Wyjaśnienie hamowania regeneracyjnego w rowerach elektrycznych

Większość porad dotyczących hamowania regeneracyjnego brzmi jakby darmowa energia ukryta była w dźwigni hamulca. W rowerze elektrycznym to zbyt optymistyczne. Hamowanie regeneracyjne w rowerze elektrycznym odzyskuje tylko część twojej prędkości, a rzeczywisty efekt zależy od typu silnika, ukształtowania terenu i częstotliwości hamowania.

Jeśli twoja trasa jest płaska i stała, regen nie zmieni znacząco żywotności baterii. Jeśli jeździsz po wzgórzach, przez światła lub długie zjazdy, może być przydatny w cichszy, bardziej praktyczny sposób, łagodząc zatrzymania i zmniejszając zużycie hamulców. To uczciwa wersja i lepszy punkt wyjścia niż jakiekolwiek marketingowe obietnice.

Co naprawdę robi hamowanie regeneracyjne w rowerze elektrycznym

Większość rowerzystów słysząc o regen, zakłada, że działa jak ukryty wzmacniacz baterii. Tak nie jest. Hamowanie regeneracyjne zamienia część energii kinetycznej roweru w elektryczność, przesyła tę energię z powrotem do baterii, a reszta jest tracona jako ciepło, opór powietrza i opór toczenia.

Część, którą ludzie odczuwają jako pierwszą

Rowerzysta zwykle zauważa dwie rzeczy zanim dostrzeże jakikolwiek zysk na baterii. Rower zwalnia płynniej, a klocki hamulcowe pracują mniej. Dzieje się tak, ponieważ silnik pomaga wytworzyć siłę hamowania, zamiast zamieniać całą energię w tarcie na klockach i tarczy.

Praktyczna zasada: jeśli jazda jest spokojniejsza na zjazdach, a klocki hamulcowe zużywają się wolniej, regen wykonuje pożyteczną pracę, nawet gdy zysk na baterii jest niewielki.

Zasada jest prosta. Rower nie ma masy porównywalnej do samochodu, więc ma mniej pędu do odzyskania, a zdarzenia hamowania są krótkie. Nie da się odzyskać energii, która nie zdążyła się zgromadzić, ani odzyskać całej energii wydatkowanej na podjazdy, przyspieszanie i pokonywanie oporu powietrza.

Co naprawdę ma znaczenie dla dojeżdżającego

Dla dojeżdżającego do pracy regen to mniej „darmowe kilometry”, a bardziej kontrola. Może sprawić, że długi zjazd będzie mniej nerwowy i zmniejszyć częstotliwość sięgania po mocne hamowanie mechaniczne. To ma znaczenie na mokrych brytyjskich drogach, stromych ulicach europejskich miast i na zatłoczonych trasach z częstymi zatrzymaniami i ruszaniami, gdzie prędkość ciągle się zmienia.

Najprościej myśleć o tym tak: hamowanie regeneracyjne to ulepszenie systemu hamulcowego z dodatkową baterią, a nie ulepszenie baterii z dołączonymi hamulcami. Jeśli to zapamiętasz, reszta tematu stanie się dużo mniej skomplikowana.

Jak działa technologia krok po kroku

Najprostszy sposób, by zrozumieć regeneracyjne hamowanie w rowerze elektrycznym, to zacząć od części, które już znasz. Silnik i generator to często ten sam element. Gdy koło obraca silnik w odpowiednim układzie, ta sama jednostka może wysyłać prąd z powrotem zamiast pobierać go z baterii.

Wideo:

Co dzieje się przy dźwigni hamulca.

Pociągnij dźwignię hamulca, a kontroler odczytuje ten sygnał i zmienia zadanie silnika. Zamiast pomagać kołu w obrocie do przodu, dodaje opór obrotowi. Poruszające się koło napędza wtedy prąd z powrotem przez system w kierunku baterii.

Generator korbowy działa na tej samej zasadzie. Obróć korbę, a wytwarza prąd. W rowerze elektrycznym koło staje się korbą podczas hamowania, a silnik chwilowo pełni rolę generatora.

Odczucie zależy od tego, jak kontroler jest dostrojony. Niektóre rowery pozwalają dźwigni przejść przez lekką martwą strefę, zanim pojawi się regeneracja, a następnie zwiększają efekt hamowania wraz z mocniejszym ściskaniem. Inne łączą hamowanie elektryczne z mechanicznym bardziej gwałtownie, dlatego jeden rower może wydawać się kontrolowany, a inny niezdarny.

