Istnieje kilka powodów, dla których hamulce regeneracyjne nie są powszechne w rowerach, w przeciwieństwie do samochodów elektrycznych:

1. Rowery elektryczne mają bardzo słabe przyspieszenie, a kierowca wytwarza około połowy przyspieszenia z silnik produkuje resztę. Moc jest ograniczona przez wolnoobrotowy silnik, a nie akumulator. Większość wysokiej jakości silników elektrycznych lubi obracać się z prędkością 5000-20000 obr / min, ale w rowerach elektrycznych nie kręci się przy żadnym takim zakresie prędkości. Najlepsza sytuacja na obroty w rowerach elektrycznych występuje w rowerach z napędem pośrednim, które mają wystarczająco dużo miejsca, aby użyć przekładni redukcyjnych, a układ środkowego napędu nie pozwala na hamowanie regeneracyjne z powodu wolnego koła. Najgorsze obroty w rowerach elektrycznych (najniższe obroty) występują w silnikach z piastą, jedyny układ, który umożliwiłby hamowanie regeneracyjne. Te silniki z piastą nie mogą wytwarzać wysokiego momentu obrotowego do przodu, a zatem nie mogą wytwarzać wysokiego momentu odwrotnego do hamowania. Z kolei samochody elektryczne są dobrze znane ze swojego dużego przyspieszenia, co umożliwia szybkie hamowanie. Rower elektryczny z hamowaniem regeneracyjnym może wytworzyć tylko połowę słabego przyspieszenia jako siła hamowania i wcale nie jest on znaczący.

2. Typowy przypadek użycia hamowania odzyskowego w samochodach elektrycznych idzie w dół. Większość kierowców jeździ zawsze bardzo blisko ograniczenia prędkości (chyba że warunki drogowe lub bezpieczeństwo wymagają inaczej). W przeciwieństwie do tego większość rowerzystów jeździ z bardzo małą prędkością, która może być znacznie wyższa. Kierowca jadący w dół musi hamować, aby nie przekraczać ograniczenia prędkości, podczas gdy rowerzysta często wykorzystuje zjazd jako okazję do szybkiej jazdy. Najczęstszym hamowaniem na zjazdach dla rowerzystów jest zakręt o 90 stopni lub ostry zakręt po zjeździe, a aby zmaksymalizować średnią prędkość, większość rowerzystów hamuje tylko bardzo blisko zakrętu, zamiast hamować cały czas przed zakrętem. Dlatego zjazd nie jest dobrym miejscem do hamowania dla rowerzysty elektrycznego.

3. Innym częstym przypadkiem użycia hamowania odzyskowego w samochodach elektrycznych jest zatrzymywanie się na czerwonym świetle. W przeciwieństwie do samochodów, w których hamowanie w pobliżu czerwonych świateł zamiast przewidywania dalekich świateł drogowych jest powszechne, nawet w samochodach z silnikiem spalinowym bez hamowania regeneracyjnego, większość rowerzystów nauczyła się energooszczędnego sposobu pokonywania świateł ulicznych, unikając niepotrzebnych przyspieszeń prędkości tylko po to, aby natychmiast zahamować. Chociaż hamulec regeneracyjny może być przydatny dla rowerzystów elektrycznych przyjmujących inny styl szybkiego startu - szybkiego zatrzymywania się, większość rowerzystów nie uważa takiego stylu jazdy za konieczny.

4. Ostatnim śmiertelnym ciosem uniemożliwiającym hamowanie regeneracyjne jest sterowanie takimi hamulcami. W większości samochodów występuje naturalne hamowanie silnikiem. Niektóre samochody elektryczne lub hybrydowo-elektryczne (Toyota) symulują typową siłę hamowania silnikiem z hamowaniem regeneracyjnym, jednocześnie dysponując skomplikowanym (drogim, ciężkim) mechanizmem dostosowującym się do hamowania regeneracyjnego i tarczowego za pomocą pedału hamulca. Takie podejście jest znane większości kierowców samochodów z automatyczną skrzynią biegów. Taka droga, skomplikowana i ciężka maszyna nie byłaby do przyjęcia na rowerze. Inne samochody elektryczne (Tesla) nieco oszukują i sprawiają, że hamowanie silnikiem jest ogromne, aby uniknąć skomplikowanej (drogiej, ciężkiej) maszyny do dostosowania się między hamowaniem regeneracyjnym a hamowaniem tarczowym, gdy kierowca naciska pedał hamulca. Natomiast wysokiej jakości rowery mają wyjątkowo niskie opory toczenia i nie mają hamowania silnikiem - jest wolny bieg. Naturalne lekkie hamowanie regeneracyjne nie miałoby żadnej wartości w takim rowerze. Elementy sterujące hamowaniem w wysokiej jakości rowerze to niezależne dźwignie przednich i tylnych kół. Hamulec regeneracyjny działałby tylko na jednej z tych dźwigni. Przez większość czasu rowerzysta używa tylko hamulca przedniego, a większość rowerów elektrycznych z silnikiem piastowym nie ma napędu na przednie koła z dobrego powodu (podczas jazdy pod górę na siedząco przednie koło jest praktycznie nieobciążone i ślizga się). Nawet dla rowerzysty, który hamuje tylnym hamulcem, potrzebna byłaby skomplikowana (droga, ciężka) maszyna do obsługi zarówno hamulca regeneracyjnego, jak i hamulca tarczowego / obręczy za pomocą tej samej dźwigni. Rowerzyści nie uznaliby takiej maszyny za dopuszczalną. Zatem jedynym sposobem na umożliwienie hamowania regeneracyjnego byłoby dodanie trzeciego układu sterowania tylko hamulcem regeneracyjnym, działającego tylko dla hamulca tylnego. Byłby to straszny hamulec z powodu niskiego momentu obrotowego napędu silnika piasty. Taki hamulec byłby nieużywany przez większość czasu.

