Езда на батарейках (ч.1)
Здравствуйте.
Сначала краткое резюме, о чем будет эта серия постов. Я инженер, дизайнер, а так же любитель электротранспорта. Езжу, разбираюсь, проектирую. Сейчас я занимаюсь разработкой собственного моноколеса (под массовое производство). И решил "выйти из тени" и рассказать о тонкостях проектирования и эксплуатации "батарейчатого" транспорта.
Это вводный пост, где я просто перечислю основные виды персонального "батарейчатого" транспорта, сравню его между собой, с другими видами средств передвижения, рассмотрю плюсы и минусы. Если зайдет - буду писать еще.
Сразу скажу, что автомобили рассматриваться не будут. Только персональный транспорт, на котором можно комфортно перемещаться одному, максимум вдвоем при определенной степени удобства.
Итак, поехали.
1. Электровелосипед.
Сразу выделю два вида: прогулочно-развлекательные, всех цветов и расцветок. И электровелосипед как средство передвижения.
В первом случае любой велосипед с электродвигателем (который почти всегда установлен в колесе, так называемое "мотор-колесо") и батарейкой. Управление осуществляется как отдельной ручкой (чаще курком) газа, так и как помощь при вращении педалей. По ходовым качествам ничего интересного из себя не представляют. Запасом хода, безопасностью, маневренностью и какими либо другими выдающимися качествами не обладают, и проигрывают всем другим видам электротранспорта по "юзабилити". Так как едут не лучше самокатов, но при этом не могут быть взяты в метро или в поезд, неудобно и сложно заносить домой для подзарядки, так как часто не влезают в лифт и т.д. Очень редко обладают работающей (не декоративной) подвеской, что плохо сказывается не только на комфорте, но и на безопасности катания. Про подвеску, и чем она так важна на двухколесном (и одноколесном) транспорте расскажу в следующих постах.
Пример подобной техники:
Если вы хотите велосипед как транспорт, а не как игрушку, то рассматривать к покупке такое не рекомендуется.
В отдельную категорию выделю электрофетбайк.
Изначально фетбайк был выдуман как прогулочный велосипед для езды по песку (по пляжу), и со своей задачей справляется. Для езды по асфальту пригоден так же, как и предыдущие модели. Электротяга ему просто необходима (хотя бы как "помощник" педалям), так как из за больших колес и большого сопротивления качения обладает очень плохим "накатом" (способностью катиться по ровной поверхности без приложения тяги, чем дальше катиться, тем лучше накат). А электропривод хоть как то дает возможность на нем ездить, не крутя педали постоянно, и даже развивать хоть какую то скорость, превышающую скорость легкого бега. Для езды по городу и вообще как транспорт - очень спорный выбор. Но как "двухколесный вездеход" с двумя моторколесами средней мощности (ватт по 700, лучше редукторные), неплохой выбор. Как в прогулочно-развлекательных целях, так и для перемещения в труднопроходимых местах (лучший пример такой местности, который пришел в голову - это какой то стрелковый полигон, когда нужно пострелять, потом по буеракам поехать километр, посмотреть куда попал). При выборе электрофетбайка стоит отдавать предпочтение меньшему пробегу в угоду меньшему весу. Далеко и долго ездить на этой штуке просто глупо.
Второй вид электровелосипедов - это различные вариации "двухподвесов" на батарейках. Выделю два варианта, первый - с установкой мотора в колесо (моторколесо), второй - с установкой мотора в раму.
При установке мотора в колесо получаем прямой привод, с возможностью комфортно тормозить двигателем, но получаем большие неподрессоренные массы на задней оси (неподрессоренная масса - это как тяжелая обувь, можно легко нести 10кг в рюкзаке за спиной, но если эти 10кг примотать к ногам, то это уже не так прикольно, вот так же и велосипеду), что сильно снижает эффективность работы подвески и вызывает всякие проблемы с управляемостью и стабильностью. Поэтому вариант с моторколесом условно назовем "городским асфальтовым" вариантом. Мощность мотора обычно не превышает 3кВт (а если превышает, то проектировщик - идиот, потому что чем больше мощность - тем тяжелее двигатель, чем тяжелее двигатель, тем больше неподрессоренные массы на задней оси, чем больше... про работу подвески еще расскажу в следующих постах). Но на рынке встречаются изделия, собранные "из говна и палок", которые имеют моторы в колесе и по 8кВт, и заявленную максимальную скорость более 80КмЧ. Ездить на таких я бы не рекомендовал никому и никогда. Потому что поведение подвески на больших скоростях непредсказуемо и часто неадекватно (в случае, если она пытается работать) или же подвеска просто практически не работает на таком транспорте, так как амортизаторы "зажимаются" или вовсе блокируются водителем, после того, как ездок словил пару раз расколбас, "ножницы" или другие прелести больших непордессореннных масс на двухколесном транспорте. А езда на транспорте без подвески на скоростях более 30КмЧ, это или глупость (часто по незнанию и непониманию) или же попытка совершить самоубийство (я не учитываю тут обычные шоссейные велосипеды, там подвеска отсутствует по причине того, что иначе половина энергии от вращения педалей съедалась бы подвеской, но такие велосипеды ездят только по ровным дорогам и отсутствие подвески - это необходимость).
