[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

RU140485U1 - ELECTRIC DRIVE FOR BIKE - Google Patents

ELECTRIC DRIVE FOR BIKE Download PDF

Info

Publication number
RU140485U1
RU140485U1 RU2013154856/11U RU2013154856U RU140485U1 RU 140485 U1 RU140485 U1 RU 140485U1 RU 2013154856/11 U RU2013154856/11 U RU 2013154856/11U RU 2013154856 U RU2013154856 U RU 2013154856U RU 140485 U1 RU140485 U1 RU 140485U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
drive
bicycle
additional
electric
planetary gear
Prior art date
Application number
RU2013154856/11U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Андрей Викторович Гончаров
Original Assignee
Андрей Викторович Гончаров
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Андрей Викторович Гончаров filed Critical Андрей Викторович Гончаров
Priority to RU2013154856/11U priority Critical patent/RU140485U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU140485U1 publication Critical patent/RU140485U1/en

Links

Images

Landscapes

  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)

Abstract

Электропривод для велосипеда, служащий для передачи крутящего момента на ведущее колесо велосипеда и включающий электродвигатель с выходным валом, аккумулятор и блок управления, отличающийся тем, что он снабжен планетарным редуктором с входным валом и выходным валом, дополнительной принимающей звездочкой и дополнительной цепью с натяжителем, выходной вал электродвигателя соединен со входным валом планетарного редуктора посредством зубчато-ременной передачи, а на выходном валу планетарного редуктора последовательно установлены обгонная муфта и передающая звездочка для снятия с выходного вала планетарного редуктора крутящего момента и передачи его на дополнительную принимающую звездочку ведущего колеса велосипеда посредством дополнительной цепи, которой соединены передающая звездочка и дополнительная принимающая звездочка, причем электродвигатель, планетарный редуктор и блок управления образуют приводной блок электропривода и установлены в одном корпусе, а дополнительная цепь установлена с возможностью натяжения посредством натяжителя.An electric drive for a bicycle, which serves to transmit torque to the driving wheel of the bicycle and includes an electric motor with an output shaft, a battery and a control unit, characterized in that it is equipped with a planetary gearbox with an input shaft and an output shaft, an additional receiving sprocket and an additional chain with a tensioner, an output the electric motor shaft is connected to the input shaft of the planetary gear via a belt drive, and on the output shaft of the planetary gear are sequentially mounted This coupling and the transmission sprocket for removing the torque from the output shaft of the planetary gear reducer and transmitting it to the additional receiving sprocket of the driving wheel of the bicycle by means of an additional chain connecting the transmission sprocket and the additional receiving sprocket, the electric motor, planetary gear and the control unit forming a drive unit for electric drive and installed in one housing, and an additional circuit is installed with the possibility of tension by a tensioner.

Description

Полезная модель относится к наземным транспортным средствам, а именно, к приводам колесных транспортных средств и может быть использована в качестве электрического привода, например, велосипеда, мопеда, инвалидных колясок и подобных транспортных средств.The utility model relates to land vehicles, namely, wheel drive vehicles and can be used as an electric drive, for example, a bicycle, moped, wheelchairs and similar vehicles.

Главным препятствием на пути создания эффективного электропривода для транспортных средств является отсутствие аккумуляторных батарей, обладающих достаточной емкостью при малых габаритах и приемлемой стоимости. Даже использование самых современных аккумуляторов, например, литий-ионных, пока не позволяет сконструировать электромобиль с удовлетворительным запасом хода. Разработка гибридных вариантов тоже проблематична - история с «е-мобилем» это подтвердила. Тем не менее, тема разработки электропривода является перспективной применительно к двухколесному транспорту и после нескольких месяцев проб и ошибок был изготовлен вполне жизнеспособный электропривод для самого обычного велосипеда.The main obstacle to the creation of an efficient electric drive for vehicles is the lack of batteries with sufficient capacity for small dimensions and reasonable cost. Even the use of the most modern batteries, for example, lithium-ion, does not yet allow the construction of an electric car with a satisfactory power reserve. The development of hybrid options is also problematic - the story with the "e-mobile" confirmed this. Nevertheless, the topic of developing an electric drive is promising in relation to two-wheeled transport, and after several months of trial and error, a completely viable electric drive was made for the most ordinary bicycle.