Ponadto, aby wytworzyć użyteczny moment obrotowy przy niskiej wadze, silnik elektryczny musi szybko się obracać. Jedynym układem powodującym szybkie obracanie silnika napędowego w rowerze elektrycznym jest napęd środkowy, w którym silnik napędza suport za pomocą przekładni redukcyjnych. Taki układ nie działa z hamulcami regeneracyjnymi z powodu przerzutki tylnej będącej napinaczem łańcucha oraz z powodu wolnego koła w tylnym kole.

Ponieważ hamulce regeneracyjne mają strasznie małą moc (powód nr 1), nie ma ważnego przypadek użycia (powody # 2 i # 3) i brak wykonalnych środków kontroli (powód # 4), a ponieważ środkowy napęd jest najbardziej logicznym wariantem napędu w rowerach elektrycznych, który uniemożliwia hamowanie regeneracyjne, hamulce regeneracyjne nie są możliwe w e -rowery w przeciwieństwie do samochodów elektrycznych.

Krótka odpowiedź: nie warto.

Większość energii rowerowej idzie na pokonanie oporu wiatru, szczególnie dla zwykłych rowerzystów. Ta energia jest tracona, bez szans na regenerację.

Liberty Trike twierdzi, że regeneracja daje największe korzyści z 5-10% wydatkowanej energii. Panda eBikes twierdzi 10%, z odrobiną matematyki.

Dla porównania samochód elektryczny lub ciężarówka ma dużo większą masę i pęd. To sprawia, że ​​hamowanie regeneracyjne jest bardziej opłacalne. Te rodzaje pojazdów elektrycznych często mają również bardziej wyrafinowane zarządzanie temperaturą akumulatora, co sprawia, że ​​bezpieczniejsze i bardziej wydajne jest szybkie zrzucanie energii z powrotem do akumulatora.

Energia rośnie wraz z kwadratem prędkości. Jeśli jesteś rowerzystą o normalnej wadze (70 kg) z ciężkim e-rowerem (30 kg), jadącym z prędkością 25,2 km / h (7 m / s), będziesz miał energię

  E = m * v ^ 2/2 = 100 kg * (7 m / s) ^ 2/2 = 2450 J = 2450 Ws  

Dla e-roweru o mocy 250 W silnik, taka energia wystarczy na

  t = E / P = 2450 Ws / 250 W = 9,8 s  

Jeśli musisz się zatrzymać na czerwonym świetle co 1 km jedziesz przez 1 km / 7 m * s = 143 s . Oznacza to, że z rekuperacji można uzyskać tylko około 7% wydłużenia zasięgu. Wydaje mi się, że producenci wolą dać Ci 7% więcej baterii (proste i dobre do marketingu), zamiast podejmować dodatkowe wysiłki związane z opracowaniem dysku regeneracyjnego. Zwłaszcza, że ​​większa bateria będzie Ci dobrze służyć wycieczki długodystansowe, gdzie efekt regeneracji byłby całkowicie pomijalny.

Powyższe dotyczy użytkowania w dość płaskim terenie, który wydaje się być głównym rynkiem dla rowerów elektrycznych. Istnieją jednak przypadki użycia, które rzeczywiście sprzyjałyby dodaniu hamulca regeneracyjnego:

1. Rekuperacja byłaby dobra przy dojeżdżaniu do pracy przez miasto. W takim ustawieniu warto by było jechać z rozładowanym akumulatorem i tylko wykorzystać odzyskaną energię do przyspieszenia przy zmianie świateł. Byłoby możliwe zbudowanie naprawdę lekkiego e-roweru na tej zasadzie (tylko malutki akumulator na około 5 kW), ale to nie jest główny rynek dla rowerów elektrycznych: Normalne użycie to jazda z pełnym akumulatorem i zatrzymanie się przed bateria się wyczerpie.