Sprzęt musi być na to przygotowany.

Funkcja działa tylko wtedy, gdy rower jest do niej przystosowany. Regeneracja wymaga silnika, który może być napędzany wstecz, kontrolera akceptującego sygnał regeneracji oraz układu napędowego bez wolnobiegu między kołem a silnikiem. Jeśli którejś z tych części brakuje, prąd nie ma gdzie popłynąć we właściwym kierunku.

Dlatego pomysł brzmi uniwersalnie, ale taki nie jest. Rower musi być zaprojektowany z myślą o regeneracji od samego początku lub przerobiony z odpowiednimi częściami. Sam ekran wyświetlacza lub zmiana oprogramowania nie zmienią układu mechanicznego. Dla kontekstu żywotności baterii zobacz porady dotyczące żywotności i pielęgnacji baterii roweru elektrycznego, ponieważ sposób ładowania i przechowywania baterii wpływa na to, jak odczuwalna jest regeneracja z czasem.

Dla dojeżdżającego do pracy regeneracja to mniej kwestia darmowych kilometrów, a bardziej kontrola.

Podczas codziennej jazdy regeneracja ma największe znaczenie, gdy trasa daje silnikowi coś do pracy. Długie zjazdy, częste hamowanie i ruch stop-start dają systemowi więcej okazji do odzyskiwania energii i zmniejszenia zużycia hamulców. Na płaskich trasach jest mniej ruchu do odzyskania.

To jest ta część, która ginie w szumie. regeneracyjne hamowanie w rowerze elektrycznym to przede wszystkim narzędzie do kontroli, a dopiero potem narzędzie do odzyskiwania energii. Może sprawić, że zjazd będzie spokojniejszy i zmniejszyć częstotliwość korzystania z klocków hamulcowych, ale wielkość korzyści zależy od terenu, zmian prędkości i rodzaju silnika pod ramą.

Ile energii odzyskujesz w rzeczywistych warunkach

Liczby to miejsce, gdzie zwykle kończy się hype. W kontrolowanych testach jedno badanie odzysku energii z hamowania w e-rowerze podało 30,9% efektywności, z 792 Wh odzyskanymi i zużyciem netto energii zmniejszonym z 2 516 Wh do 1 724 Wh. To znaczący wynik, ale pochodził z korzystnych warunków testowych, a nie zwykłego płaskiego dojazdu. Źródło jest przydatne, ponieważ pokazuje maksimum, a nie średnią dzienną. Dla kontekstu dotyczącego wielkości baterii i znaczenia tych watogodzin w szerszej dyskusji o pojazdach, przydatna jest lektura wprowadzająca o pojemności i zasięgu baterii EV.

Dane z laboratorium i z ulicy to nie to samo

Artykuł inżynierski z 2015 roku wykazał odzysk energii w zakresie od 6% do 14% w zależności od warunków jazdy i nachylenia ulicy, przy czym jeden test w mieście Ruse zmierzył 5,5% na dystansie 215 km. Ten sam artykuł opisał zjazd z prędkością 25 km/h przez 60 sekund na nachyleniu 420 m, który zregenerował około 0,17 Ah do baterii o pojemności 9 Ah. To przypomnienie, że nachylenie, prędkość i jazda stop-and-go mają znacznie większe znaczenie niż slogany. Artykuł jest tutaj.

Inny artykuł inżynierski podał efektywność odzysku energii z hamowania na poziomie 25,7% w chińskich warunkach jazdy, 22,9% w europejskich warunkach ECE oraz 19,0% w japońskim cyklu 10.15, a także wynik testu 28,4% przy prądzie sterującym 20 A. Wyniki pochodziły z kontrolowanych testów, ale potwierdzają ten sam wniosek. Odzysk energii może być znaczny, gdy warunki i trasa są sprzyjające. Artykuł jest dostępny tutaj.

Praktyczne wnioski są proste. Jazda po płaskim i równym terenie daje niewiele do odzyskania. Trasy pagórkowate i jazda z częstym zatrzymywaniem dają rekuperacji więcej okazji do działania. Dojeżdżający do pracy, którzy zjeżdżają ze wzniesień lub zwalniają przed światłami, zauważą większe korzyści niż ktoś jadący po płaskiej ścieżce rowerowej.

