Расчет аккумулятора для велосипеда

Калькулятор электротранспорта

Полный вес транспортного средства — с учётом веса пассажиров и аккумулятора.

Коэффициент аэродинамического сопротивления: велосипед с велосипедистом 0.7-1.15 (1.0 в среднем), легковой автомобиль 0.2-0.7 (0.35 в среднем), автобус 0.3-1.1 (0.7 в среднем).

Площадь миделя — это площадь поперечного сечения транспортного средства по направлению к движению. Для горного велосипеда с велосипедистом условно принимается за 0.4м2, для дорожного велосипеда 0.65м2, для шоссейного 0.32м2. Легковой автомобиль от 1.5м2, автобус от 4м2.

Коэффициент трения качения по ровному асфальту: горный велосипед (резина для бездорожья) или автомобиль — 0.015 , дорожный велосипед — 0.006 (полуслик), шоссейный велосипед — 0.003 (слик 120PSI). Коэф. трения качения для горного велика или автомобиля: грунтовая дорога или твёрдый снег — 0.03, грязь — 0.1, песок — 0.3.

КПД двигателя задаётся для установленной скорости и мощности. Для электровелосипеда: режим максимального КПД (идеальный) 80-85%; поездка с частыми остановками и разгоном до максимума 40-60%; езда на постоянной скорости, близкой к максимальной 60-80%; невысокая постоянная скорость 30-50%, медленная езда с остановками 20-40%. В данном случае скорость относительна и определяется процентом потребляемой мощности от максимальной.

КПД поправочный может использоваться как корректирующий коэффициент для более точного расчёта времени работы и расстояния с учётом реальных замеров.

Экспонента Пекерта — показатель «несовершенства» аккумулятора на больших токах нагрузки. Качественные железофосфатные аккумуляторы имеют экспоненту Пекерта в районе 1.05, свинцово-кислотные от 1.1 до 1.3 и более. С возрастом аккумулятора значение растёт.

Расчёты пробега производятся для параметра Ёмкость АКБ. Одновременно с этим можно вычислить необходимые характеристики аккумулятора, задав Желаемый запас хода.

Результаты расчёта вычисляются для заданной механической мощности двигателя (первая колонка) и заданной скорости (вторая колонка).

Данный калькулятор электротранспорта позволяет рассчитать:
— ёмкость аккумулятора для преодоления необходимого расстояния
— мощность, необходимую для достижения заданной скорости
— скорость, которую будет способно развить ТС при заданной мощности
— расстояние, которое проедет ТС с учётом многих значений
— ток разряда, энергопотребление и многое другое.

Калькулятором можно пользоваться не только для электротранспорта, электровелосипедов, электромобилей, но и для расчёта характеристик транспортных средств на ДВС. Также калькулятор будет полезен для расчёта длительности работы аккумулятора при разных нагрузках, в том числе не связанных с транспортными средствами.

Источник

Емкость батареи и запас хода электровелосипеда

Какой запас хода электровелосипеда на одном заряде батареи? Это основной вопрос, который интересует людей задумавшихся о приобретении или сборке электробайка.

В общем виде ответ на этот вопрос простой: запас хода электровелосипеда на одном заряде зависит не столько от батареи, сколько от комфортности вашего велосипеда, твердости задницы и вашей способности крутить педали. 🙂
Мы же говорим о электровелосипеде, а не о электромотоцикле. На электровелосипеде мотор помогает педалированию. При использовании моторов Bafang можно ездить и не крутя педали, но лучше этим не злоупотреблять, поскольку обычной велосипедной батареи на такой стиль долго не хватит. На электровелосипедах от европейских и американских брендов возможность кататься не крутя педали вообще не предусмотрена.

Большая часть риторики на тему запаса хода электровелосипеда на ручке газа исходит от мужиков утративших способность к активному передвижению из-за проблем со здоровьем, необратимых возрастных изменений или лени. Если посмотреть на чем они ездят в реальности, то обычно оказывается, что это мощные электроскутеры из которых торчат декоративные велосипедные педальки.

Проблема в терминологии, поскольку мы тут называем электровелосипедами, как субтильные китайские конструкции в самом низком ценовом диапазоне типа Xiaomi HIMO C20, или Xiaomi YunBike C1, так и электроскутеры & электромотоциклы по цене от 200000 руб замаскированные под велосипеды.

Что такое емкость батареи?

В России ёмкость батареи принято измерять в ампер часах А*ч (Ah). Запас хода при прочих равных условиях напрямую зависит от количества запасенной энергии, т.е. от Вт*ч (ватт-часов). Например батарея рассчитанная на напряжение 48 вольт и емкостью 20 Ач имеет энергоемкость (количество запасенной энергии), получаемое как произведение напряжения батареи на емкость, 48В*20Ач= 960 Вт*ч или 0,96 кВт*ч.

В Европе и США ёмкость батареи обычно описывают в ватт-часах (Wh). Полностью заряженная батарея на 500 Wh будет работать в течение 2 часов, если в течение этого времени двигатель получает 250 W.

