Jak działają rowery elektryczne?

E-rower zyskuje na popularności, ale jakie są koncepcje techniczne i ograniczenia oraz jak to wszystko działa? Kiedy pandemia COVID-19 zmusiła osoby dojeżdżające do pracy do ponownego przemyślenia sposobu korzystania z transportu publicznego, rynek e-rowerów rozkwitł, ponieważ oferuje rozwiązanie umożliwiające aktywne podróżowanie, które jest dostępne dla większej liczby osób, niezależnie od ich sprawności fizycznej i umiejętności. Wraz z rozkwitem rowerów elektrycznych, rozbudza się ciekawość, a więcej osób niż kiedykolwiek chętnie je wypróbowuje i zadaje na ich temat wszelkiego rodzaju pytania.

Pojęcie wspomagania bateryjnego w rowerach nie jest nowe, ale rozwój e-rowerów nękają dwie kwestie: przenośność energii i integracja układu napędowego. Dziesięć lat temu technologia akumulatorów po prostu nie istniała, aby dostarczać akumulatory, które byłyby wystarczająco lekkie i kompaktowe, o odpowiedniej gęstości energii i przystępnej cenie.

Wewnętrzne działanie e-roweru

Czujniki mierzą wejściowy moment obrotowy, kadencję i prędkość, wykonując ponad tysiąc obliczeń na sekundę. Gdy czujniki roweru elektrycznego wykryją potrzebę wspomagania akumulatorowego, reagując na nadrzędny algorytm sterujący całym systemem, energia jest uwalniana z zestawu akumulatorów, aby zasilić elektromagnesy w silniku.

Przepustnica nie uruchamia już wejścia silnika, w dzisiejszych najlepszych rowerach elektrycznych twój wkład pedałowania jest podkreślany przez silnik. Zapewnia to płynną jazdę elektrycznym rowerem, a nie mocny skręt jak w stylu motoroweru.

Silnik z napędem środkowym w rowerze elektrycznym ma zarówno magnesy trwałe, jak i elektromagnesy, te ostatnie są zasilane energią pobieraną z zestawu akumulatorów.

Magnesy trwałe znajdują się w środku silnika z napędem środkowym, podczas gdy elektromagnesy (rozpoznawalne po owiniętym wokół nich okablowaniu) otaczają resztę obudowy. Tranzystory manipulują biegunowością tych elektromagnesów, które obracają wałek, dodając wspomagania pedałowania podczas jazdy.

Oprócz jakości kodowania oprogramowania, orientacja i jakość tych magnesów są tym, co sprawia, że ​​system napędowy do rowerów elektrycznych działa. Sztuka polega na tym, aby siły odpychające i przyciągające między magnesami działały jak najlepiej, co może być wyzwaniem. Korzystanie z najwyższej jakości magnesów neodymowych, które są bardzo silne, może zwiększyć siłę i zasięg układu motorycznego bez konieczności stosowania akumulatora o większej pojemności. Jeśli chodzi o opakowanie jako cechę wydajności, metoda orientująca magnesy trwałe może podwoić moc, ale łączenie magnesów w ten sposób jest wyzwaniem, zwłaszcza w przypadku kompaktowej konfiguracji silnika z napędem środkowym. Koszty produkcji przy użyciu techniki macierzy są dość często zaporowe.

Tworzenie najlepszego silnika z napędem środkowym

Branża elektroniki użytkowej i motoryzacyjna były znaczącym motorem rozwoju lekkich, energochłonnych akumulatorów, idealnych do zapewnienia profilu mocy i masy wymaganego w zastosowaniach e-rowerów. Teoria projektowania rowerów elektrycznych nie jest w zasadzie zbyt skomplikowana. W przeciwieństwie do motoroweru, e-rower zapewnia w razie potrzeby wspomaganie pedałowania przez silnik dolnego wspornika. Nie ma przepustnicy modulowanej przez kierowcę, co jest ważnym wyróżnikiem.