2. Rekuperacja może zmienić zasady gry w pagórkowatym terenie: wysokość 100 m oznacza

     E = g * m * h = 9,81 m / s ^ 2 * 100 kg * 100 m = 98,1 kWs  

   , czyli energia, którą należy zużyć podczas wynurzania i którą należy usunąć podczas zejścia. Odzyskanie go podczas zejścia do następnego wzniesienia byłoby rzeczywiście bardzo istotną zaletą.

   Jest jednak pewien haczyk: ludzie zjeżdżają dość szybko w dół. Jeśli nasz standardowy rowerzysta jedzie w dół zbocza 5% z prędkością 54 km / h (15 m / s), jego masa ma moc wyjściową

     P = 5% * g * v * m = 0,05 * 9,81 m / s ^ 2 * 15 m / s * 100 kg = 736 W  

   To prawie trzy razy więcej niż moc znamionowa typowego silnika do rowerów elektrycznych. I użyłem raczej łagodnego przykładu, zrobiłem zjazdy, które produkowały około 2 kW. Aby ten rodzaj rekuperacji był możliwy, silnik elektryczny musiałby być zbudowany znacznie mocniej, niż jest to dozwolone . Musiałby być mniej więcej pięć razy większy i być elektronicznie ograniczony do wytwarzania tylko 250 W podczas przyspieszania. Myślę, że to oczywiste, dlaczego producenci e-rowerów tego nie robią.

To rzadkie, ponieważ rowerzystom nie zależy na tym wystarczająco.

Juhist ma kilka dobrych punktów, ale żaden z nich nie jest tak naprawdę imponujący.

Po pierwsze, wyraźnie regenerujący hamulce są przydatne tylko wtedy, gdy faktycznie używasz ich wystarczająco dużo. Okazuje się, że rowerzyści nie lubią hamować - co ma sens, ponieważ zwykle jest to po prostu strata energii / czasu i niepotrzebne zużycie klocków. W stosunkowo płaskich ustawieniach nie ma nic do zyskania hamując w jednym miejscu, aby uzyskać doładowanie w innym, podczas gdy na górskich drogach lub przygotowanych trasach MTB cieszymy się, że możemy po prostu uzyskać naprawdę dużą prędkość z przyzwoitości, a wraz ze wzrostem prędkość oporu powietrza staje się dużo silniejsza, więc niewiele pozostaje do regeneracji. Jeśli jednak ktoś byłby na tyle zdyscyplinowany, aby używać hamulców regeneracyjnych przez całą drogę zjazdową (a może nawet kontynuować lekkie pedałowanie), to odzyskałbyś prawie całą energię do następnego podjazdu, ponieważ silniki elektryczne i akumulatory są dość wydajne .

Oczywiście oznaczałoby to, że zejście nie byłoby dużo szybsze niż wejście pod górę, co, jak sądzę, większość rowerzystów czułoby jako odbieranie satysfakcji z zjazdów. (Osobiście uważam, że o wiele bardziej satysfakcjonuje mnie dotarcie na szczyt góry, wiedząc, że cała energia pochodzi z moich nóg, ale wydaje mi się, że jestem tam w mniejszości.)

Tam, gdzie sytuacja jest nieco inna, jest MTB na naturalnych singletrails. Każdy poza zawodnikami zjazdowymi i tak poradzi sobie z tym z częstym hamowaniem, ponieważ bardzo szybki zjazd jest zbyt niebezpieczny. Ale niestety w MTB silniki w piastach są szczególnie problematyczne, ponieważ nie oferują tak dużego momentu obrotowego i dodają masy nieresorowanej, podczas gdy silniki środkowe nie są w stanie zregenerować hamowania.

Hamowanie regeneracyjne IMO ma jedno miejsce, w którym naprawdę powinno być popularne i na pewno sprawdzałoby się dobrze: długodystansowe wycieczki po górskich drogach. Czas nie ma tam większego znaczenia - dłuższe zejście to tak naprawdę mile widziana przerwa i okazja, aby zobaczyć więcej przyrody; należy również zachować szczególną ostrożność, gdy nie ma żadnej pomocy w razie wypadku. Dodatkowa masa bagażu zwiększyłaby również energię, którą można odzyskać, podczas gdy nieresorowana masa silnika piasty staje się nieistotna.