Известен электропривод для велосипеда по патенту Российской Федерации №2440268, кл. B62M 6/40, 2009 г., содержащий одну или несколько магнитоэлектрических машин, находящихся на одном валу или сцепленных через муфты, каждая из которых имеет кольцевой статор с постоянным магнитом, выполненным в виде отрезка полого тора со щелью П или С-образной формы в поперечном сечении, направленной в сторону изгиба, аксиально намагниченного и прикрепленного к внутренней поверхности статора, выполненного в виде полого цилиндра, закрытого основаниями и соединенного с валом через подшипники, ротор в виде массивного диска, жестко связанного с валом, на периферии которого на кронштейнах, свободно проходящих через щель постоянного магнита в его полость, крепятся один или два диаметрально противоположных электромагнита, концы обмоток которых соединяются через токоведущие кольца и коллекторы, находящиеся на плоскости ротора, и щетки, размещенные на основании статора, с источником питания, при этом длина дуги электромагнита равна длине дуги постоянного магнита, при которой электромагнит или оба электромагнита могли бы размещаться вне полости постоянного магнита, причем на соседних магнитоэлектрических машинах статоры с постоянными магнитами и роторы с электромагнитами должны быть сдвинуты на некоторый угол относительно друг друга.Known electric drive for a bicycle according to the patent of the Russian Federation No. 2440268, class. B62M 6/40, 2009, containing one or more magnetoelectric machines located on the same shaft or coupled through couplings, each of which has an annular stator with a permanent magnet made in the form of a segment of a hollow torus with a U or C-shaped slot in cross section directed towards the bend, axially magnetized and attached to the inner surface of the stator, made in the form of a hollow cylinder, closed by bases and connected to the shaft through bearings, a rotor in the form of a massive disk, rigidly connected to the shaft ohm, on the periphery of which one or two diametrically opposite electromagnets are mounted on brackets freely passing through the permanent magnet slot into its cavity, the ends of the windings of which are connected through current-carrying rings and collectors located on the rotor plane and brushes located on the base of the stator, with a power source, while the length of the arc of the electromagnet is equal to the length of the arc of a permanent magnet, in which the electromagnet or both electromagnets could be placed outside the cavity of the permanent magnet, and on neighboring In magnetoelectric machines, stators with permanent magnets and rotors with electromagnets must be shifted by a certain angle relative to each other.

Данный электропривод сам по себе имеет очень сложную конструкцию, а также размещение его на раме велосипеда трудоемко и создает значительные неудобства при эксплуатации велосипеда.This electric drive itself has a very complex structure, and also placing it on the frame of the bicycle is laborious and creates significant inconvenience in the operation of the bicycle.

Известен электропривод для велосипеда, описанный в патенте Российской Федерации №110360, кл. B62M 6/55, 2011 г., принятый заявителем за прототип.Known electric drive for a bicycle, described in the patent of the Russian Federation No. 110360, class. B62M 6/55, 2011, adopted by the applicant for the prototype.

Он содержит электродвигатель, блок управления и аккумулятор, электродвигатель закреплен внутри подседельной трубы рамы и имеет на выходном валу коническую зубчатую шестерню, ось мускульного привода имеет в средней части коническую зубчатую шестерню, входящую в зацепление с конической зубчатой шестерней выходного вала электродвигателя, ось мускульного привода закреплена с возможностью вращения внутри трубы мускульного привода перпендикулярно продольной оси подседельной трубы.It contains an electric motor, a control unit and a battery, the electric motor is fixed inside the seatpost of the frame and has a bevel gear on the output shaft, the axis of the muscular drive has a bevel gear in the middle part that engages with the bevel gear of the electric motor output shaft, the axis of the muscular drive is fixed with the possibility of rotation inside the pipe of the muscular drive perpendicular to the longitudinal axis of the seatpost.

Однако, такой привод трудоемок в изготовлении и монтаже на велосипеде. А основной недостаток заключается в том, что этот привод работает совместно с мускульным приводом, не разделен с ним, что создает большие неудобства при эксплуатации.However, such a drive is laborious to manufacture and mount on a bicycle. And the main disadvantage is that this drive works in conjunction with a muscular drive, is not shared with it, which creates great inconvenience during operation.

Технической задачей предлагаемой полезной модели является создание электропривода для велосипеда достаточно компактного, надежного, удобного для монтажа на велосипеде и работающего как независимо от мускульного привода, так и совместно с мускульным приводом, а при отключенном электроприводе движение велосипеда только за счет мускульного привода должно осуществляться без потерь мускульной энергии на преодоление сопротивления неработающего электропривода.The technical task of the proposed utility model is to create an electric drive for a bicycle compact enough, reliable, convenient for mounting on a bicycle and working both independently of the muscular drive and together with the muscular drive, and when the electric drive is disconnected, the bicycle should be driven only by the muscular drive without loss muscle energy to overcome the resistance of an inoperative electric drive.

