Nojapyöräfoorumi

Huomenta kaikille rakentajille. Nyt kun on olemassa jo autoja (Opel Ampera), joissa osittain on ideana, että moottori tuottaa sähköä, jolla sitten renkaita pyöritetään... Niin joku varmasti osaa sanoa suoraan onko sama edes teoriassa mahdollista polkupyörässä?

Tarkoitan nyt systeemiä, jossa polkeminen valjastetaan sähköksi, sitten sähkö ladataan akkuun ja akusta virta suoraan rengasta pyörittävälle sähkömoottorille tarpeen mukaan ilman vaihteita tai muita turhia hässäköitä.

Moisella konstruktiolla vältettäisiin ketjut, rattaat, vaihteet yms. härpäkkeet, joiden kanssa aina joutuu taistoamaan. Olisi vain poljinkammet, laturi, akku, sähkömoottori ja muutama sähköjohto näitä yhdistämässä. Sähkömoottorin toiminnan voisi virittää niin, että jos virtaa tulee akkuun, niin se myös antaa virtaa sähkömoottorille. Eli silloin kai polkupyöräksi voitaisiin vielä kutsua, ettei mene sähkömopon puolelle? Moottorin käyttämä virta voitaisiin säätää vaikka niin, että akun täyttyminen/tyhjentymien voisi olla välillä -10 - +10%. Eli jos haluat hulluna sotkea voisit ladata akkua ja päinvastoin, jos kevyemmin haluaa kulkea, niin akku vähitellen tyhjenee esim. kotilatauksen jälkeen. Ja tietysti, kun lisäisi vielä jarruvoiman talteenoton, niin siitäkin muutaman prosentin sähköä saisi. Ja aurinkokenno vielä kylkeen, niin avot!

Onko edes teoriassa mahdollista? Kertokaa oi viisaat!

Tällä systeemillä voisivat nojapyörien ja velomobiilien runkorakenteet muuttu varsin mielenkiitoisiksi, kun ei tarvitsisi miettiä millin tarkkoja ketjulinjastoja, rattaiden kokoja, vetävien renkaiden sijaintia, täydellisen suoria runkoja... yms. Eli täysi vapaus miettiä ergonomiaa, aerodynamiikkaa ja rakentamisen helppoutta.

On varmasti mahdollista.

250W riittää kohtuu painoisen pyörän kuljettamiseen pelkällä moottorilla. Käsittääkseni myös lain kirjain toteutuu jos tuon ajamisen aikana on poljettava, en muista että missään olisi sanottu että ketjut tms polkuvoimat pyöriin välittävät mekanismit ovat pakollisia. Kuitenkin avustetuille pyörille on tuo 25 km/h kattorajoitus säädetty, saattaapi jäädä laitteen huippunopeudeksi.

Varmaan systeemin pitää toimia niin että jos epäilystä tulee niin laitteen tulisi toimia ilman akkua, eli kun polkee saa moottori virtaa ja pyörä kulkee. Epäilen kyllä miten mielekästä on polkea "tyhjää" kun laite ei liiku siinä suhteessa kuin kampia pyörittää, ajaminenhan on kuin poljettava vene, sehän ei myöskään heti liikahda kun kampia pyörittää... ja tähän joutuu turvautumaan sitten kun varaus akuista loppuu.

Mutta kun katsotaan tuota tehoa, niin pääosin akuillahan siinä ajetaan. Polkijasta on vaan vähän hidastamaan akkujen tyhjenemistä. Nimittäin saa jonkin aikaa treenata että pystyy tuottamaan keskimäärin 250W tehoja tunnin ajan. Toki laite kulkee vähemmillä tehoilla tasaisella ja alamäessä mutta ylämäkeen tuollakaan teholla ei kovin nopeesti mennä.

Ketjun hyötysuhde siinä 95-98% tietämillä, tuossa paljon vähemmän. Mutta olishan se jossain velomobiilissa riittävän akuston kanssa ihan mielenkiintonen ratkaisu.

Kyllä tuo mahdollinen on. Sähkön tuottaminen polkemisen pyöritysnopeuksista kerryttää kuitenkin aika paljon painoa. Generaattorin täytyy olla joko melko suuri tai siinä on käytettävä ylennysvaihdetta generaattorin pyörimisnopeuden lisäämiseksi -tai molemmat. Optimiratkaisu lienee tosiaan kohtuullisen ylennysvaihteen ja suurehkon generaattorin yhdistelmä. Tämä tarkoittaa, että poljingeneraattorille tulee melko paljon painoa. Vähintäänkin samaa luokkaa, kuin napa- ja keskiöapumoottorin painot.