Jeśli chodzi o najlepsze elektryczne rowery szosowe, suport i dolna część rury to najważniejsze pod względem konstrukcyjnym obszary ramy. Akumulator jest umieszczony jako część dolnej rury, a prawie wszystkie e-rowery są zaprojektowane do korzystania z konfiguracji silnika z napędem środkowym, który znajduje się w suportu, między korbami.

Bezszczotkowe silniki elektryczne przetwarzają energię akumulatora na wspomaganie pedałowania, ale obracają się z dużo większym obrotem niż twój rytm jazdy. Silniki z napędem środkowym wykorzystują wewnętrzną przekładnię, aby pośredniczyć w ich mocy wyjściowej i rytmie jazdy, umożliwiając kierowcy i pokładowemu źródłu energii osiągnięcie synchronizacji podczas pedałowania. To, co odróżnia świetny e-rower od tradycyjnie jeżdżącego, to wyrafinowanie oprogramowania sterującego silnikiem z napędem środkowym. Rowery elektryczne wyposażone w skrupulatnie skalibrowane i mają przetestowane linie kodu, aby w znacznie lepszy sposób kontrolować ich reakcję na naciśnięcie pedału i jazdę z kadencją.

Czujniki mierzą wejściowy moment obrotowy i kadencję, a następnie obliczają odpowiednią liniowość wymaganego wspomagania silnika. Najlepsze e-rowery nigdy nie powinny wydawać się sztucznie elektromechaniczne, podważając jazdę skokami mocy, gdy nagle zmienia się nachylenie terenu lub zmieniasz bieg. Menedżerowie produktu w segmencie e-rowerów uznają, że uczucie jazdy z tylnym wiatrem jest idealne. Najnowsza generacja algorytmów oprogramowania sterującego e-rowerem stwarza wrażenie szybowania przy wyższych prędkościach, przy jednoczesnym zachowaniu naturalnej kadencji.

Przyszłość: lepsza, lżejsza, mniejsza

Konkurencja napędza innowacje, a skala obniża cenę. Wraz ze wzrostem popytu na e-rowery we wszystkich dyscyplinach rowerowych dostawcy komponentów mogliby zacząć oferować lepsze akumulatory i silniki napędowe po bardziej przystępnych cenach. zobacz więcej.

Wspomagany bateryjnie charakter e-roweru sprawia, że ​​rowerzyści prawdopodobnie nie będą świadkami „wojny mocy wyjściowej” między dostawcami – ze względu na brak ręcznej przepustnicy i ryzyko wprowadzenia surowych rządowych przepisów dotyczących prędkości i bezpieczeństwa. Podobnie jak w przypadku innych obszarów jazdy na rowerze, celem jest zmniejszenie masy i zwiększenie wydajności. Zwiększona gęstość energii w systemach akumulatorowych zapewni lepszy zasięg przy równoważnie mniejszej masie, zamiast inżynierów ścigających wyższą prędkość i charakterystykę przyspieszenia z mocniejszymi silnikami i większymi zestawami akumulatorów.

Nowy silnik EP8 firmy Shimano jest dowodem na to podejście i odnotowuje znaczne korzyści w czteroletnim cyklu rozwoju od czasu wprowadzenia na rynek oryginalnego układu napędowego E8000 STEPS. Jest o 21% mocniejszy niż system E8000, masa spadła o 10% i jest o podobny procent mniejszy pod względem całkowitego rozmiaru, co znacznie zmniejsza utrudnienie w pakowaniu dla projektantów ram, którzy chcą zintegrować funkcjonalność e-roweru z istniejąca lub nowa linia modeli.

Nie oczekuj, że Twój przyszły e-rower będzie niesamowicie mocny i zdolny do niesamowitych prędkości. To nigdy nie było celem rytmu wspomaganego baterią. Ale jeśli potrzebujesz czegoś, aby pokonać ten okropny późny popołudniowy wiatr lub połączyć strome podjazdy na trasie w gasnącym świetle, zwiększona rywalizacja na rynku e-rowerów zapewni Ci znacznie lepszą jazdę na akumulatorze.