Пример такого электровелосипеда:
Обычно такие велосипеды дешевле, к тому же менее требовательны к обслуживанию и часто неплохо выглядят. К покупке рекомендуются тем, кто никуда не спешит, а просто хочет доехать себе спокойно из дому по велодорожке или велопополосе, и не хочет отдавать за велосипед сумму в районе стоимости подержанного дастера или логана. По сути такой велосипеда - аналог электроскутера (или обычного скутера), но с возможностью заезжать на среднеразмерные бордюры и съезжать с них.
При установке мотора в раму, усилие передается на заднее колесо по цепи. Такой мотор может быть любой мощности и веса (хотя тут стоит сделать ремарку, так как неизвестно, где заканчивается велосипед, и начинается эндуромотоцикл с педалями, некоторые строят себе по 8-10кВт монстров с весом кил по 60, и это уже явно не велосипеды. Я противник таких снарядов, так как подобные пепелацы должны быть построены на базе мотоциклов, а не велосипедов. Велотормоза просто не способны эффективно остановить такой снаряд, не рекомендую ни строить, ни покупать). Велосипед с установкой двигателя в раму более универсален, отлично едет как по асфальту, так и по пересеченной местности. Минус только в том, что решение более сложное, требуется следить и обслуживать. Больше компонентов, которые могут выйти из строя, и в целом более сложная компоновочная схема с точки зрения проектирования и производства. Поэтому всякие "колхозные" конторы такие решения не предлагают (они все идут по принципу - батарейку больше, моторколесо помощнее, в ТТХ написали пробег 240, скорость 85, вес 70, успех мазафака, оффер оформлен, бизнес-коуч одобряет).
По сути велосипед с такой установкой мотора можно воспринимать как облегченный эндуро мотоцикл. Плюс он обладает несомненным преимуществом перед прямым приводом (велосипедом с моторколесом) у него полностью отсутствует сопротивление мотора при вращении педалей (если стоит обгонная муфта), таким образом, можно легко педалировать при севшей батарее (чего нельзя сказать о моторколесе, даже с отключенной рекуперацией свободные паразитные токи создают магнитное поле, которое создает усилие противодействия, пусть и небольшое, по сравнению с рекуперативным усилием, но все же сильно уменьшающее накат), и такие велосипеды обладают отличным накатом (при установке обгонной муфты), были проведены исследования, где выяснили, что обгонная муфта увеличивает пробег процентов на 30, а рекуперация только до 10%. Но правда при наличии обгонной муфты пропадает возможность тормозить двигателем и использовать рекуперацию. Решается установкой муфты с блокировкой, что бы когда нужно включать торможение двигателем (резестивное торможение) и рекуперацию, а когда не нужно, получить накат и/или легкое педалирование.
На таком велосипеде можно не только спокойно перемещаться, но и гонять в свое удовольствие где только хочется. Главное подобрать нужную мощность и вес под свои нужды. Переваривают скорости до 90КмЧ. Хотя я бы не советовал. Лучше взять полегче, но помедленнее. Стоит понимать, что если техника "прет", то хочется этим воспользоваться. А асфальт твердый на любом транспорте одинаково, что на мотоцикле, что на велосипеде. И ездить нужно в полной мотоэкипировке. А педалировать в мотоботинках удовольствие так себе. Поэтому брать велосипед (с педалями), который требует полного экипа - это как минимум глупо. Тут лучше взять уже электромотоцикл.
Пример с "центральным помощником".
Пример нормального электровелосипеда с центральным расположением двигателя гугл не выдает (кроме SurRon, но это вещь без педалей, поэтому не велосипед).
Есть еще отечественное творение под названием cyclone, лично с этим велосипедом не знаком, но по видео вроде как штука адекватная, хоть и не лишена недостатков. В частности выглядит как... кусок.
