Как определить мощность мотор колеса
Олег Игоревич Охорзин 29 марта 2019
Итак, выбор мотор-колеса (МК), чем руководствоваться и как выбирать.
Для того, чтобы правильно выбрать МК, надо знать, каких типов МК бывают и какие свойства (характеристики) важны при выборе. По типам МК делятся на два основных: Редукторные МК (Geared Hub Motor), и МК с прямым приводом (ДД, DD, Direct-Drive Hub Motor) Их конструкции отличаются тем, что у редукторного МК, как следует из названия, присутствует редуктор с отношением редукции обычно 1:4,1:5 и встроенный фривилл, который при накате позволяет вывешивать статор относительно ротора неподвижно, из за чего при движении накатом и на педалях ничто не мешает. У ДД мотора никаких промежуточных деталей нет, статор крепиться непосредственно к оси, ротор соединяется с крышкой, через которую и передается движение на колесо. Из за такой конструкции при движении накатом и на педалях возникает противоэдс (мотор как бы работает в режиме генератора) из за чего есть сопротивление вращению, получается хуже накат и небольшое сопротивление движению на педалях.
ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МОТОР-КОЛЕСА:
- номинальная мощность. Указывает на то, на какую мощность рассчитан мотор. Как правило, обычно мотор может «переварить» без особых проблем 2 номинальных мощности, а в некоторых случаях и 3-4. От мощности, используемой МК, зависит скорость электровелосипеда. Более подробно зависимость скорости от мощности для разных видов МК можно посмотреть на симуляторе МК;
- вес МК обычно пропорционален его мощности, чем больше вес, тем большую мощность можно в него «вкачать». Распределение по весу, сверхлегкие: 1.4 кг (250-350 вт), легкие: 2-3 кг (250-500 вт), средние: 4-6 кг (500-1500 вт), тяжёлые: 6-10 кг и больше (1000-3000 вт и больше);
- номинальная RPM, количество оборотов в минуту на номинальной мощности. Указывает на то, скоростной это или тяговый мотор. МК с низким RPM обычно имеют хорошие тяговые характеристики, с высоким RPM низкие, что влияет на проходимость вела и динамику разгона. От RPM и диаметра колеса зависит, какую максимальную скорость сможет развить электровелосипед. RPM в скорость (км/ч) можно перевести по следующей формуле: Lm х RPM x 60/1000 = км/ч, где Lm — длина окружности колеса в метрах;
- ширина, влияет на то, в какую переднюю или заднюю вилку можно поставить МК. Основные стандарты размеров ширин МК: 90-93, 100-105, 135, 145. Надо не забывать, что при выборе МК надо добавлять ширину трещетки (кассеты) и/или дискового тормоза, которые планируются использовать совместно с МК. Обычно с МК, устанавливаемом назад, используются трещётки на 6-7 звезд;
- тип установки, передние или задние. Задние МК обычно имеют на крышке выступ с резьбой для установки стандартной трещётки или кассеты, на передних этого нет. У трещетки и кассеты разные крепления, поэтому на это тоже надо обращать внимание при выборе МК, обычно в МК присутствует крепление под трещётку, крепление под кассеты встречается не так часто и должно быть специально указано в описании МК (например, Bafang CST или QQ Cassete);
- тип крепления тормоза, влияет на то, какой вид тормоза можно установить на данный МК: без крепления, крепление под дисковый тормоз, крепление под барабанный (роллерный) тормоз;
- диаметр оси. Диаметр оси у МК может быть разный, у легких редукторных МК — 12 мм (QQ, Bafang), у более тяжёлых редукторных и ДД МК — 14 мм (MAC), у некоторых даже 16. Не смотря на разный размер оси практически все МК, устанавливаемые на велосипед, имеют «проточку» с двух сторон под стандартные велосипедные дропауты в 10 мм.
ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ ОБОИХ ТИПОВ МОТОРОВ
А теперь можно порассуждать о том, как лучше выбирать МК. Основной выбор, это конечно выбор между типами МК, редукторные или прямого привода (ДД).