Powszechna mądrość wydaje się być taka, że ​​e-rowery nie mają sensu wszystko na długich dystansach, ponieważ nie ma gdzie ładować, ale właściwie zaimplementowane hamowanie regeneracyjne jest dokładnie tym, co mogłoby uczynić go sensownym - jeśli rowerzysta jest skłonny faktycznie używać go w trybie hamowania tak samo jak w trybie mocy.

Możemy zidentyfikować scenariusze, w których rekonwalescencja może bardzo pomóc:

• zatrzymanie się w mieście i wyruszenie w drogę, jak omówiono w tym artykule (w języku niemieckim): szacują, że począwszy od przystanek ma miejsce przy całkowitym poborze mocy 200-300 W (w zależności od tego, czy są np. artykuły spożywcze do transportu itp.) przez pierwsze kilka sekund.
• wycieczki z wieloma niezbyt długimi podjazdami i nie -zbyt stromo opada. Strome zejścia oznaczają, że tylko niewielki ułamek potencjalnej energii można zebrać.

W artykule argumentuje, że ktoś, kto nie jest wysportowanym rowerzystą (ale np. Starsza osoba robiąca zakupy) może z łatwością mają siłę mięśni, aby jechać z dopuszczalną prędkością na płaskiej powierzchni raz z dużą prędkością , ale mogą mieć trudności z wytworzeniem mocy wyjściowej w celu przyspieszenia roweru / utrzymania prędkości pod górę, która umożliwia bezpieczną i stabilną jazdę rower.

Właściwie opowiadają się za systemem wspomaganym elektrycznie, który pomaga tylko przy małej prędkości - nie utrudniając jednocześnie normalnej wydajności mięśni powyżej tej prędkości. Chodzi o to, aby pozbyć się mocy szczytowej, aby motocyklista mógł sobie radzić z własnym ciągłym zmniejszaniem mocy wyjściowej.

Wzgórza potrzebują trochę więcej zmagazynowanej mocy niż przyspieszenie po zatrzymaniu, ale taki system może uciec z bardzo małymi bateriami (patrz poniżej).

Pomysł bardzo różni się od sportowego e-roweru: pomoc ma na celu wyłącznie pomóc ludziom uniknąć tak powolnego, że rower staje się niestabilny.

Konkurentem rekuperacji jest większa bateria, a IMHO to jest miejsce, w którym nie jest to warte zachodu.

Rzut oka na internet mówi mi że można uzyskać 1300 kW (360 Wh) w może 5 kg baterii.

Biorąc pod uwagę obliczenia końcowe @ cmaster, co przekłada się na 500-krotne przyspieszenie od stojaka do prędkości przelotowej lub 1300 m przewyższenia.

Dzięki systemowi rekuperacji opisanemu powyżej, moglibyśmy uciec z małą baterią < 1 kg. Bez rekuperacji 1 kg akumulatora wykorzystującego tylko wspomaganie elektryczne, jak opisano powyżej, nadal dałby nam równowartość 250 m przewyższenia lub 100 startów. Mnóstwo do codziennego użytku (scenariusz nie polega na przerywaniu pedałowania, więc zmniejszyłoby to o połowę przewyższenie o 500 m). Ale akumulator 1 kg jest wciąż mały w porównaniu do wagi napędu. (Tak, w przypadku docelowej klienteli powyższego scenariusza argumentem może być bateria 1 kg zamiast 5 kg ...)

A bateria 5 kg może być sprzedawana jako wspomagająca nie tylko przyspieszenie i pozwalając nam jechać pod górę z prędkością może 8 lub 9 km / h, ale doprowadzając nas do akceptowalnej ogólnej prędkości przez tak wiele kilometrów. I może być sprzedawany w połączeniu ze sportowym e-rowerem - którego nie byłby przedstawiony w naszym systemie.

I nawiasem mówiąc, ciągłe wspomaganie ukryje opór z powodu dużego niskiego ciśnienia (lub nawet guzowatego ) opony i niezbyt wydajny układ napędowy.

Koszt energii elektrycznej do naładowania roweru elektrycznego na 18 km jazdy wynosi około 0,01–0,03 USD. Nawet jeśli jeździsz 15000 km / rok, to mniej niż 20 USD rocznie w kosztach energii elektrycznej. Oprócz wszystkich wymienionych powodów, regeneracyjne łamanie rowerów elektrycznych jest rzadkością, ponieważ koszty energii elektrycznej do ładowania i regularnego e-roweru są znikome w porównaniu z innymi kosztami e-rowerów, w szczególności zakupu, amortyzacji i konserwacji. Większość użytkowników może ładować się codziennie i nie zauważyłaby żadnej korzyści z hamowania regeneracyjnego.