2. Электроскутер
По сути то же самое, что и обычный скутер, с достоинствами и недостатками. Только на электрической тяге. Так как обычный скутер вариаторный, то преимущество электромотора в этом случае минимально. А так как обычный скутер экономичный, то преимущество электромотора в этом случае еще меньше. Из преимуществ самого скутера - удобно сидеть "на табуретке", из недостатков. Едет как скутер (не очень), рулитсья как скутер (на скорости можно убиться), стабильность и безопасность как у скутера. Больше говорить о нем нечего, так как покупать скутер на батарейках не вижу особого смысла. Максимум для каких то домохозяек, которые собираются на нем ездить не более пары десятков километров в день, и в основном в режиме "старт-стоп".
3. Электромотоцикл.
Тут два вида. Внедорожные и городские (спортивные не рассматриваю, так как их крайне мало и они ну ооочень дорогие, потому как электродвигатель без КПП сильно теряет КПД на высоких оборотах, поэтому быстро ездить на нем не очень эффективно, ну или если быстро ездить, то жертвовать моментом на старте, а это уже получится не спортивный мотоцикл).
Обладают все теми же преимуществами и недостатками, что и обычные мотоциклы. Кроме пары моментов. Заряжать скорей всего придется только дома. А для этого нужно иметь либо гараж, либо частный дом. Так как зарядная инфраструктура крайне слабо развита, и батарейку в квартиру не взять, так как почти всегда она несъемная. Но зато проще обслуживать по сравнению с мотоциклом с ДВС. Не нужно вообще лезть в двигатель. Обслуживанию подлежит только подвеска, тормоза, привод. Советовать или не советовать их покупать я не буду. Кто хочет мотоцикл, тому мои советы не нужны. Кто не хочет, тоже не нужны.
4. Электросамокат
По своему принципу они все одинаковые. Моторколесо (одно или два), крайне редко ременной привод заднего колеса, мотор установлен близко к колесу. Руль. Доска с батареей внутри Иногда подвеска. Бывает продается как доп опция седло для мощных моделей. После установки которого они превращаются в минискутер.
Плюсы электросамокатов в том, что на них как правило не нужно учиться ездить, так же как и на велосипедах, так как большинство из нас это уже умеет. И многие из них складываются, что дает возможность занести их в квартиру, взять с собой в метро или другой общественный транспорт. И ощущения от езды по ровной дороге или ровной грунтовке на "навороченном" самокате достаточно "кайфовые". На этом плюсы заканчиваются.
Электросамокаты с большим запасом хода и хорошей мощностью довольно тяжелые. В районе 20-30кг. У них маленькие колесики (что для самоката считается "большими колесами", по факту маленькие, особенно если сравнивать с велосипедом). Из за чего они не очень хорошо едут по плохой дороге. Даже при наличии подвески. Любое препятствие, такое как бордюр, ступеньки и т.д. - нужно спешиваться и заносить самокат в руках, так как он обязательно сядет на этот бордюр "пузом" (есть умельцы, которые могут перенести вес назад, став на задний край доски, поддернуть руль и спрыгнуть на ходу с бордюры или одной ступеньки, но вот запрыгнуть таким способом уже нельзя). Плюс у самоката есть и неочевидные минусы, которые влияют на безопасность движения. Если стать на самокат не так, как вы стоите всегда, то можно получить другую развесовку по осям. Другая развесовка, и вот уже на привычном повороте и привычной скорости срывает переднее колесо, "лоусайд", падение. Плюс многие модели подвержены "воблингу" (когда начинает колбасить руль из стороны в сторону), для устранения ставят рулевые демпферы, но не все и не всегда. Заехать лицом в землю из за недоработки производителя приятного мало. При торможении из за того, что центр масс высоко, а вектор низко, можно просто улететь через руль. Даже если тормозить только задним тормозом. Некоторые модели едут и 60КмЧ и даже больше. При таких скоростях на самокате нужно одевать защитную экипировку (вообще конечно же ее нужно одевать всегда и везде на любом виде транспорта, но мы все знаем, что ее почти никто не одевает).
Как итог, самокат - отличный прогулочный транспорт, покататься всей семьей по асфальтированному парку, либо отправиться осматривать городские достопримечательности по хорошему асфальту в центре города с пандусами и другой инфраструктурой. К тому же на нем почти не нужно учиться ездить. А так же отличный вид транспорта, что бы ездить по одному и тому же маршруту с хорошей дорогой и наличием пандусов. Но как универсальный персональный транспорт "на каждый день" вещь довольно сомнительная. Во всяком случае в сравнении с велосипедом или моноколесом. Велосипед намного лучше едет при том же весе и схожих размерах. Моноколесо намного компактней и удобней, и лучше едет по плохой дороге (но по хорошей хуже).
5. Сигвей или гироскутер.