Nawyki dotyczące baterii również wpływają na to, jak użyteczna jest rekuperacja z czasem. Jeśli bateria jest już prawie rozładowana lub jeśli nawyki ładowania i przechowywania są złe, dodatkowa odzyskana energia niewiele zmieni podczas jazdy. Przydatną lekturą towarzyszącą jest to źródło o bateriach do e-rowerów, które odpowiada na to samo pytanie od strony baterii. Wybór silnika też ma znaczenie, więc rowerzyści porównujący sprzęt napędowy mogą również chcieć przeczytać o najlepszym typie silnika do narzędzi elektrycznych, ponieważ konstrukcje szczotkowe i bezszczotkowe pomagają wyjaśnić, dlaczego niektóre silniki cofają napęd płynnie, a inne nie.

Typy silników wspierające rekuperację i te, które jej nie obsługują

Kompatybilność to miejsce, gdzie wielu rowerzystów się potyka. Hamowanie regeneracyjne zależy od układu silnika, więc pierwsze pytanie nie brzmi, czy rower ma rekuperację w ogóle, ale czy konkretny silnik może wysyłać energię z powrotem przez kontroler. Silniki piasty bezpośredniej to jasne tak, silniki piasty z przekładnią zwykle nie, a systemy środkowe prawie zawsze są w kolumnie nie.

Dlaczego piasty bezpośrednie są najczystszym rozwiązaniem

Silnik piasty bezpośredni nie używa wewnętrznego sprzęgła, które odłącza koło od silnika. To ma znaczenie, ponieważ rekuperacja wymaga tego mechanicznego połączenia. Gdy koło obraca silnik podczas hamowania, kontroler może skierować część tego ruchu z powrotem do prądu ładowania. EBikes.ca wyjaśnia, że rekuperacja jest dostępna zasadniczo w silnikach piasty bezpośredniej i tylko w niektórych piastach z przekładnią, jeśli nie mają wolnobiegu. Zobacz ich przegląd rekuperacji tutaj.

Piasty z przekładnią zazwyczaj mają sprzęgło wolnobiegu. Ten projekt pomaga podczas pedałowania lub jazdy z prędkością, ponieważ zmniejsza opory, ale także przerywa połączenie potrzebne do rekuperacji. Silniki środkowe znajdują się w innej części układu napędowego, a ich układ łańcucha i sprzęgła zwykle uniemożliwia im cofanie napędu w sposób wymagany przez rekuperację.

Co naprawdę oznacza modernizacja

Jeśli rower nie został zaprojektowany do rekuperacji, ustawienie w menu zwykle nie doda jej później. Potrzebujesz odpowiedniego silnika i kontrolera, który akceptuje wejście do rekuperacji. Kontroler może zrobić tylko tyle, jeśli układ silnika nie może wysyłać energii z powrotem.

Jeśli sprzedawca mówi „prawdopodobnie można to włączyć później”, zapytaj, czy silnik jest bezpośredni, czy ma wolnobieg oraz czy kontroler ma wejście do rekuperacji. Jeśli odpowiedzi nie są jasne, załóż, że nie.

Dla czytelników porównujących rodziny silników szerzej, ten przegląd dobrze współgra z typami silników rowerów elektrycznych. A jeśli chcesz prostego mechanicznego porównania z innej dziedziny, najlepszy typ silnika do elektronarzędzi pokazuje te same podstawowe kompromisy między kontrolą, wydajnością i tym, jak bezpośrednio silnik łączy się z obciążeniem.

Technika jazdy, aby maksymalnie wykorzystać hamowanie regeneracyjne

Kierowcy często hamują zbyt mocno lub zbyt mało korzystają z regeneracji, ponieważ odczucie dźwigni jest nieznane. Przydatnym nawykiem jest najpierw delikatne ściskanie, a potem pozwolenie systemowi na stopniowe zwiększanie siły hamowania. Na długim zjeździe daje to płynniejszą kontrolę i unika zatrzymań i ruszeń, które marnują impet.

Używaj hamowania regeneracyjnego jak ogranicznika prędkości, a nie hamowania awaryjnego

Jeśli droga jest mokra, nierówna lub zatłoczona, łącz hamowanie regeneracyjne z hamulcami mechanicznymi, zamiast polegać tylko na regeneracji. Regeneracja pomaga w zwalnianiu, ale hamulce mechaniczne nadal dają ostateczną kontrolę, zwłaszcza gdy trzeba szybko się zatrzymać lub zakończyć zatrzymanie przy bardzo niskiej prędkości. To normalne, że przy niskiej prędkości hamowanie regeneracyjne słabnie, to nie wada.

