Сколько можно проехать на электровелосипеде на 1 зарядке

8

От чего зависит пробег на электровелосипеде?

Пробег электровелосипеда на одной зарядке можно примерно рассчитать, зная емкость установленной на нем батареи. Ее значение в ампер-часах нужно умножить на напряжение. В результате получим величину запасаемой батареей энергии в ватт-часах. Например, для батареи с номинальными характеристиками 48 В, 12,8 Ач полная емкость составит 614 ватт-часов.

Далее можно выполнить ориентировочный расчет пробега электровелосипеда. Для этого нужно знать усредненное значение энергии, затрачиваемой его электродвигателем на 1 км пути.

Как рассчитать пробег электровелосипеда

В диапазоне мощностей 250–500 Вт потребление энергии при одинаковых скоростях у всех мотор-колес приблизительно одинаково, поэтому мощность при расчете можно не учитывать. Основное влияние на значение потребляемой энергии оказывают скорость движения, общий вес велосипеда и перевозимого багажа, особенности дороги и другие факторы.

Экспериментально установлено, что:

1. При равномерной езде по ровной поверхности со скоростью 24 км/ч и при весе райдера 75 кг мотор-колесо электровелосипеда потребляет примерно 13–15 Вт·ч энергии на каждый км пути.
2. При езде по прямой без ускорений со скоростью 15 км/ч – 10–11 Вт·ч/1 км.
3. При увеличении средней скорости до 24 км/ч – 13–15 Вт·ч/1 км.
4. При сильном встречном ветре и скорости 20 км/ч – 16–20 Вт·ч/1 км.
5. При езде в гибридном режиме со скоростью 20 км/ч – 5–7 Вт·ч/1 км.
6. При разгонах кратковременно потребляемая мощность может достигать 900 Вт·ч/1 км.

В таких условиях пробег электровелосипеда до полной разрядки взятой в качестве примера АКБ (48 В, 12,8 Ач, 614 Вт·ч) составит 41–47 км. Но контроллер не позволит батарее полностью разрядиться, поэтому реальный пробег в таких условиях составит около 80% от расчетного – 33–37 км. Аналогичный расчет можно выполнить и для батарей с другими характеристиками. Чтобы проехать на одном заряде больше, рекомендуется использовать экономичный стиль езды и помогать электромотору, крутя педали.

Факторы, влияющие на пробег электробайка

Реальный пробег на электровелосипеде зависит от множества факторов. В их числе:

• весовая нагрузка на транспортное средство – вес самого байка с навесным оборудованием, райдера, перевозимого груза;
• скорость движения;
• частота разгонов;
• аэродинамическое сопротивление – зависит от обтекаемости велосипеда, посадки райдера, скорости движения, силы и направления ветра (чем они выше, тем заметнее аэродинамическое сопротивление);
• трение в трансмиссии – зависит от качества деталей и смазки;
• рельеф местности – подъемы и спуски «съедают» больше энергии, чем ровные участки;
• стиль вождения – для экономии энергии нужно ездить на невысокой скорости, удерживая ее на одном уровне, с минимумом торможений и разгонов;
• температура воздуха – эффективность АКБ наиболее высока при температуре окружающей среды, близкой к +20 °С;
• давление воздуха в шинах – влияет на сопротивление качению (чем меньше пятно контакта, тем лучше, но перекачанные шины снижают управляемость);
• погодные условия.

Для уменьшения веса электробайка используются алюминиевые рамы и литиевые аккумуляторы. При минусовых температурах емкость аккумуляторов временно снижается, что приводит к заметному сокращению пробега между подзарядками АКБ. Частично решить эту проблему позволяет предварительный прогрев батареи при комнатной температуре и утепление.

Гибридный режим – самый экономичный

С целью экономии заряда АКБ и значительного увеличения дальности пробега рекомендуется ездить на электровелосипедах в гибридном режиме, т.е. использовать одновременно электротягу и педали. Экспериментально рассчитано, что человек при езде на велосипеде в прогулочном темпе затрачивает 50–70 Вт, а при езде в среднем темпе или при умеренном встречном ветре – 100–150 Вт. Максимальные возможности среднестатистического человека соответствуют затратам мощности 200–300 Вт.