Поставленная задача решается тем, что в предлагаемом решении электропривод снабжен планетарным редуктором с входным валом и выходным валом, дополнительной принимающей звездочкой и дополнительной цепью с натяжителем, выходной вал электродвигателя соединен со входным валом планетарного редуктора посредством зубчато-ременной передачи, а на выходном валу планетарного редуктора последовательно установлены обгонная муфта и передающая звездочка для снятия с выходного вала планетарного редуктора крутящего момента и передачи его на дополнительную принимающую звездочку ведущего колеса велосипеда посредством дополнительной цепи, которой соединены передающая звездочка и дополнительная принимающая звездочка, причем электродвигатель, планетарный редуктор и блок управления образуют приводной блок электропривода и установлены в одном корпусе, а дополнительная цепь установлена с возможностью натяжения посредством натяжителя.The problem is solved in that in the proposed solution, the electric drive is equipped with a planetary gear with an input shaft and an output shaft, an additional receiving sprocket and an additional chain with a tensioner, the output shaft of the electric motor is connected to the input shaft of the planetary gear via a belt drive, and on the output shaft of the planetary gear overrunning clutch and transmission sprocket are sequentially installed to remove the torque from the output shaft of the planetary gear reducer and transfer it to an additional itelnuyu host bicycle sprocket drive wheel through an additional chain sprocket which are connected a transmitting and receiving additional sprocket, the motor, planetary gearbox and a control unit constitute the actuator driving unit and installed in a single housing, and an additional circuit is arranged to tension by the tensioner.

Технический результат от использования предлагаемого электропривода для велосипеда заключается в том, что он имеет возможность работать как независимо от мускульного привода, а при отключенном электроприводе движение велосипеда только за счет мускульного привода должно осуществляться без потерь мускульной энергии на преодоление сопротивления неработающего электропривода.The technical result from the use of the proposed electric drive for a bicycle is that it has the ability to operate as independent of a muscular drive, and when the electric drive is disconnected, the bicycle should only be driven by a muscular drive without loss of muscular energy to overcome the resistance of an inoperative electric drive.

На фиг. 1 изображена кинематическая схема электропривода велосипеда;In FIG. 1 shows a kinematic diagram of a bicycle electric drive;

на фиг. 2 - размещение электропривода на раме велосипеда.in FIG. 2 - placement of an electric drive on a bicycle frame.

на фиг. 3 - изображен приводной блок электропривода электровелосипеда со стороны передающей звездочки и со стороны зубчато-ременной передачи.in FIG. 3 - shows the drive unit of the electric bicycle electric bike from the side of the transmitting sprocket and from the side of the gear-belt transmission.

Перед проектированием и реализацией проекта был проведен анализ имеющихся конструкций электровелосипедов, их преимуществ и недостатков. На основании этого были сформулированы требования к электровелосипеду с электроприводом, а именно:Before designing and implementing the project, an analysis was made of the existing designs of electric bikes, their advantages and disadvantages. Based on this, the requirements for an electric bike with an electric drive were formulated, namely:

- максимальная скорость движения должна соответствовать 25-35 км/час;- The maximum speed should correspond to 25-35 km / h;

- запас хода должен быть 25-40 км;- power reserve should be 25-40 km;

- должна быть возможность мускульного привода «помогать» электроприводу;- there should be the possibility of a muscular drive to “help” the electric drive;

- не должно быть дополнительной нагрузки при движении только при помощи мускульного привода, то есть необходимо осуществлять независимую работу электрического привода велосипеда и мускульного привода;- there should be no additional load when moving only with the help of a muscular drive, that is, it is necessary to carry out independent operation of the electric drive of the bicycle and the muscular drive;

- комплектование электропривода должно осуществляться легко доступными стандартными деталями.- completing the electric drive should be carried out with easily accessible standard parts.

Электропривод для велосипеда состоит из аккумулятора 1, приводного блока 2 с электродвигателем 3, планетарным редуктором 4 и блоком управления 5, дополнительной принимающей звездочки 6 и дополнительной цепи 7 с натяжителем 8. Электродвигатель 3, планетарный редуктор 4 и блок управления 5, которые образуют приводной блок 2, установлены в одном корпусе.The electric drive for a bicycle consists of a battery 1, a drive unit 2 with an electric motor 3, a planetary gear 4 and a control unit 5, an additional receiving sprocket 6 and an additional chain 7 with a tensioner 8. Electric motor 3, a planetary gear 4 and a control unit 5, which form the drive unit 2, installed in one housing.

Электродвигатель 3 выполнен с выходным валом 9, а планетарный редуктор 4 - со входным валом 10 и выходным валом 11.The electric motor 3 is made with an output shaft 9, and a planetary gear 4 with an input shaft 10 and an output shaft 11.