Lisäksi tarvitaan sitten kuitenkin myös se laitetta liikuttava moottori, jonka täytyy tässä tapauksessa olla tehokkaampi. kuin 250W apumoottori, jota käytetään vain avustamiseen. Tätähän käytetään nyt sekä avustamiseen, että varsinaiseen polkema-ajoon. Tai sitten on tyydyttävä hitaampaan liikkumiseen.

Jos veto on pelkästään sähkömoottorilla, tulee moottorin vetokyvystä mäennousukykyä rajoittava tekijä. Jyrkkää mäkeä kiipeämään kykenevä moottori on joko todella painava, vai varustettu alennusvaihteella. Moottorin säätimeltä vaaditaan suurten virtojen antokykyä jyrkän mäen kiipeämiseksi, mutta kuitenkin käyttöjännitteen pitää olla korkea, jotta samalla moottorilla pääsisi riittävää vauhtia. Säätimestä tulee aika suuri, koska se täytyy mitoittaa sekä suurille virroille, että suurille jännitteille. Sähkömoottorissahan virransieto rajoittaa momentin, jännite nopeuden.

Lisäksi täytyy huomioida, että polkemaenergiasta, joka poljetaan ensin generaattoriin ja joka vasta tämän jälkeen sähkönä, mahdollisesti osin akun kautta, pyörittää moottoria, ei tiehen välity kuin enintään 70-80%. Tämähän ei välttämättä haittaa, jos akussa on reservienergiaa.

Lisäksi tulee vielä laillisuusrajoitteet, johon en halua puuttua tässä yhteydessä.
Vastaus on siis; On mahdollinen, mutta tulee aika painava rakenne. Erityistapauksissa saattaisi olla hyödyllinenkin.

Voisi ehkä olla järkevän rajoissa jos maasto on todella mäkistä. Kuljettaja polkisi tasaisesti ylä- ja alamäkeen, moottori vetäisi ylämäkeen, ja jarruttaisi alamäessä samalla ladaten akkua.

Paino on suuri tekiä . Sen tinkimiseksi ei tavalliset ratkaisut riitä. Tarvitset raurattoman napamoottorin ja raurattoman generaattorin . Eli kalliiksi tulee . Akkujen sijasta käyttäisin nykyainaisia suurteho kondensaatoreita . Laskisi painoa oleelisesti ja varautuminen on nopeampaa kuin akuilla.

Nojanalle kirjoitti:

Paino on suuri tekiä . Sen tinkimiseksi ei tavalliset ratkaisut riitä. Tarvitset raurattoman napamoottorin ja raurattoman generaattorin . Eli kalliiksi tulee. Akkujen sijasta käyttäisin nykyainaisia suurteho kondensaatoreita . Laskisi painoa oleelisesti ja varautuminen on nopeampaa kuin akuilla.

Nalle puhuu nyt asiaa. Juuri noin se pitäisi toteuttaa, jos tuollainen tehtäisiin. Raudattomilla moottoreilla ja superkondensaattoreilla. Pelkkiin superkonkkiin ei kuitenkaan mahdu energiaa kovin paljon, joten akku tarvitaan silti, vaikka kondensaattori toimisi välipuskurina suuria tulo- ja lähtövirtoja varten. Ei ne raudattomat moottorit tekniikaltaan niin kalliita ole, harvinaisia vain, joten siksi kalliita. -Toistaiseksi.

Tässä on mielenkiintoinen sivusto tutustua noin laajemmin eri sähkönvarastointiteknologioiden mahdollisuuksiin. ESA, eli sähkönvarastointiyhdistys on koonnut vertailun eri varastointiteknologioiden vertaamiseksi toisiinsa. Varastointitapoja voi verrata niin monella tapaa, että vertailuja varten on tarvinnut laatia neljä erillistä kuvaa, joissa verrataan varastointitapojen painoa, kapasiteettia, valmistus- ja käyttökustannuksia, tehon anto- ja ottokykyä ym. Kondensaattori on kyvä noissa viimeisissä, mutta sen kapasiteetti, varsinkin tilavuuteen nähden on vaatimaton. Siksi siihen täytyy liittää rinnalle akku, jos halutaan varastoida enemmän energiaa pidemmäksi aikaa. Tutkikaa itse täältä: http://www.electricitystorage.org/techn ... comparison

Tässä sivussa kun seuraa tätä sähköpyörien kehitystä , niin nykyään on otettu ensinmäiset askeleet veryn käyttöön enerkian tuottajana sähköpyörään. Mielenkiintosta on nähdä mihin tämä suuntaus kehittyy.

No heitetään lisää löylyä kiukaalle ja mainitaan vauhtipyörä ja sen laakerointi. On mokomaa käytetty ihan hiljattain KERS-systeemeissä F1-kilpureissa ja täällä pohjoismaissa kokeiltu jopa normaalimmissakin autoissa...