Основные преимущества редукторных мотор-колесо:
- низкий вес, вес редукторных МК начинается от 1,4 кг (Keyde), 2-3 кг (QQ, Bafang) до 4,5 кг (MAC);
- сочетание неплохих тяговых и скоростных характеристик, хорошая эффективность в большом диапазоне скоростей;
- хороший накат и отсутствие препятствий педалированию из за наличия встроенного фривила.
Недостатки редукторных мотор-колес:
- не очень большая максимальная мощность, которую можно подавать на МК без риска сжечь мотор, для QQ и Bafang это обычно 800 вт (1 квт кратковременно), для MAC 1.2-1.5 квт (2 квт кратковременно). По Keyde данных пока нет;
- меньший ресурс без обслуживания, большая склонность к поломкам при жестких режимах эксплуатации, типа больших стартовых токов и динамическиех нагрузок, что может привести к поломкам шестерёнок или фиривала. Это не значит, что редукторный МК намного менее надёжный, просто его «убить» проще при неграмотной или экстремальной эксплуатации;
- отсутствие возможности рекуперации и электроторможения — больший шум из за наличия и вращения шестерёнок.
Достоинства МК прямого привода:
- простота и надежность конструкции;
- наличие возможности рекуперации и электроторможения;
- более низкий шум, особенно при наличии «синусного» управления.
Недостатки МК прямого привода:
- большой вес. Вес МК прямого привода начинается от 5,3 кг, обычно 6-7 кг. Существуют мини МК прямого привода (3-4 кг), но их мощность и тяговые характеристики очень «скромные» по сравнению с редукторными МК того же веса;
- наибольшая эффективность МК достигается в достаточно узком диапазоне скоростей, т.е. например, на малых скоростях (движение в гору, по грунтам и т.д.) редукторный МК более эффективен чем МК прямого привода;
- худший накат и небольшое сопротивление педалированию.
Итак, если вы собираетесь делать легкий электровел-ассистент, весом до 30 кг, скоростью до 45 км/ч и пробегом до 40 (60-80 в режиме помощника), то идеально подойдёт редукторный МК. Если нужен тяжелый «электропед», способный катить далеко и быстро, т.е. со скоростью выше 50 км/ч и на расстояние свыше 50 км (без педалей), то для этих целей хорошо подходит МК прямого привода (ДД).
КАК ОПРЕДЕЛИТЬ, С КАКОЙ СКОРОСТЬЮ ПОЕДЕТ ЭЛЕКТРОВЕЛОСИПЕД ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ВЫБРАННОГО МОТОР-КОЛЕСА?
Это зависит от диаметра колеса в которое устанавливается МК и его номинальных оборотов. Номинальные обороты (которые достигаются при номинальной потребляемой мощности) должны указываться производителем (продавцом) в характеристиках МК. Формула перевода оборотов в скорость следующая: L х RPM x 60/1000 = км/ч Где: L — длина окружности колеса, RPM — номинальные обороты колеса.
Соответственно при форсировании МК мощностью выше номинала, скорость возрастает, если хотите форсировать по скорости, поднимаете напряжение, если по тяге — ток. Грубо говоря, в общем случае, каждый вольт прибавки дает прирост в 1 км/ч (до 50 км/ч, дальше возрастание скорости от напряжения сильно нелинейное).
ГДЕ КУПИТЬ МОТОР-КОЛЕСО?
В нашем магазине мастерской можно купить любой из типов мотор-колес. Ознакомится с ассортиментом мотор-колес можете тут — мотор-колеса.
Как измерить мощность мотор-колеса электротранспорта?
Чтобы точно измерить мощность мотор-колеса, необходимо использовать специализированный стенд с датчиками нагрузки, который определит момент силы. Указываемая производителями мощность — номинальный показатель, полученный в результате лабораторных исследований в идеальных условиях. Купить электровелосипед недорого в соответствии со всеми вашими требованиями приглашаем в интернет-магазин smart8.by. Новые модели от Michael Blast, Minako, Syccyba, Volteco, Volten, Green City, Izh-bike, Kugoo, White Siberia, Xiaomi, Electro Hybrid, Eltreco точно не подведут!
Хотите купить надежный электроскутер https://smart8.by/jelektrotransport/jelektroskuteri/ ? У нас вы можете сделать это по выгодной цене. Новинки 2022 года уже в продаже!