Выходной вал 9 электродвигателя 3 соединен со входным валом 10 планетарного редуктора 4 посредством зубчато-ременной передачи 12. А на выходном валу 11 планетарного редуктора 4 последовательно установлены обгонная муфта 13 и передающая звездочка 14 для снятия с выходного вала 11 планетарного редуктора 4 крутящего момента и передачи его на дополнительную принимающую звездочку 6 ведущего колеса 15 велосипеда посредством дополнительной цепи 7. Дополнительная цепь 7 установлена с возможностью натяжения посредством натяжителя 8, который установлен на корпусе приводного блока 2.The output shaft 9 of the electric motor 3 is connected to the input shaft 10 of the planetary gearbox 4 by means of a gear-belt transmission 12. And on the output shaft 11 of the planetary gearbox 4 there is a sequential overrunning clutch 13 and a transmission sprocket 14 for removing torque and transmission from the output shaft 11 of the planetary gearbox 4 it to an additional receiving sprocket 6 of the driving wheel 15 of the bicycle by means of an additional chain 7. The additional chain 7 is tensioned by means of a tensioner 8, which is installed on and the housing of the drive unit 2.

Приводной блок 2 электропривода представляет собой двухступенчатый редуктор, который позволяет получить требуемое передаточное число при сохранении приемлемого КПД трансмиссии.The drive unit 2 of the electric drive is a two-stage gearbox, which allows you to get the required gear ratio while maintaining an acceptable transmission efficiency.

Первая ступень двухступенчатого редуктора представлена в виде понижающей зубчато-ременной передачи 12, а вторая ступень представлена в виде планетарного редуктора 4.The first stage of the two-stage gearbox is presented in the form of a reduction gear-belt drive 12, and the second stage is presented in the form of a planetary gearbox 4.

Применение в качестве первой ступени двухступенчатого редуктора зубчато-ременной передачи 12 позволяет использовать в электроприводе высокооборотный двигатель и одновременно снижать обороты, габариты и массу электропривода по сравнению с использованием низкооборотного двигателя. Кроме того, применение зубчато-ременной передачи 12 снижает обороты входного вала 10 второй ступени, выполненной на основе планетарного редуктора 4. При этом снижение оборотов входного вала 10 второй ступени позволяет снизить шум планетарной передачи.The use of a gear-belt drive 12 as a first stage of a two-stage gearbox makes it possible to use a high-speed engine in an electric drive and at the same time reduce the speed, dimensions and weight of the electric drive compared to using a low-speed engine. In addition, the use of a gear-belt drive 12 reduces the speed of the input shaft 10 of the second stage, made on the basis of the planetary gear 4. At the same time, reducing the speed of the input shaft 10 of the second stage allows to reduce the noise of the planetary gear.

Дополнительная цепь 7, соединяющая передающую звездочку 14 планетарного редуктора 4 с дополнительной принимающей звездочкой 6 ведущего колеса 15, также дополнительно снижает частоту вращения ведущего колеса 15 по сравнению с выходным валом 11 планетарного редуктора 4. А натяжитель 8 исключает провисание дополнительной цепи 7 при вытягивании и позволяет при установке не применять дополнительных механизмов регулирования натяжения.The additional chain 7 connecting the transmitting sprocket 14 of the planetary gear 4 with the additional receiving sprocket 6 of the driving wheel 15 also further reduces the rotation speed of the driving wheel 15 compared to the output shaft 11 of the planetary gear 4. And the tensioner 8 eliminates the sagging of the additional chain 7 when pulling and allows When installing, do not use additional tension control mechanisms.

Электропривод для велосипеда работает следующим образом.The electric drive for a bicycle operates as follows.

При включении электропривода первым в работу включается электродвигатель 3, выходной вал 9 которого, вращаясь, приводит в движение зубчато-ременную передачу 12. Зубчато-ременная передача 12, в свою очередь, вращает входной вал 10 планетарного редуктора 4. Посредством этого вращение передается на выходной вал 11 планетарного редуктора 4 и на установленные на нем обгонную муфту 13 и передающую звездочку 14. При работающем электродвигателе 3 обгонная муфта 13 выключена, то есть находится в зацеплении с передающей звездочкой 14. Передающая звездочка 14 посредством установленной на ней дополнительной цепи 7 передает крутящий момент на дополнительную принимающую звездочку 6 ведущего колеса 15. Велосипед движется как электрический, при этом велосипедисту нет надобности крутить педали, то есть электропривод работает независимо от мускульного привода. А в определенных ситуациях, например, при движении велосипеда в гору, при работающем электроприводе, использование мускульного привода облегчает работу электропривода и снижает его нагрузки.When the electric drive is turned on, the electric motor 3 is first turned on, the output shaft 9 of which rotates the gear-belt gear 12. The gear-belt gear 12, in turn, rotates the input shaft 10 of the planetary gear 4. Through this, the rotation is transmitted to the output the shaft 11 of the planetary gearbox 4 and the overrunning clutch 13 and the transmission sprocket mounted on it 14. When the motor 3 is running, the overrunning clutch 13 is turned off, that is, it is engaged with the transmission sprocket 14. The transmission sprocket 14 osredstvom installed thereon additional circuit 7 transmits torque to the additional receiving sprocket 15. The drive wheel 6 moves as electric bicycle, the cyclist need not pedaling, i.e. the actuator operates independently of the muscle actuator. And in certain situations, for example, when a bicycle moves uphill, with a working drive, the use of a muscular drive facilitates the operation of the drive and reduces its load.