Painaahan se jotakin mutta on kokonaisuutena kai aika hyvä teho-paino suhde, ainakin verrattuna akustoihin tai superkondensaattori patteristoon.

mhelander kirjoitti:

No heitetään lisää löylyä kiukaalle ja mainitaan vauhtipyörä ja sen laakerointi. On mokomaa käytetty ihan hiljattain KERS-systeemeissä F1-kilpureissa ja täällä pohjoismaissa kokeiltu jopa normaalimmissakin autoissa...

Painaahan se jotakin mutta on kokonaisuutena kai aika hyvä teho-paino suhde, ainakin verrattuna akustoihin tai superkondensaattori patteristoon.

Tuosta noita voi verrata

Käsittääkseni tätä vehjettä ladataan polkemalla ja ajetaan sähkömoottorilla. Korjatkaa jos olen väärässä.

Marzie kirjoitti:

Käsittääkseni tätä vehjettä ladataan polkemalla ja ajetaan sähkömoottorilla. Korjatkaa jos olen väärässä.

Joo, jos 8h polkee paikallaan, ja käy vartin ajamassa?

Tuossa perusajatuksessa on tiettyä houkuttelevuutta ja sitä olisi jonkun syytä protoilla, jotta tulisi kokemusperäistä tietoa siitä, millä osa-alueilla isoimmat kehitysongelmat ovat.

Etuna tuossa olisi voimansiirron ykskinkertaisuus, mutta toistaiseksi taas elektroniikasta olisi tulossa kallis ja monimutkainen, koska tähän sopivia räätälöityjä ratkaisuja ei ole. Tämä ei kuitenkaan poissulje sitä vaihtoehtoa, etteikö räätälöityjä integroituja ratkaisuja voisi joskus tulevaisuudessa valmistaa. Tämä ei ole ongelma siis protovaiheessa, mutta joudutaan ratkaisemaan kaupallisissa tuotteissa.

Nykyinen lainsäädäntö 25km/h rajoitetuista polkupyöristä ei tosiaankaan sovellu tämän tyyppiseen laitteeseen. Mutta jos tuota tutkii rekisteröitävänä sähkömopona, niin tuloksena voisi olla parempi tuote.

Tämän tyyppisen laitteen polkeminen tasamaalla olisi raskaampaa kuin perinteisen, koska polkemisesta pitäisi ottaa sähköä myös talteen. Tämä tietenkin riippuu jonkin verran akuston koosta ja siitä, kuinka paljon esilatausta akuissa on. Varmaan vaatinee aika paljon käytännön kokeilua, että löytyy sopiva parametrisointi sille, että milloin käytetään sähköä moottorin pyrittämiseen enemmän kuin polkugeneraattori antaa virtaa ja toisin päin.

Samalla voi miettiä sitäkin, mikä olisi polkemisen rooli tämmöisessä, vaikkapa velomobiilissa. Jos akusto on riittävän kokoinen, voisi tuote olla profiloitunut pääasiassa sähkövetoiseksi, jos vaikka akusto riittää n. 40 km toimintasäteeseen ilman polkemista. Polkemisen rooli olisi tuottaa tarpeenvaatiessa säteeseen n. 10-20 km lisä tai olla hätäapukeino, jos akut uhkaavat tyhjetä, jolloin laitteella pääsisi edes jotenkin eteenpäin, eikä jätä tien päälle.

TatuLund kirjoitti:

Nykyinen lainsäädäntö 25km/h rajoitetuista polkupyöristä ei tosiaankaan sovellu tämän tyyppiseen laitteeseen.

Jos itse olisin tuollaista laitetta tekemässä, niin lähtisin siitä että mitataan polkemalla tuotettu teho, ja moottorille syötetään 25 km/h alla poljettu teho + 250W jos niin pyydetään. Ja > 25 km/h nopeuksissa moottoria ruokittaisiin sillä teholla mitä poljetaan (tai pienemmällä teholla) . Toteutus vaatisi toki vähän älykkäämpää elektroniikkaa, mutta eipä se nykypäivänä mikään ongelma olisi.

Itse laittaisin nopeuden säätelyyn kaasukahvan, jossa voisi olla myös 'negatiivinen' suunta, eli säädettävä moottorijarrutus. Polkeminen olisi ajamisesta erillinen juttu, jolla ladataan akkuja. Alamäessä voisi olla voimakas moottorijarrutus ja lisäksi polkea täysillä, jolloin akkua ladattaisiin > 500W teholla.

Aiheesta linkkejä:
http://www.hupi.org/HPeJ/0015/0015.html
http://homepage.bluewin.ch/andreasfuchs/
http://bicycledesign.net/2012/09/mando- ... id-e-bike/