При езде на электровелосипеде есть возможность дозировать нагрузки и крутить педали в свое удовольствие. Это позволяет поддерживать отличную физическую форму без больших усилий.

Сколько можно проехать на одном заряде аккумулятора электровелосипеда?

При выборе электровелосипеда покупатели часто интересуются какой запас хода у электровелосипеда или, иными словами, сколько километров можно проехать на одном заряде. Например, производитель указывает на электровелосипеде запас хода 70 километров, но при первой же поездке электровелосипед проезжает только 40, и запас батареи садится.

В чем причина этой несостыковки в цифрах и стоит ли вообще доверять производителям электротранспорта? Многие специалисты сходятся во мнении, что нельзя слепо доверять цифрам в рекламных материалах о характеристиках электровелосипеда. Какие же есть на то причины? Давайте разбираться.

Не существует единого стандарта для измерения запаса хода батареи электровелосипедов

Оценку запаса дальности хода чаще всего определяют сами производители. Хорошо, если разработчики электрокаров определяют запас хода через реальные физические испытания. Но часто, компании просто дают приблизительные цифры – предполагаемые или вообще выдуманные в маркетинговых целях. Проверить такие цифры сложно. Остается только надеяться на честность компании.

Что влияет на дальность хода электровелосипеда

В реальной жизни запас хода аккумулятора электровелосипеда зависит от целого ряда факторов. Отчасти поэтому так сложно вычислить точную цифру сколько можно проехать на одном заряде. Даже если производитель провел испытания и честно указал полученный пробег модели электровелосипеда. На практике это сделать очень сложно, так как на показатель запаса хода влияет целое множество внешних факторов.

Играет роль – едете ли вы в горку или с горы, ка сильно накачаны шины, каков ваш вес, на какой передаче вы едете, по какому покрытию – асфальту, земле, песку, где закреплен ваш багаж и т д. В зависимости от сочетания этих факторов одна и та же модель электровелосипеда сможет проехать на одном заряде от 25 до 100 километров.

Если же производитель указывает дальность на основе испытаний, то скорее всего испытания проводились в «идеальных условиях» — при легком водителе (65 кг), на ровной поверхности и с максимальным давлением в шинах. При этом компания указывает наилучший результат из тех, что был получен во время испытаний. Проблема в том, что человек, который покупает электровелосипед не будет ездить на нем в «идеальных» условиях, а следовательно, и дальность хода будет отличаться от заявленной.

Дальность на электротяге или дальность с использованием помощника педалирования

Это один из главных факторов, который влияет на дальность хода. Езда на электротяге всегда в 2 раза уменьшает дальность по сравнению с использованием помощника педалирования. Нужно понимать, что если производитель указывает дальность хода, например 80 км, то это число посчитано с использованием педалей. При этом дальность на электротяге составит примерно половину от этого значения. При дальности 80 км потребуется аккумулятор с объемом не менее 1300 Вт*ч. К слову, это в 2 раза больше среднестатистической емкости аккумулятора электровелосипеда.

Как самому посчитать дальность электровелосипеда?

Есть способ, с помощью которого можно легко самостоятельно высчитать примерную дальность электровелосипеда.

Если скорость электровелосипеда составляет 32 км/ч, то расход составит 9 Втч/км при педалировании и 15 Втч/км при езде на электротяге. Цифры реалистичны при нормальной мощности. При низкой мощности, когда райдер выполняет большую часть работы, можно достичь значения 3 Втч/км.

Например, возьмем такой электровелосипед, как «Колхозник» SV-600 48В-20А/ч.

У него емкость аккумулятора 20 А/ч, значит нужно 20 А/ч умножить на напряжение (48 В) — 20*48 = 960 Втч (так определяем емкость АКБ в ватт часах). Дальше 960 Втч нужно разделить на среднее потребление при езде на электротяге — 15 Втч/км – 960/15 = 64 Из формулы получаем, что запаса батареи хватит на 64 км.