При отключении электрического привода электровелосипед работает как обычный, только от мускульного привода без потерь мускульной энергии на преодоление сопротивления неработающего привода за счет использования обгонной муфты 13 в приводе.When the electric drive is disconnected, the electric bike works as usual, only from the muscular drive without loss of muscular energy to overcome the resistance of the idle drive due to the use of overrunning clutch 13 in the drive.

Первый опыт проведенных испытаний показал максимальный крутящий момент на ведущем колесе, который составил 24 Н. м, а максимальная частота его вращения - 133 об/мин при напряжении питания 12 В. Это соответствует 16 км/час, что значительно ниже требуемого значенияThe first experience of the tests showed the maximum torque on the drive wheel, which was 24 N. m, and the maximum frequency of its rotation - 133 rpm at a supply voltage of 12 V. This corresponds to 16 km / h, which is significantly lower than the required value

Для увеличения частоты вращения электродвигателя было решено использовать повышенное напряжение питания - 24 В. Такое решение позволяет поднять частоту вращения и, соответственно, скорость электровелосипеда до 32 км/ч, но при этом пусковой и рабочий токи могут превышать предельно допустимые значения для данного электродвигателя. Для решения этой проблемы был разработан контроллер обеспечивающий стабилизацию тока электродвигателя на допустимом уровне. Также контроллер обеспечивает дополнительные функции - регулировку скорости пользователем, отслеживание текущего напряжения аккумулятора, его защиту от критического разряда, индикацию режимов работы и др.To increase the rotational speed of the electric motor, it was decided to use an increased supply voltage of 24 V. This solution allows to increase the rotational speed and, accordingly, the speed of the electric bike to 32 km / h, but at the same time the starting and operating currents can exceed the maximum permissible values for this electric motor. To solve this problem, a controller was developed that provides stabilization of the motor current at an acceptable level. The controller also provides additional functions - adjusting the speed by the user, monitoring the current battery voltage, protecting it from critical discharge, indicating operating modes, etc.

Управление электродвигателем основано на широтно-импульсном методе регулирования (ШИМ). Частота ШИМ, в данном случае, составляет 16 кГц, что, во-первых, обеспечивает режим непрерывных токов электродвигателя; во-вторых, снижает шум электропривода за счет ухода частоты коммутации за пределы слышимого диапазона. Сигнал ШИМ, формируемый контроллером, поступает на вход драйвера силового ключа, который, в свою очередь, управляет затвором силового полевого транзистора. Длительность импульса ШИМ зависит от положения регулятора газа (задается пользователем) и от текущего значения тока, протекающего через двигатель. Режим стабилизации тока электродвигателя основан на отслеживании текущего значения тока, протекающего через электродвигатель и открытый силовой транзистор (транзистор открывается периодически с частотой ШИМ). При достижении током максимального заданного значения силовой транзистор закрывается до следующего импульса ШИМ. Максимальное значение тока электродвигателя задается программно и может быть изменено в зависимости от типа применяемого электродвигателя или других факторов.Motor control is based on a pulse-width method of regulation (PWM). The PWM frequency, in this case, is 16 kHz, which, firstly, provides a continuous current mode of the electric motor; secondly, it reduces the noise of the electric drive due to the departure of the switching frequency beyond the audible range. The PWM signal generated by the controller is input to the driver of the power switch, which, in turn, controls the gate of the power field-effect transistor. The pulse width of the PWM depends on the position of the gas regulator (set by the user) and on the current value of the current flowing through the motor. The motor current stabilization mode is based on tracking the current value of the current flowing through the motor and an open power transistor (the transistor opens periodically with a PWM frequency). When the current reaches the maximum set value, the power transistor closes until the next PWM pulse. The maximum value of the motor current is set programmatically and can be changed depending on the type of motor used or other factors.

Способ стабилизации тока электродвигателя позволяет заметно снизить расход энергии, а также предотвратить перегрев электродвигателя. Такой способ способствует увеличению запаса хода при неизменной емкости аккумуляторов по сравнению с аналогами. Все вышеизложенное реализовано в виде отдельного блока электропривода, показанного на фиг. 3.The method of stabilizing the current of the motor can significantly reduce energy consumption, as well as prevent overheating of the motor. This method helps to increase the power reserve with a constant battery capacity in comparison with analogues. All of the foregoing is implemented as a separate electric drive unit, shown in FIG. 3.