Poziom naładowania baterii też ma znaczenie. Jedna z demonstracji technicznych wskazuje, że hamowanie regeneracyjne zwykle nie działa, gdy bateria jest w pełni naładowana, ponieważ mogłoby to przeładować i uszkodzić baterię, a działa prawidłowo, gdy bateria jest naładowana w około 80% do 90%. Ten górny zakres naładowania łatwo przeoczyć, ale wyjaśnia, dlaczego rower może inaczej się zachowywać po pełnym doładowaniu. Demonstrację można zobaczyć tutaj.

Jak wygląda dobra technika

Na wzniesieniu najlepszym rozwiązaniem jest zwykle delikatne hamowanie na początku, zamiast czekania, aż prędkość zbyt mocno wzrośnie. Utrzymuje to kontroler w użytecznym zakresie i daje rowerowi czas na przekształcenie większej części energii zjazdu zamiast wyrzucania jej całej w postaci ciepła w ostatniej chwili. Gdy kontroler ogranicza moc przy pełnej baterii, to wybór bezpieczeństwa, a nie awaria.

Kierowca, który dobrze zarządza hamowaniem regeneracyjnym, nie dąży do najsilniejszego hamowania. Celuje w najdłuższe użyteczne hamowanie.

Podstawowa fizyka jest na tyle prosta, że można ją zapamiętać. Silnik podczas hamowania zmienia się w generator, a ruch roweru zamienia się w energię elektryczną zamiast ciepła. Wiele źródeł technicznych opisuje tę konwersję bezpośrednio, w tym jasne wyjaśnienie w tym filmie o przejściu silnika w generator.

Rzeczywiste korzyści i uczciwe ograniczenia

Największym błędem jest traktowanie hamowania regeneracyjnego jak cudu baterii. To nie to. To funkcja hamowania z wbudowanym odzyskiem energii, a użyteczne zyski są zwykle mniejsze, niż się spodziewają ludzie. Korzyści to płynniejsza kontrola zjazdu, mniejsze nagrzewanie się układu hamulcowego oraz mniejsze zużycie klocków hamulcowych w ruchu miejskim.

Co sprawia, że warto ją mieć

Na odpowiedniej trasie rekuperacja dodaje spokojne, kontrolowane odczucie podczas zjazdów. Oznacza też mniej użycia hamulców mechanicznych, co może zmniejszyć konserwację klocków i dać większą pewność na długich podjazdach. Rowerzyści spędzający dużo czasu w miejskim ruchu stop-and-go zwykle zauważają tę korzyść szybciej niż wzrost zasięgu baterii.

Zasięg się poprawia, ale umiarkowanie. Niezależne testy wskazują na wzrost o 5% do 10% w sprzyjających warunkach, podczas gdy niektóre relacje z rzeczywistości mówią o około 1% na zjeździe lub tylko niewielkim doładowaniu podczas normalnej jazdy. Te dane zgadzają się z powyższymi badaniami i prostym faktem, że rowery mają niewiele energii kinetycznej do odzyskania w porównaniu z większymi pojazdami.

Gdzie zawodzi

Rekuperacja dodaje złożoności i często zwiększa wagę, zwłaszcza w rowerach z piastami bezpośredniego napędu. Ma też niewielkie znaczenie na płaskich trasach, gdzie jazda jest stała. Gdy prędkość spada, użyteczność rekuperacji szybko maleje, dlatego mechaniczne hamulce nadal zatrzymują rower.

Jest jeszcze jeden praktyczny limit: nie każdy e-rower ją obsługuje, a nie każdy rowerzysta chce takiego odczucia. Niektórzy wolą prostotę tradycyjnego układu hamulcowego i większą baterię. To racjonalny wybór, a nie zmarnowana szansa.

Dla dojeżdżających w Wielkiej Brytanii lub UE decyzja zwykle zależy od terenu, a nie ideologii. Jeśli na trasie są wzgórza i częste zatrzymania, rekuperacja się opłaca. Jeśli nie, traktuj ją jako miły dodatek, a nie priorytet przy zakupie.

Podstawy rozwiązywania problemów i konserwacji

Gdy rekuperacja nagle przestaje działać, problem jest zwykle prosty. Najpierw sprawdź stan baterii, potem sygnał hamulca, a następnie kontroler i złącza. Pełna bateria może z założenia wyłączyć rekuperację, a źle ustawiony przełącznik hamulca może sprawić, że kontroler pomyśli, że wcale nie prosisz o hamowanie.