Факторы влияющие на запас хода электровелосипеда

На расход энергии аккумуляторной батареи и запас хода без подзарядки существенно влияют:

• Суммарный вес электровелосипеда, велосипедиста и багажа. При увеличении нагрузки пробег уменьшается.
• Тип электромотора. Редукторные модели позволяют проехать расстояние примерно на 30% больше, чем прямоприводные (при идентичности остальных параметрах). Поэтому на городские велосипеды устанавливаются редукторные мотор-колеса или кареточные электромоторы, а двигатели прямого привода используются на скоростных электровелосипедах.
• Больше ёмкость батареи – выше дальность. Выше скорость – меньше дальность. С увеличением скорости возрастает и расход энергии, которая затрачивается на преодоление силы трения и всех сопротивлений (качению, аэродинамического и пр.). Они имеют квадратичную зависимость от скорости: если ехать вдвое быстрее, на преодоление сопротивлений будет затрачиваться в 4 раза больше энергии.
• Качество дорожного покрытия.
• Особенности покрышек и давление в шинах.
• Направление ветра и аэродинамические свойства комплекта ебайк+велосипедист.
• Стиль езды. В стандартном варианте электромотор работает в режиме ассистирования педалированию. Чем сильнее помогает мотор – тем меньше пробег.
• Запас хода уменьшается из-за стартов на электротяге и резких разгонов, поскольку на них затрачивается большое количество энергии.

Для того, что бы примерно оценить зависимость запаса хода от ёмкости батареи рекомендую поиграться с калькулятором. А вот еще один для моторов Bosch.

Что собой будет представлять ваша батарея в совокупности с конкретным мотором можно прикинуть на симуляторе.

В сети есть тесты отвечающие на вопросы:
– Какой байк уедет дальше? С маленькой батареей и слабым мотором, или с большой батареей, и мощным мотором?
Вот видео в котором исследуется эта тема. Также измеряли частоту сокращения сердца, скорость и количество сгоревших калорий.

Как запас хода электровелосипеда на одном заряде зависит от батареи?

Является ли увеличение емкости аккумулятора единственным способом увеличить радиус действия вашего электровелосипеда? Нет. Это не единственный способ.

С правильной техникой катания вы можете реально повлиять на потенциально возможный пробег, не вкладывая ни копейки. Вот подборка советов для увеличения пробега:

Давление в шинах

Высокое давление в шинах приводит к меньшему сопротивлению качению только на равнинной местности и хороших дорогах. Но, если вы едете по бездорожью и/или катаетесь на e-MTB по горам, это правило не работает. Потеря сцепления с дорогой и пробуксовки – это пустые затраты электроэнергии. В зависимости от вашего стиля езды и веса велосипедиста для e-MTB рекомендуется 0,9–1,3 бар для широких шин и 1,6–2,0 бар для шин шириной 2,4 дюйма.

Блокировка амортизаторов

Концепция блокировки подвески для увеличения производительности не работает, когда речь идет о пересеченной местности. Это не только уменьшит комфорт, но и съест диапазон пробега. Работающая и правильно настроенная подвеска позволяет велосипеду преодолевать препятствия, даже не воспринимая их как препятствия.

Бескамерные покрышки

Эксперты занимающиеся тестированием e-MTB считают, что при использовании обычной системы (покрышка + камера) повышается вероятность прокола, а также уменьшается диапазон. Бескамерные покрышки лучше приспосабливаются к рельефу дороги и поглощают всякие выступы, впадины, камушки и коренья, так что вы лучше преодолеваете неровности и таким образом тратите меньше электроэнергии на ассистирование педалированию. К тому же даже с учетом герметика, в среднем на отказе от камер можно сэкономить до 200 грамм.
Если вы не фанат MTB забудьте про бескамерные покрышки и читайте дальше. Поскольку бескамерки – это дорого и геморрой с установкой и обслуживанием.

Экономичный режим ассиста

На всех современных электровелосипедах можно регулировать степень помощи электромотора педалированию.
“Как можно меньше, но столько, сколько нужно” – это неофициальная мантра, когда речь идет о выборе уровня помощи педалям. Движение в “Эко”-режиме всю поездку – это скучно, зато можно очень далеко уехать. “Турбо”-режим – это весело, но быстро съедает заряд аккумуляторной батареи. Ищите компромисс.

Большая задняя звездочка

Кассета со звездочкой 46 или 48t не только сделает подъемы более терпимыми, но и позволит электромотору работать в более оптимальных для него режимах.

Смазка

Трение – ваш враг на пути экономии электроэнергии, особенно если мы говорим о цепи велосипеда. Зачем терять мощность двигателя при передаче ее к заднему колесу только потому, что ваша цепь плохо работает? Вся трансмиссия должна быть чистой и хорошо смазанной. После каждой поездки вытирайте цепь сухой тканью и слегка смажьте маслом.