В процессе проектирования рассматривалась возможность и необходимость рекуперации энергии при спуске с горок или при торможении. Многие производители электроприводов для велосипедов рекламируют наличие такого режима, который, якобы, позволяет подзарядить батареи при спусках или даже зарядить их силой велосипедиста во время движения только при помощи педалей. В предложенной конструкции система рекуперации не предусмотрена. Такое решение обусловлено следующими расчетами.During the design process, the possibility and necessity of energy recovery during descent from the hills or during braking was considered. Many manufacturers of electric drives for bicycles advertise the existence of such a regime, which, allegedly, allows you to recharge the batteries during descents or even charge them with the strength of the cyclist while driving only with the help of pedals. In the proposed design, a recovery system is not provided. This decision is due to the following calculations.

Предположим, что для движения по прямой со скоростью 20 км/ч электропривод потребляет 4 А при напряжении питания 36 В (данные мотор-колеса). В этом режиме велосипед проедет 1 км за 3 минуты, т.е. за 180 секунд.Suppose that to drive in a straight line at a speed of 20 km / h, the electric drive consumes 4 A at a supply voltage of 36 V (motor-wheel data). In this mode, the bike will travel 1 km in 3 minutes, i.e. in 180 seconds.

При этом электроприводом будет израсходовано энергииIn this case, the drive will use up energy

4 А·36 В·80 с=25920 Дж.4 A · 36 V · 80 s = 25920 J.

Рассчитаем минимальную высоту горки, спуск с которой может дать такую энергию. При этом примем вес велосипеда с велосипедистом 120 кг, а КПД для упрощения равным 1.We calculate the minimum height of the slide, the descent from which can give such energy. In this case, we take the weight of a bicycle with a cyclist 120 kg, and the efficiency for simplification is equal to 1.

Потенциальная энергия, которую планируется преобразовать в электрическую и сохранить в аккумуляторе, определяется произведением массы на ускорение свободного падения и на высоту горкиThe potential energy, which is planned to be converted into electrical energy and stored in the battery, is determined by the product of the mass and the acceleration of gravity and the height of the hill

A=m·g·hA = m g

Требуемая для нашего примера высота горки:The slide height required for our example:

Figure 00000002
Figure 00000002

На деле КПД не превышает 50%, что связано с механическими потерями генератора и электрическими потерями при заряде аккумулятора. Поэтому требуемая горка «вырастает» до 40…50 м. И это только для того, чтобы проехать 1 км по прямой. Соответственно, попытки зарядить аккумулятор с помощью педалей при езде по прямой превратятся в очень упорную тренировку. Да и такие перепады высот характерны только для горных местностей, а там уже нужно делать упор на тяговые характеристики электропривода.In fact, the efficiency does not exceed 50%, which is associated with mechanical losses of the generator and electrical losses when charging the battery. Therefore, the required slide "grows" to 40 ... 50 m. And this is only to drive 1 km in a straight line. Accordingly, attempts to charge the battery with the pedals while driving in a straight line will turn into a very hard training. Yes, and such elevation changes are characteristic only for mountainous areas, and there it is already necessary to focus on the traction characteristics of the electric drive.

При использовании рекуперативного торможения ситуация с зарядом принципиально не меняется. Для массы велосипеда с велосипедистом 120 кг и скорости, с которой началось торможениеWhen using regenerative braking, the situation with the charge does not fundamentally change. For the mass of a bicycle with a cyclist 120 kg and the speed at which braking began

Figure 00000003
Figure 00000003

получаем кинетическую энергию в начале торможенияwe get kinetic energy at the beginning of braking

Figure 00000004
.
Figure 00000004
.

Этого даже на 1 км пробега не хватит. Поэтому и отказались от рекуперации энергии в пользу более легкого движения только при помощи педалей, когда аккумулятор уже разряжен. Для этого в системе предусмотрена обгонная муфта, которая позволяет передавать крутящий момент только от редуктора к колесу.This is not enough even for 1 km of run. Therefore, they refused to recover energy in favor of easier movement only with the help of pedals, when the battery is already discharged. For this, an overrunning clutch is provided in the system, which allows transmitting torque only from the gearbox to the wheel.

На испытаниях электровелосипед развивал скорость до 33 км/ч, при весе испытателей с велосипедом от 100 до 140 кг. Использовались свинцовые гелевые аккумуляторы суммарным напряжением 24 В и емкостью 17 Ач. Пробег на полностью заряженных аккумуляторах составил 30 км.In tests, the electric bike developed a speed of up to 33 km / h, with the weight of testers with a bicycle from 100 to 140 kg. We used lead gel batteries with a total voltage of 24 V and a capacity of 17 Ah. Mileage on fully charged batteries was 30 km.