Ищете самый комфортный для поездок по городу индивидуальный электротранспорт? Советуем купить электросамокат в Минске https://smart8.by/jelektrotransport/jelektrosamokati/ . Онлайн-магазин умных гаджетов smart8.by предлагает линейку надежных, стильных, мощных и компактных моделей с развиваемой до 100 км/ч максимальной скоростью.
Приобрели электротранспорт и хотите рассчитать мощность мотор-колеса самостоятельно, без сложного оборудования? Расскажем, как это сделать. Но помните: результат будет иметь небольшую погрешность.
Как рассчитать мощность мотор-колеса?
Необходимо выполнить следующие шаги:
- В разрыв цепи между аккумулятором и контроллером подключите амперметр и измерьте силу тока.
- Параллельно участку цепи, который вы исследуете, подсоедините вольтметр. Измерьте напряжение аккумуляторной батареи.
- Перемножьте полученные значения. В результате вы узнаете потребляемую мощность.
- Узнайте из сопроводительной документации вашего устройства указанный производителем КПД. Умножьте полученное выше число на КПД. Таким образом вы узнаете мощность на валу мотор-колеса.
- Воспользуйтесь бортовым компьютером. Измерьте время разгона транспортного средства до максимальной скорости. Дорожное покрытие при этом должно быть асфальтовое, ровное, сухое. Используя формулу P=IU, как в шаге № 3, рассчитайте мощность мотора при предельной скорости.
- Найдите участок дороги с плавным подъемом и, преодолевая его, отследите показания амперметра и вольтметра. Перемножьте эти значения и КПД (можно принять КПД = 0,8).
- При помощи GPS навигатора определите высоту подъема. Несколько раз заедьте на него и вычислите среднее время заезда. Суммируйте массу электровелосипеда или электросамоката, или электроскутера и райдера. Перемножьте значения массы, высоты и коэффициента g (g=9,81), разделите полученное число на время езды. Так вы получите показатель мощности в Вт.
- вес модели и ездока,
- количество мотор-колес, тип шин, качество выбранного для езды дорожного покрытия,
- форму модели (от нее зависит аэродинамический коэффициент),
- площадь соприкосновения устройства с поверхностью дороги.
- Вид шин
- Давление в шинах
- Вид дорожного покрытия
- Количество колёс
- Механическое сопротивление велосипеда
Факторы, влияющие на мощность
Чтобы выбрать транспортное средство достаточной для ваших задач мощности, стоит учесть:
Выбираем велогибрид: 12 уровней мощности: от 360 до 8000 Вт. Часть 3 (960-1900 Вт)
Редукторный мотор-колесо Bafang BPM среднего размера в заднем колесе. Батарея также
размещена сзади, поэтому центр тяжести у этого велосипеда смещен, что делает его
плохоуправляемым. Однако форма рамы позволяет установить треугольный отсек для
батарей, что коренным образом перераспределит вес и улучшит управляемость велосипеда.
Мощность 960 Вт (48В * 20А). Задний редукторный мотор-колесо Bafang-BPM
Задний редукторный мотор-колесо Bafang-BPM мощностью 960 Вт очень популярен. Редукторные мотор-колеса легко едут накатом, при ограничении нагрузки до 20 A двигатель BPM проработает долго, а при напряжении 48 В он будет вырабатывать на 30% больше мощности, чем при 36 В. Конечно, батарея на 48 В намного дороже, но если вам предстоит ездить, в основном, по неровным дорогам с подъемами и спусками, двигатель BPM в заднем колесе при напряжении 48 В будет демонстрировать лучшие рабочие характеристики, нежели двигатель BPM в переднем колесе при напряжении 36 В.
Мощность 1200 Вт (48В * 25А). Magic Pie 3
Эта конфигурации, пожалуй, одна из самых популярных: большое безредукторное мотор-колесо мощностью 1200 Вт (Magic Pie 3). Возможно, безредукторный мотор остается самым недорогим вариантом при такой мощности из-за простоты конструкции. Однако помните большом диаметр таких мотор-колес, с большой вероятностью, привлечет к вашему электровелосипеду много интереса со стороны велосипедистов.