О последних тенденциях в смазке цепи велосипеда можно почитать отдельную статью: Дзен, Смазка, Цепь и Эротика.

Частота вращения педалей

Большинство кареточных электромоторов от европейских и американских брендов работают с максимальной эффективностью при 75 нажатиях на педаль в минуту. Чем меньше будет нажатий педалей и чем медленнее ритм, тем раньше закончится ваша поездка.

Траектория движения

Каждый наезд на корень, ямку или камень – это потеря энергии. Научитесь смотреть дальше и выстраивать такую траекторию движения электровелосипеда, что бы избегать максимального количества препятствий. Этот навык помимо увеличения пробега еще и сохраняет здоровье, поскольку эволюция человека не предусмотрела защиты от постоянных ударов седлом в основание позвоночного столба и рулем в руки.
Каждое торможение – это новый разгон и расход энергии. На равнинной местности старайтесь выстраивать траекторию движения позволяющую как можно реже пользоваться тормозом.
Прямая траектория может казаться более быстрой, но она не всегда лучшая в плане экономии энергии.

Равномерность

Рваный стиль езды, с постоянным чередованием ускорений и замедлений – пустая трата электричества. Круговой ход педалей с равномерным давлением будет передавать сбалансированный сигнал на контроллер двигателя и экономить энергию.

Меньше барахла – больше пробег

Общий вес системы, который состоит из электровелосипеда, фары, ремнабора, фляги, вещей и велосипедиста – один из основных факторов влияющих на дальность пробега. Один из самых простых способов снизить общий вес системы – не таскать с собой лишних вещей.

Сенсоры

На электровелосипедах используются два варианта сенсоров (датчиков): частоты вращения педалей (cadence sensors) и крутящего момента (torque sensor). Электровелосипеды с датчиками крутящего момента по мнению некоторых людей более бережно расходуют заряд батареи. Но тестов никто не проводил.

Спортивная форма

Катание на электровелосипеде столь приятно, что скоро ваша спортивная форма улучшится просто оттого, что вы стали чаще кататься. Это существенным образом увеличит дальность ваших маршрутов без приобретения супер-емких и дополнительных батарей.

Подробно о том, какие батареи для электровелосипедов бывают и чем отличаются вы можете почитать в статье: “Купить аккумуляторную батарею для электровелосипеда“.

Источник

Расчёт ёмкости аккумулятора: как сделать и зачем нужен?

Собираете электросамокат? Мы настоятельно рекомендуем в первую очередь думать не о двигателе, а о батарее, которую Вы на своё детище поставите. Сделайте расчёт ёмкости аккумулятора в зависимости от нагрузки и отталкивайтесь от него.

Почему сперва выбираем батарею?

И в пользу именно такого порядка действий есть несколько весомых аргументов:

1. Запас хода. Вы можете поставить на свой электроскутер самый мощный и быстрый мотор, но какой от него будет толк, если батарея сядет за две минуты?
2. Запас мощности. Опять-таки, глупая ситуация: Вы выбрали мощный двигатель, а батарея его не тянет;
3. Вес. Вы поставили мощный двигатель, к нему в пару такую же мощную батарею и, внезапно, получили самокат весом 25 кг. Нет, такие модели тоже имеют место, когда они запланированы, а если подобный результат получается неожиданно – это печально.

Поэтому лично мы рекомендуем такую последовательность действий:

1. Определяетесь с максимальным весом будущего самоката;
2. Определяетесь с минимальным запасом хода;
3. Смотрите, сколько весят/потребляют интересные Вам по скорости и мощности двигатели;
4. Делаете расчёт ёмкости аккумулятора в паре с каждым из них;
5. Выбираете оптимальный результат.

Буквально 10 минут времени, немного простой математики, и Вы уже будете точно знать, что именно Вам нужно.

Формула расчёта ёмкости аккумулятора

В нужной нам формулировке она выглядит очень просто:

Ёмкость аккумулятора = Вт-ч/км*Запас хода

Где Вт-ч/км – это расход ватт-часов на километр для нашего мотора. А этот параметр, в свою очередь, зависит от скорости движения и мощности двигателя. В среднем очень показателен вот такой график:

Левая ось – это как раз вт-ч/км, правая – условная мощность мотора, горизонтальная – скорость движения в километрах. Чтобы рассчитать ёмкость нужного Вам аккумулятора:

1. Выберите на горизонтальной оси нужную Вам максимальную скорость (допустим, 50 км/ч);
2. Проведите от неё вертикальную линию до пересечения с синим графиком, а потом, от точки пересечения, горизонтальную к левой оси (в нашем примере получится 23 вт-ч/км);
3. Определитесь с запасом хода (например, 40 км) и подставьте значения в формулу. Для нашего примера: ёмкость = 23*40 = 920 вт-ч.

Теперь дело за малым: вычислить ёмкость в ампер-часах. Для этого разделите полученную ёмкость на вольтаж выбранной батареи (например, 24 Вт). В примере выше получится 920/24 = 39 А/ч (округлили вверх).

Источник