Для увеличения пробега и снижения массы всей системы в дальнейшем планируется использовать LiFePo аккумуляторы емкостью 20 Ач. К сожалению, разрядная характеристика свинцовых аккумуляторов, используемых сейчас, не очень подходит для их применения в электротранспорте, даже в таком миниатюрном.In order to increase mileage and reduce the weight of the entire system, it is planned to use LiFePo batteries with a capacity of 20 Ah in the future. Unfortunately, the discharge characteristics of the lead batteries used now are not very suitable for their use in electric vehicles, even in such a miniature one.

Использование предлагаемого технического решения позволило создать электропривод для велосипеда достаточно компактный, надежный, удобный для монтажа на велосипеде и работающий как независимо от мускульного привода, так и совместно с ним. А также удалость добиться свободного движения при неработающем электроприводе только от мускульного привода без потерь мускульной энергии за счет использования обгонной муфты в приводе, поэтому нет необходимости тратить мускульную энергию на преодоление сопротивления неработающего электропривода.Using the proposed technical solution, it was possible to create an electric drive for a bicycle compact enough, reliable, convenient for mounting on a bicycle and working both independently of a muscular drive and together with it. And also the remoteness to achieve free movement with an inoperative electric drive only from a muscular drive without loss of muscular energy due to the use of an overrunning clutch in the drive, so there is no need to spend muscular energy to overcome the resistance of an inoperative electric drive.

Claims (1)

Электропривод для велосипеда, служащий для передачи крутящего момента на ведущее колесо велосипеда и включающий электродвигатель с выходным валом, аккумулятор и блок управления, отличающийся тем, что он снабжен планетарным редуктором с входным валом и выходным валом, дополнительной принимающей звездочкой и дополнительной цепью с натяжителем, выходной вал электродвигателя соединен со входным валом планетарного редуктора посредством зубчато-ременной передачи, а на выходном валу планетарного редуктора последовательно установлены обгонная муфта и передающая звездочка для снятия с выходного вала планетарного редуктора крутящего момента и передачи его на дополнительную принимающую звездочку ведущего колеса велосипеда посредством дополнительной цепи, которой соединены передающая звездочка и дополнительная принимающая звездочка, причем электродвигатель, планетарный редуктор и блок управления образуют приводной блок электропривода и установлены в одном корпусе, а дополнительная цепь установлена с возможностью натяжения посредством натяжителя.
Figure 00000001
An electric drive for a bicycle, which serves to transmit torque to the driving wheel of the bicycle and includes an electric motor with an output shaft, a battery and a control unit, characterized in that it is equipped with a planetary gearbox with an input shaft and an output shaft, an additional receiving sprocket and an additional chain with a tensioner, an output the motor shaft is connected to the input shaft of the planetary gear via a belt drive, and on the output shaft of the planetary gear are sequentially mounted This coupling and the transmission sprocket for removing the torque from the output shaft of the planetary gear reducer and transmitting it to the additional receiving sprocket of the driving wheel of the bicycle by means of an additional chain connecting the transmission sprocket and the additional receiving sprocket, the electric motor, planetary gear and the control unit forming a drive unit for electric drive and installed in one housing, and an additional circuit is installed with the possibility of tension by a tensioner.
Figure 00000001
RU2013154856/11U 2013-12-10 2013-12-10 ELECTRIC DRIVE FOR BIKE RU140485U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013154856/11U RU140485U1 (en) 2013-12-10 2013-12-10 ELECTRIC DRIVE FOR BIKE

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013154856/11U RU140485U1 (en) 2013-12-10 2013-12-10 ELECTRIC DRIVE FOR BIKE

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU140485U1 true RU140485U1 (en) 2014-05-10

Family

ID=50630177

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013154856/11U RU140485U1 (en) 2013-12-10 2013-12-10 ELECTRIC DRIVE FOR BIKE

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU140485U1 (en)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU179351U1 (en) * 2017-02-02 2018-05-10 Александр Николаевич Миронов Bicycle Motorization Device
RU2666086C1 (en) * 2017-09-12 2018-09-05 Андрей Александрович Романовский Additional bike drive, which is integrated with the multi-functional quick-release luggage rack
RU2666622C1 (en) * 2017-05-22 2018-09-11 Владимир Григорьевич Гончаров Motorized bicycle transmission (variants)
RU2681993C2 (en) * 2014-08-01 2019-03-14 ФОРД ГЛОУБАЛ ТЕКНОЛОДЖИЗ, ЭлЭлСи Electric bicycle
RU2684351C2 (en) * 2014-09-10 2019-04-08 ФОРД ГЛОУБАЛ ТЕКНОЛОДЖИЗ, ЭлЭлСи Battery box and electric bicycle
RU2698284C2 (en) * 2014-10-06 2019-08-23 ФОРД ГЛОУБАЛ ТЕКНОЛОДЖИЗ, ЭлЭлСи Vehicle and electric bicycle charge monitoring interface
RU196380U1 (en) * 2019-11-25 2020-02-26 Наталья Павловна Столбова MOTOR-WHEEL-POWER UNIT OF ATTRACTION
RU206430U1 (en) * 2021-01-21 2021-09-13 Акционерное общество "Электропривод" Electric actuator with electromechanical positioning of the output shaft
RU2757324C1 (en) * 2021-01-21 2021-10-13 Акционерное общество "Электропривод" Electric drive with electromechanical positioning of output shaft

