Вся правда о рекуперации электровелосипедов

Ах, это волшебное слово - рекуперация! Довольно значительная часть людей, которые задумывались о покупке электровелосипеда, услышав про функцию рекуперации - возврате части энергии движения обратно в батарею, - начинают мечтать об огромных пробегах электровелосипеда, часто не разобравшись в сути вопроса.

Что может быть причиной такого интереса к функции рекуперации? Склонность людей преукрашивать реальность?

Вероятно, многие помнят, как в советские времена были популярны динамо-машины, или велогенераторы. Они использовались для того, чтобы питать велосипедные фары. Основной целью являлся отказ от необходимости покупать батарейки.

В наше время динамо-машины по-прежнему присутствуют в продаже, например, на Aliexpress встречаются как варианты с прижимным роликом, так и варианты с генератором, встроенным во втулку колеса.

Если же не ходить на Aliexpress, то можно заметить, что такой крупный производитель велосипедных комплектующих, как Shimano, также производит втулки со встроенным генератором.

И, казалось бы, можно использовать этот генератор для зарядки аккумулятора электровелосипеда! Но давайте обратимся к математике, которая беспристрастно расставит всё на свои места.

Мощность генератора, встроенного во втулку, составляет 3 Вт, при напряжении 6 В. Самая распространённая ёмкость аккумулятора электровелосипеда - 10 Ач. При номинальном напряжении батареи 36 вольт, абсолютная ёмкость составит 360 Втч. Таким образом, даже если не учитывать потери на преобразование напряжения из 6 В в 36 В, для зарядки аккумулятора нам потребуется 360 Втч / 3 Вт = 120 часов, или 5 суток езды.

Но, конечно же, не о таких велогенераторах говорят сторонники рекуперации! Ведь зачем устанавливать на электровелосипед дополнительный генератор, когда на нём уже есть генератор - это мотор-колесо прямого привода! Оно и напряжение даёт более высокое, и тормозить можно не вхолостую, а заряжая батарею!

Недавно на одном известном форуме про электротранспорт мне встретился вопрос: "Сколько время потребуется, чтобы зарядить батарею на 48 В ёмкостью 8 Ач рекуперацией, неспешным катанием по парку со скоростью 10 км/ч?".

Именно о таком способе зарядки батареи с использованием рекуперации мечтает большинство людей, приходящих покупать электровелосипед с вопросом "А этот электровелосипед поддерживает рекуперацию?"

Вынужден расстроить таких мечтателей - в таком режиме батарею зарядить вряд ли получится, даже частично, так как для зарядки необходимо обеспечить несколько условий.

Во-первых, нужна достаточная частота вращения мотор-колеса, то есть необходимо ехать со скоростью хотя бы 20 км/ч.

Во-вторых, работа мотора в режиме генератора будет создавать сопротивление движению, словно вы едете в горку, причём с довольно серьёзным уклоном. А сохранять при этом скорость 20 км/ч достаточно длительное время практически нереально.

Другим, более реальным способом подзарядки батареи с использованием рекуперации, многие считают рекуперативное торможение, и это логично, учитывая что тормозить на электровелосипеде приходится довольно часто, не только перед бордюрами и прочими препятствиями, но также на спусках.

Но и здесь имеются факторы, препятствующие эффективной подзарядке батареи. Во-первых, торможения за счёт одной рекуперации может быть недостаточно, и придётся дополнительно задействовать тормозные колодки, а это потери энергии.

Во-вторых, зарядка батареи - процесс инерционный, так как зависит от химических процессов, что снижает эффективность подзарядки.

В-третьих, недостаточный вес. Если в случае электропоездов и электромобилей вес транспортного средства довольно значительный, то в случае электровелосипеда силы инерции уже недостаточно.

В итоге, с учётом потерь на преобразование кинетической энергии движения в электрическую, а затем в химическую энергию батареи, реальная эффективность рекуперации на электровелосипеде составляет около 3%, в холмистой местности - около 5%.

А теперь давайте сравним велосипед с рекуперацией и велосипед без рекуперации - с редукторным двигателем.

Благодаря использованию обгонной муфты и конструктивным особенностям, редукторные двигатели до 30% экономнее расходуют энергию батареи, чем двигатели прямого привода. К тому же, они в 2-3 раза меньше весят, если сравнивать двигатели с одним и тем же вращающим моментом.

Таким образом, можно использовать двигатель прямого привода и за счёт рекуперации увеличить пробег на одном заряде на 3-5%, а можно использовать редукторный двигатель и добиться прироста пробега до 30% (относительно мотора прямого привода).

На самом деле, у этих моторов разное назначение: мотор прямого привода целесообразно использовать если вы хотите перемещаться со скоростью более 50 км/ч на тяжёлом транспортном средстве, с большой батареей, и вас не беспокоит увеличенный расход энергии.

А редукторный мотор разумно использовать в случае, когда для вас важен низкий вес, эффективное использование энергии батареи (в том числе за счёт использования ассистентного режима) и устроит скорость передвижения 25-60 км/ч. Это больше похоже на электровелосипед, чем на электромотоцикл, не правда ли?

Двигатели прямого привода дешевле из-за простоты конструкции, за это их любят самодельщики, но и весят они в разы больше. А редукторные двигатели больше используют производители качественных и, как следствие, более дорогих электровелосипедов, как например electronbikes.

На этом пока всё. До встречи в новых статьях!