на мой взгляд, средняя и распространённая конфигурация. Да и ёмкость аккумулятора одна из самых низких, быстрее зарядится. Так вот: на мощности аккумулятора 480 Вт и скорости движения 30 км/ч электровелик сможет проехать на двигателе примерно 30 км.
А теперь, что будет, если мы будем крутить генератор во втором колесе?
При зарядке от аккумулятора электрический ток проходит путь: розетка – зарядное устройство – БМС – аккумулятор. Даже если на всех этих приборах теряется 99% электроэнергии, то это абсолютно не важно, ибо мы просто можем взять от розетки больше электроэнергии. Но, если бы эти системы действительно бы имели кпд 1%, то у вас вместо зарядного устройства был бы аккумулятор. Ну ладно, включили электровелик в зарядку и пошли спать, он сам зарядится и сам отключится.
При зарядке аккумулятора от генератора энергия проходит по такому пути: мотор-колесо – покрышка – дорога – покрышка – генератор – контроллёр заряда – бмс – аккумулятор. С некоторыми упрощениями мы не будем брать в расчет кпд самой покрышки, изгибания спиц или потери в системе камера – покрышка.
А теперь в силу вступает коэффициент полезного действия:
КПД мк-покрышка примерно 99,9%
КПД покрышка – дорога – покрышка примерно 99%. Пусть у нас будет идеальный асфальт без пыли.
КПД покрышка – генератор примерно 99,9%
КПД генератора – около 60%. А что вы думали? Радуйтесь, что не 30%.
КПД контроллёра заряда около 75% в среднем (информация взята отсюда https://habr.com/ru/company/madrobots/blog/377145/)
КПД БМС примерно 99% - они очень любят греться. И будем считать, что бмс способна пропустить зарядный ток любой величины, у нас ведь теоретические расчеты.
КПД заряда аккумулятора около 97%. Как бы есть такая единица, как экспонента Пекерта (вроде так называется), она у каждого аккумулятора своя. Так вот, кпд аккума зависит от степени изношенности, химии, состояния самого аккумулятора. Вот и возьмём примерно 3% потерь для нового литий-иона летом при +20 градусах, то есть, в нормальных условиях (это не речевой оборот, на это ГОСТ есть).
Что теперь делать с этими цифрами? С каждым преобразованием в поток мощности с генератора снижается из-за потерь. Вычислим потери в процентах на каждом преобразовании и получим 70,2%! Почти две трети мощности с генератора тупо уходят в нагрев окружающей среды! И если человек крутит с мощностью 250 Вт постоянно и равномерно, то непосредственно в аккумулятор войдёт 74,5 Вт электроэнергии в час. Для заряда 480 Вт аккумулятора понадобится крутить педали 6,4 часа. Цифры не внушают никакого желания заниматься таким созидательством, не правда ли?
Неужели всё так плохо?
Да, всё так и есть. Если КПД механических узлов довольно высок, то КПД электроники всё ещё низкий. Вы знаете, как работает велотренажёр с магнитной нагрузкой? Человек педалями вращает тяжёлый маховик, радом с которым находится планка с магнитами. Чем ближе магниты, тем сильнее они тормозят маховик. В маховике возникает ЭДС и противоЭДС. Если вы внимательно изучали физику в школе, вы знаете, что это такое и вряд ли вы откроете эту статью вообще. Вы хотите крутить велотренажёр 4 с половиной часа на максимальном уровне нагрузки?
А как же в автомобиле, там же есть генератор, который заряжает аккумулятор?
Ну да, есть он там и тратит на подзарядку примерно 5% мощности ДВС. Попробуйте в автомобиле включить все потребители (особенно фары с кондиционером) и вы почувствуете, что он стал медленнее разгоняться. В каком-нибудь 6 литровом V-8 скорее всего не будет разницы, а вот в микролитражке с объёмом двигателя 0,7-1,1 литра будет очень тяжко. И надо ли говорить, что даже если поставить в ваш бензиновый автомобиль электропривод, то на родном стартерном аккумуляторе он проедет….. метров 100, может, 200.
Что делать?
Не забивать себе голову дурными мыслями. Если мы хотим проехать дольше, то проще тупо крутить педали совместно с электродвигателем. КПД цепной передачи 90-98%. С учётом прочих потерь на изгибание рамы, шатунов и грязной цепи возьмём для расчета примерно 85%, то есть, 15% потерь. Таким образом от 250 Вт мы получим на колесе 212,5 Вт. Что-ж, очень хорошо. Если для езды вам нужно 300 Вт (скорость при этом около 30 км/ч), то если 150 Вт будет выдавать двигатель и 150 Вт человек, то на одном и том же аккумуляторе вы проедете вдвое дольше, чем если электродвигатель будет кушать все 300 Вт. А, кстати, дополнительный генератор со своим зарядным устройством также добавят велосипеду массы. Вы хотите таскать без пользы лишний балласт.
А как же рекуперативное торможение?
Что я могу о нём сказать? Хорошая штука, экономит колодки. В аккумулятор добавляет 3-5% и не более того. Если человек живёт в горах и у него там постоянно вверх-вниз и не хочется сильно разгоняться, то оно имеет место быть. Но, для гор я бы взял подкареточный двигатель, там прямой привод (только он может тормозить элетктротормозом) будет себя чувствовать очень плохо, легко может перегреться и размагнитятся магниты. К тому же, электроторможение представляет собой очень мощный кратковременный всплеск тока. А выдержат ли ваши транзисторы в контроллёре, бмс и ячейки аккумулятора? Ну, не знаю. Но, что я знаю точно, так то, что вот такие импульсы зарядки большими токами приводят к ускоренному износу аккумулятора. Вся экономия сливается в канализацию. Вы когда-нибудь ездили на приусе? Если да, то вы помните там экранчик на приборной панели, показывающий, куда течёт электроэнергия. Честно, я просто сидел и был в просрации от того, что каждую секунду-две энергия постоянно туда-сюда ходила: то аккум заряжается, то движок помогает двс, то ещё чего делается. Мы ехали 20 км по ровной дороге без торможений, а электроэнергия поменяла направление более, чем 500 раз за поездку. Такой секас сам по себе вреден для аккумулятора. А вот если бы стояли суперконденсаторы, то им было бы это нормальной нагрузкой. Эх, суперконденсаторы…. энергоёмкость у них никакая пока что.
Вот как-то так. Так что, если будут вас спрашивать про зарядку от педалей, то присылайте им ссылку на статью. Всем ровных дорог и адекватных водителей.
Про мотор-колёса читайте вот в этой статье.
#заряжается от педалей электровелосипед #электровелосипед с генератором #зарядка от педалей #как увеличить дальность электровелосипед #запас хода электровелосипеда #электровелосипеддзен #вело дело