Важным преимуществом такого мотор-колеса является низкая цена и тихая работа. Такие двигатели часто поставляются с 20-амперными контроллерами, но при смене контроллера на 25-амперный и 30-амперный наблюдается значительное увеличение ускорения. Что касается массы меди, как правило, в таких двигателях устанавливается статор с катушкой шириной 28 мм. Если вы ездите по ровным дорогам, останавливаясь редко, можете наслаждаться необычайным ускорением при нагрузке в 40 A хоть каждый день (пока выдерживает ваша батарея). Но если вы достаточно долго преодолеваете крутые подъемы, даже при 30 амперах двигатель может сгореть. Любая сила тока выше предельной приведет к выделению большого количества тепла, что неэффективно и рискованно для велогибрида.
На фотографии электровелосипед с 66-вольтным задним мотор-колесом. Батарея
расположена в средней части велосипеда в треугольной сумке Falcon EV
Мощность 1200 Вт (48В * 25А). 10T MAC
Вот еще один пример редукторного мотор-колеса со статором двигателя MAC на 25% шире, чем у двигателя BPM, поэтому дополнительная ширина магнита обеспечивает примерно на 25% больше мощности. Дополнительные 25% массы меди обеспечивают большую нагрузку, поэтому я рекомендую установить ограничение в 25 A, если вам приходится ездить только по неровным дорогам с небольшими подъемами (если вы ездите по ровным дорогам, максимальную нагрузку можно увеличить, поскольку, пока вы крутите педали, у двигателя есть время остыть). Тем не менее, при долгом крутом подъеме обязательно нужно следить за нагревом двигателя.
Если батареи разместить на раме, электрический велосипед будет лучше развесован и управляем при движении. Двигатель 10T MAC при напряжении в 48 В обеспечит максимальную скорость в 45 км/ч на ровной поверхности, велосипед при этом весьма хорошо преодолевает некрутые подъемы.
При повышении нагрузке с 25 A до 30 A, вы можете добиться мгновенного разгона – однако следите за нагревом двигателя! У редукторных мотор-колес не все гладко с отведением тепла, поэтому, если вы задумываетесь о двигателе для гонок с параметрами 40 A или 72 В, приобретайте мотор-колесо с непосредственной передачей вращения (Magic Pie 3).
Задний редукторный мотор MAC с самодельным отсеком для батарей
Мощность 1200 Вт (48В * 25А). Bafang BBS02
Имейте в виду, что описанный выше набор MAC (обеспечивающий те же 1200 ватт) стоит меньше, но на крутых подъемах BBS02 демонстрирует куда лучшие результаты. Двигатель BBS02 задействует передачи самого электрического велосипеда (обычно 7 звездочек на заднем колесе), поэтому может развивать высокую максимальную скорость на ровной поверхности, а затем можно взлететь на холм, включив пониженную передачу, чтобы двигатель, при сохранении оптимальной частоты вращения, не слишком нагрелся.
Вдобавок ко всему, вес двигателя BBS02 перенесен в центр рамы, что уравновешивает электровелосипед настолько хорошо, насколько это только возможно. Многих пользователей этот набор вполне устраивает, и его высокая цена вполне оправдана, он прост в установке и не требует специальных навыков. А вот при частым крутых объемах этот двигатель действительно не имеет равных. Можно понизить передачу, и двигатель и дальше будет работать с более высокой частотой вращения, в отличие от односкоростных мотор-колес.
Понижение передачи при подъеме в гору с устанавливаемым в раме двигателем не только эффективно — оно предотвращает перегрев двигателя по сравнению с различными односкоростными мотор-колесами, которые могут заклинить. Также эти двигатели оснащены схемой защиты от избыточного нагрева тогда, когда вы случайно попытаетесь въехать в гору на слишком высокой передаче.
Центральный двигатель Bafang BBS2 на 48 В
Мощность 1900 Вт (48В * 20A)
Недавно появилось несколько полноприводных велосипедов. Это Mental Manno в Хорватии, городской Teklektiks Mundo в США и другие полноприводные электровелосипеды. Если просмотрите этот список на российском форуме, посвященном электровелосипедам, вы обнаружите с дюжину полноприводных велогибридов (это потому что в России больше полугода снег и слякоть).