Но не забывайте, что это приблизительные расчеты, и при частых подъемах, встречном ветре и больших весовых нагрузках, можно при расчете брать за коэффициент эффективности все 20 Втч/км. Тем не менее данный способ определения дальности пробега обычно более реалистичный, чем указывают производители.

Почему же компании, выпускающие электровелосипеды указывают цифры, которые далеки от реальности? Причина в том, что не существует четкого и однозначного ответа на вопрос «Сколько километров проедет электровелосипед на одном заряде аккумулятора?». Чтобы не проигрывать конкурентам и не давать слишком расплывчатую вилку по дальности хода разработчики электротранспорта вынуждены давать более впечатляющее для покупателя число.

Итак, чтобы самому рассчитать примерную дальность хода на одном заряде, нужно разделить емкость батареи в ватт-часах на коэффициент эффективности.

Какой пробег электровелосипеда на одной зарядке

Рассчитывая батарею для своего электровелосипеда или перед покупкой готового комплекта возникает логичный вопрос – какой пробег она сможет обеспечить на одной полной зарядке. К написанию статьи побудили заоблачные характеристики от некоторых недобросовестных продавцов и рекламщиков электротранспорта.

Как например здесь…

Иногда складывается впечатление, что пробег измерялся в условиях низкой гравитации и разряженной атмосферы.

Здесь я приведу конкретные примеры, какие результаты получились у меня с батареей, с измеренной фактической ёмкостью.

На таких малых удельных мощностях как в случае с электровелосипедом, пробег на одной зарядке будет зависеть от многих факторов. Постараюсь затронуть основные. Во всех замерах поездки были исключительно на ручке газа, без педалей.

Конфигурация электровелосипеда

Потребляемая мощность на километр пути зависит от типа применяемого двигателя. Для велосипедов до 250 Вт лучшим вариантом является редукторный мотор. (Именно мощность двигателя до 250 Вт это велосипед по ПДД. Всё, что выше – мопед и мотоцикл, для которых обязательны категории М и А соответственно.)

Дело в том, что мотор колесо прямого привода малой мощности не в состоянии выдать хороший крутящий момент со старта до набора скорости хотя-бы 10 – 15 км/ч. Энергия батареи в таком режиме больше тратится на нагрев обмоток а не на движение. Моторколёса с прямым приводом в ободе большого диаметра становятся актуальными на мощностях более 1 кВт. Но это уже не из категории велосипедов.

Редукция позволяет намного улучшить эту ситуацию. Обычно коэффициент редукции в редукторном моторколесе составляет около 4:1. Ротор сделает в 4 раза больше оборотов, чем колесо. Крутящий момент на колесе при этом возрастет также в 4 раза. Это позволяет двигателю увереннее стартонуть, быстрее разогнаться и выйти на нормальные обороты с высоким КПД.

То же самое и с кареточным мотором, редукция там тоже делает своё дело. Кареточный мотор также за счет цепной передачи позволит пользоваться штатным переключателем скоростей. Это ещё больше расширит возможность регулирования тяги на старте и на высокой скорости. Редукторное моторколесо в свою очередь проще в установке, дешевле, надежней и требует меньшее ТО.

Двигатели конечно это отдельная обширная тема. Но в случае с темой о пробеге они обязательно должны быть упомянуты.

Конфигурация моей “электрички”

• двигатель редукторный в заднем колесе 250 Вт / 36 В. (В моём случае мотор работает в форсированном режиме)
• контроллер самый обычный китайский 350 Вт / 18 А
• батарея 11,5 А/ч (фактически), 48 В, (Запас энергии 552 Вт/ч)

Максимальная скорость по хорошей дороге, в безветренную погоду с полной массой повозки 90 кг – 35 км/ч .

В городских условиях, с периодическими остановками и средней скорости движения 25 км/ч пробег на полном заряде получается 35 км. Средний расход 15 Вт/ч на 1 км пути.

При поездках в полевых условиях по сухим грунтовым лесным дорогам с небольшими кочками пробег около 32,5 км. Средний расход 17 Вт/км.