Krótka lista kontrolna, która oszczędza czas

• Akumulator prawie pełny: rekuperacja może być ograniczona lub wyłączona, aby chronić baterię.
• Wyrównanie przełącznika hamulca: jeśli czujnik dźwigni nie działa, kontroler nie przejdzie w tryb rekuperacji.
• Wyłączenie temperatury kontrolera: niektóre systemy ograniczają wsparcie hamowania, jeśli kontroler się przegrzeje.
• Poluzowane złącze fazy lub sygnału: słabe połączenie może powodować przerywaną pracę rekuperacji.

Zużycie mechaniczne nadal ma znaczenie, nawet przy rekuperacji. Klocki i tarcze hamulcowe wymagają kontroli, ponieważ rekuperacja nie zastępuje układu hamulcowego, lecz współdzieli z nim zadanie. Przed zimowymi przejażdżkami sprawdź, czy nie ma zanieczyszczeń od soli drogowej i piasku, ponieważ rekuperacja może sprawiać wrażenie, że rower działa dobrze, podczas gdy podzespoły nadal się zużywają.

Na pytania dotyczące napraw wykraczające poza układ hamulcowy, ten przewodnik po naprawie e-rowerów jest rozsądną lekturą uzupełniającą.

Nie myl zmiany wyświetlacza z naprawą sprzętową

Aktualizacja oprogramowania lub nowy wyświetlacz nie dodadzą regeneracji do roweru, który nie może się cofać. Jeśli silnik kręci się swobodnie lub kontroler nie ma wejścia regeneracyjnego, praktyczne rozwiązania to wymiana silnika, wymiana kontrolera lub zaakceptowanie obecnego zestawu. W tym momencie rozmowa ze sprzedawcą jest ważniejsza niż menu ustawień.

Czy hamowanie regeneracyjne jest warte twojej codziennej jazdy

Zacznij od swojej trasy, a potem dopasuj do niej technologię. Silnik obsługujący regenerację ma sens w rowerze, który często wspina się, zjeżdża lub zatrzymuje. Na płaskiej trasie z niewielką liczbą zwolnień odzysk energii może być tak mały, że trudno go zauważyć na co dzień.

Najlepszym sposobem oceny jest zapytanie, czego oczekujesz od systemu. Jeśli chcesz trochę dodatkowego zasięgu na pagórkowatej trasie, regeneracja może się opłacić. Jeśli chcesz mniejsze zużycie hamulców na długich zjazdach, też może pomóc. Jeśli natomiast licysz, że zamieni zwykły dojazd w znacznie dłuższą trasę, wtedy oczekiwania powinny być realistyczne.

Typ silnika jest równie ważny jak teren. Kompatybilny silnik bezpośredni może korzystać z hamowania regeneracyjnego, podczas gdy wiele silników z przekładnią i innych systemów nie może. Oznacza to, że dwa rowery wyglądające podobnie na wystawie mogą zachowywać się bardzo różnie podczas hamowania na zjeździe lub przy czerwonym świetle.

Sama trasa daje najjaśniejszą wskazówkę. Jeździec, który wspina się po jednej stronie miasta i zjeżdża po drugiej, ma więcej okazji do odzyskania energii niż ktoś na płaskiej, równej trasie. Jazda w mieście z częstym zatrzymywaniem się i ruszaniem również daje regeneracji więcej możliwości działania, choć korzyść nadal zależy od kontrolera, baterii i ustawienia roweru.

Sprawdź w instrukcji obsługi typ silnika, zapytaj sprzedawcę, czy kontroler obsługuje wejście regeneracyjne, i dokładnie przyjrzyj się lokalnemu terenowi oraz wzorcowi dojazdu. Te trzy kontrole powiedzą ci, czy regeneracja jest dla ciebie istotną funkcją, czy tylko pozycją w specyfikacji, która brzmi lepiej niż działa.

Jeśli rower już pasuje do twojej trasy, regeneracja jest przydatnym narzędziem. Jeśli rower nie jest odpowiedni do trasy, regeneracja tego nie naprawi i nie powinna być powodem wyboru zestawu.

Jeśli chcesz prostą pomoc w wyborze zestawu e-roweru dopasowanego do rzeczywistej jazdy, Punk Ride LLC oferuje elektryczne rowery dla dojeżdżających, którzy cenią praktyczność tak samo jak styl. Odwiedź Punk Ride LLC, aby porównać opcje, zadać właściwe pytania dotyczące kompatybilności i znaleźć rower dopasowany do twojej trasy, zamiast podążać za modą.