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2681993C2 (en) * 2014-08-01 2019-03-14 ФОРД ГЛОУБАЛ ТЕКНОЛОДЖИЗ, ЭлЭлСи Electric bicycle
RU2683357C2 (en) * 2014-08-01 2019-03-28 ФОРД ГЛОУБАЛ ТЕКНОЛОДЖИЗ, ЭлЭлСи Bicycle and electric bicycle
RU2684351C2 (en) * 2014-09-10 2019-04-08 ФОРД ГЛОУБАЛ ТЕКНОЛОДЖИЗ, ЭлЭлСи Battery box and electric bicycle
RU2698284C2 (en) * 2014-10-06 2019-08-23 ФОРД ГЛОУБАЛ ТЕКНОЛОДЖИЗ, ЭлЭлСи Vehicle and electric bicycle charge monitoring interface
RU179351U1 (en) * 2017-02-02 2018-05-10 Александр Николаевич Миронов Bicycle Motorization Device
RU2666622C1 (en) * 2017-05-22 2018-09-11 Владимир Григорьевич Гончаров Motorized bicycle transmission (variants)
WO2018217126A1 (en) * 2017-05-22 2018-11-29 Владимир Григорьевич ГОНЧАРОВ Motorized bicycle transmission
CN111465552A (en) * 2017-05-22 2020-07-28 弗拉迪米尔·格里戈列维奇·冈查洛夫 Speed variator for electric bicycle
RU2666086C1 (en) * 2017-09-12 2018-09-05 Андрей Александрович Романовский Additional bike drive, which is integrated with the multi-functional quick-release luggage rack
RU196380U1 (en) * 2019-11-25 2020-02-26 Наталья Павловна Столбова MOTOR-WHEEL-POWER UNIT OF ATTRACTION
RU206430U1 (en) * 2021-01-21 2021-09-13 Акционерное общество "Электропривод" Electric actuator with electromechanical positioning of the output shaft
RU2757324C1 (en) * 2021-01-21 2021-10-13 Акционерное общество "Электропривод" Electric drive with electromechanical positioning of output shaft

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU140485U1 (en) ELECTRIC DRIVE FOR BIKE
US11873058B2 (en) Intelligent electric wheel hub
CN202201118U (en) Asynchronous line-transmission electric pedal carrier driven by manpower generated electricity
RU2592179C2 (en) Three-shaft hybrid transmission for motor vehicle and control method
EP2210807A1 (en) Magnetic levitation magneto-electric bicycle wheel hub
KR20100061429A (en) Electric vehicle equipped with self generation device
CN102530173A (en) Externally wheel-driving type multifunctional boosting bicycle
WO2007110874A1 (en) An electrically operated vehicle having a wind-operated battery charging system
CN108349401B (en) Energy harvesting power assist system and method for light vehicles
CN103600805B (en) The dynamic structure of novel assisted electric bicycle
RU140141U1 (en) ELECTRIC BIKES
CN203558185U (en) Novel power device of assistant electric bicycle
KR20110131002A (en) Electric bicycle
JP2002321680A (en) Operating device of power-assisted bicycle
CN102826188B (en) Electro-mechanical-transformation portable bicycle
CN200939837Y (en) Automatic compensation of electric energy device for electric moped and electric motor-cycle
CN201176121Y (en) Self-charging voltage-stabilizing oil and electricity motorcycle
CN103001389A (en) Middle-arranged motor used in electric bicycle
CN203071718U (en) Middle-arranged motor used in electric bicycle
CN209833373U (en) Simple and reliable electric vehicle range-extending power supply system and range-extending electric vehicle
CN202896775U (en) Journey-increasing type electro-tricycle
CN202186476U (en) Electric vehicle multi-gear variable-speed driving device with manpower driving mechanism
CN201179838Y (en) Electric motor cycle generator
Karthi et al. Design and fabrication of an electric bike
Ganesh et al. DESIGNING OF ELECTRIC VEHICLE WITH REGENERATIVE BRAKING SYSTEM.

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20161211