В таких велосипедах одна рукоять газа и одна батарея, но два контроллера и два одинаковых редукторных мотор-колеса (вращающихся независимо друг от друга). Так зачем нужны два маленьких двигателя, когда можно установить один очень большой?
Тому есть две причины. Во-первых, на скользкой или очень крутой дороге у двухприводного велосипеда лучше сцепление шин с дорогой. В некоторых ситуациях неважно, сколько у вас мощности, один двигатель вместо ускорения будет просто буксовать. Во-вторых, если вы живете в сильно холмистой местности, поломка двигателя или контроллера, когда вы далеко от дома, может обернуться кошмаром. В двухприводном велосипеде второй двигатель и контроллер позволят вам дотянуть до дома. Мощность в 1900 Вт, указанная выше, относится к двигателю Bafang-BPM при 48 В * 20 A = 960 Вт (умножаем на 2 для двух двигателей, получаем 1900 Вт), но на представленном на фото электровелосипеде установлена пара более крупных двигателей MAC, и получаем мощность 57 В X 53 A = 3000 Вт (умножить на два двигателя), что для двухприводного велосипеда составляет 6000 Вт. И да, у него есть датчики температуры на обоих двигателях, чтобы ничего не сгорело. Здесь используется удобный трехпозиционный переключатель мощности, чтобы ограничивать силу тока при подъеме в гору и максимальную нагрузку при езде по ровной поверхности, а также чтобы сбивать с толку тех, кто думает, что их автомобили быстры…
Калькулятор мощности мотор-колёс
Вес велосипеда имеется в виду вес= (рама донор + мотор-колесо + акб + велосипедист).
Лобовая поверхность приведена для среднего человека (около 175 см и 75 кг). При увеличении веса возрастает площадь сопротивления воздушному потоку. При высоких скоростях этот параметр играет главную роль в энергозатратах.
Этот симулятор позволяет оценочно определить дальность пробега электрического велосипеда в реальное время. Можно в нём симулировать ускорение велосипеда, езду под горку, разные скорости езды, вес целого велосипеда, коэффициент сопротивления качению (вид шин, давление в шинах, вид дорожного покрытия), коэффициент аэродинамики велосипеда, лобовую поверхность велосипедиста, размер колеса.
Параметры езды симулятора стандартно установлены на езду по асфальту с шинами, накачанными до 2,2 атм. и с мелким протектором.
Симулятор электровелосипеда (Данный тест показывает на сколько пробега хватит аккумулятора и какой скорости, мото-колесо Magic-Pie-5 )
Симулятор электро велосипеда (Данный тест рассчитан для экспертов)
Общий вес велосипеда
Вес целого велосипеда следует расчитывать для велосипеда вместе с багажом и пассажирами. Его вес больше всего влияет на дальность в диапазоне скоростей от 0 до ок.25-30 км/час, а также при езде под горку.
Коэффициент сопротивления качению
На коэффициент качения влияют такие параметры, как:
На данный момент мы определили, что для двухколёсного велосипеда, едущего по асфальту с шинами, накачанными до 3.5 бар, а также с мелким протектором, этот коэффициент составляет 0,013.
Со временем мы будем стараться определять коэффициенты для разных видов шин, дорожных покрытий и давлений в шинах.
Коэффициент аэродинамики
Коэффициент аэродинамики устанавливается на основании испытаний в аэродинамических туннелях. Он зависит от формы, а также угловой ориентировки по отношению к направлению движения едущего велосипеда. Для велосипедиста этот коэффициент принят на уровне от 0,9 до 1. К примеру, этот коэффициент для современных легковых автомашин колеблется в пределах 0,3.
Коэффициент аэродинамики начинает иметь большое влияние на дальность электрического велосипеда при скоростях свыше 25 км/час.
Лобовая поверхность
Лобовая поверхность велосипеда определяется как проекция контура велосипеда на плоскость, перпендикулярную оси велосипеда, в квадратных метрах. Среднее значение лобовой поверхности для велосипедиста — 0,46м 2 . Лобовая поверхность начинает иметь большое влияние на дальность электрического велосипеда при скоростях свыше 25 км/час. Этот фактор можно во время езды снизить, принимая положение велогонщика.