Ёмкость и конфигурация батареи

Моя батарея собрана из литий-железо-фосфатных аккумуляторов LiitoKala 3,2 V 32700. Заявленный отдаваемый ток у таких ячеек до 33 А. Конфигурация 15S 2P. То есть при работе с моим контроллером она имеет неплохой запас по току. И работает абсолютно “не напрягаясь”.

Ёмкость собранной батареи измерялась с помощью ваттметра FT08 RC 150A. И составила 11,5 А/ч при разряде током 10А. Ваттметр достаточно точный, его хвалят в кругах авиамоделистов и его показаниям вполне можно доверять.

Если у Вас покупная батарея, то есть смысл замерить её реальную ёмкость. Она с высокой вероятностью не будет совпадать с маркировкой. Китайские батареи маркируются по упрощенному принципу. Например, если батарея собрана из элементов 18650 промаркированных как 3300 мА/ч, при конфигурации батареи 13S 4P, ёмкость на шильдике будет 4*3300=13200 мА/ч 48 В. Это может абсолютно не соответствовать фактически отдаваемой ёмкости при разряде на велосипеде. Во-первых изначально ёмкость элементов может быть меньше заявленной. Во-вторых, как правило паспортная ёмкость 3300 мА/ч получается при разряде током 0,5 С. При разряде бОльшим током ёмкость будет меньше (зависит от модели ячейки). Таким образом фактическая ёмкость при разряде на велосипеде может составить и 10 А/ч, вместо заявленных 13,2 А/ч. Расчетный пробег электровелосипеда на одной зарядке в таком случае конечно не будет совпадать с реальным. Даже в идеальных условиях поездки.

При выборе батареи или при выборе комплектующих для её сборки необходимо учитывать, что она не должна работать на пределе своих возможностей. Необходимо учитывать не только ёмкость, но и ток, который будет от неё потребляться. Например, если для конфигурации с мотором и контроллером как в моём случае, выбрать батарею из тех же банок, но по схеме 15S 1P. То пробег на одном заряде при тех же условиях будет не 35 км/2=17,5 км. Пробег будет не более 16 км.

Даже учитывая то, что банка способна отдавать ток 18 А, она отдаст в таком режиме не 5,75 А/ч, а около 5,5 А/ч. Дело в том, что она отдаёт уже ток 1,3С продолжительно при равномерном движении и 3,2С при разгоне.

В случае с конфигурацией 15S 2P потребляемый ток от одной банки 7,5А/2=3,75А (0,65С) при равномерном движении. И 18А/2=9А (1,56С) при разгоне.

Условия поездки и пробег электровелосипеда на одной зарядке

И опять же повторяясь о особенностях передвижения на малых удельных мощностях…

На затрачиваемую для передвижения мощность будут сильно влиять внешние факторы. Наличие ветра, качество дороги и даже температура окружающей среды.

На встречный ветер со скоростью уже 10 км/ч (достаточно ощутимый) такому мотору ехать заметно труднее. При скорости движения 20 км/ч средний расход по хорошей дороге составил 19 Вт/км. Зато попутный ветер даёт обратный эффект)

При поездке в безветренную погоду по ровному асфальту и лесной/полевой сухой грунтовке при прочих равных условиях – 15 и 17 Вт/км соответственно.

При температуре ниже нуля, литий железо фосфатная батарея выигрывает у литий ионной. Ёмкость у обоих получается заметно ниже. Заметно ощущается просадка напряжения, из-за увеличенного внутреннего сопротивления, особенно на старте. При температуре -15 о С моя LiFePO отдаёт уже не 11,5 А/ч, а 10 А/ч при разряде током 10А. При стартовом токе 18А и остатке заряда менее 30% BMSка её уже отключает из-за сильной просадки напряжения. На Li Ion при такой температуре ещё сложнее рассчитывать.

Стиль езды

Самый опасный враг дальнего пробега. Спросите у любого автомобилиста о расходе топлива в городе и на трассе. Расход отличается более чем в 1,5 раза. Еще больше разница у любителей быстро ускоряться и резко тормозить. С электротранспортом всё то же самое.

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. 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.

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.