Работает на принципе гироскопа. Всегда старается удерживать горизонтальное положение. Отсюда, если мы пытаемся наклонить его вперед, он компенсирует наклон движением вперед. Стараясь принять снова горизонтальное положение. Собственно так он и едет. Наклоняемся вперед и поехали. Если приделать ручку, то ездить станет очень легко и на обучение уйдет не более 10 минут. Сигвеи не обладают подвеской. Но зато на них при определенной сноровке можно не только спрыгивать, но и запрыгивать на бордюры (если они конечно не очень тяжелые), при условии, что делать это под прямым углом и на сигвее есть ручка, за которую держаться. Без ручки постоянно норовит "выехать" из под ездока. Плохую дорогу очень не любит (сильнее не любит, чем самокат и даже чем маунтинборд), начинает "кидать" из стороны в сторону. Отличный прогулочный транспорт для парков и центра города с хорошими дорогами и инфраструктурой, так как научиться ездить на штуке с ручкой очень просто, и новые впечатления гарантированы. Но как личный транспорт на каждый день вещь не то что спорная, а вообще неприменимая. Проигрывает большинству других видов транспорта.
Так же у сигвея есть одно отличное применение - это использование его для патрулирования мест с хорошим покрытием. Например, парки, аэропорты, ТЦ и т.д. Охранник может за день устать бегать по территории. А на этой штуке можно спокойно себе ездить, так как он устойчив на малых скоростях (может ехать очень медленно, в отличии от других видов двухколесного транспорта).. Но при этом на максимальной скорости многие из них способны догнать большинство "бегунов", если не по скорости, то по выносливости точно. Плюс штука довольно маневренная. Плюс с езды можно очень быстро перейти в режим бега.
7. Электро маунтинборд
Скейт с большими колесами. Хорош для покататься, но как транспорт довольно спорное решение. На бордюр не заехать из за низкой деки, которая на нем повиснет (можно конечно подъехать боком, и запрыгнуть, но это такое себе). Брать его в руки неудобно и часто неприятно, так как все компоненты близко к земле и обычно в пыли и грязи. Переваривает небольшие неровности (можно ездить по ровной грунтовке), но на этом его внедорожные качества заканчиваются. Так же нужно уметь ездить. Да и ехать боком не каждому понравиться.
В целом отличная вещь для активного отдыха, но как транспорт выбор явно не лучший.
7. Моноколесо (уницикл)
С первого взгляда может показаться, что это тот же сигвей, только с одним колесом. И это будет отчасти верное впечатление, так как они оба работают на одном и том же принципе, но на этом сходство заканчивается. Сразу о эксплуатацинных характеристиках, потом о ходовых.
Моноколесо очень легко транспортировать. Во включенном состоянии его нужно просто придерживать, оно само ездит, так как старается держать вертикальное положение. Достаточно оставить 5-10% заряда, что бы пройти с ним десяток километров и не устать. Это не чемодан, который нужно катить за ручку, это "чемодан, который катит себя сам", достаточно просто придерживать. Отсюда его очень легко взять с собой в метро, в автобус, и т.д. Самый компактный вид транспорта (по сравнению с любым другим из рассмотренных), по сути большое колесо (которое разгоняется до 60КмЧ и имеет запас хода более 100Км) как маленький чемодан на колесиках. В сложенном виде (со сложенными подножками и ручками) часто влезает в шкафчик камеры хранения в ТЦ или где еще. Довольно приемлемый вес (на уровне самокатов, 15-25кг) что позволяет заносить его на ступеньки и поднимать в маршрутки. Из за своего размера и дизайна не выглядит как транспорт, а скорей кажется каким то "девайсом" (аля блютуз-колонка), из за чего люди не шарахаются при виде человека, завозящего моноколесо в кафе или в ТЦ. В метро вообще никто внимания не обращает. Там все с сумками и чемоданами. Иными словами, с точки зрения компактности и удобства - это топ 1, лидирующий с большим отрывом, среди всех персональных видов транспорта.
Имея сравнительно большое колесо (40-45см в диаметре или 16-18 дюймов) проглатывает большинство неровностей. Из за дизайна легко спрыгивать с бордюр, так же можно на них запрыгивать, зажав колесо ногами и подпрыгнув с ним, так можно брать препятствия до 20см без особых навыков "трюкачества". Вообще можно спрыгивать хоть с парапетов и съезжать по ступенькам (как на велосипеде), но нужно иметь для этого навыки.
Разгоняется до 60КмЧ (некоторые модели), но опять же, без экипировки этого делать не рекомендуется. Поэтому ограничимся 25КмЧ. Запас хода до 70Км (есть такие, что пишут и 240 в брошюре, но давайте будем реалистами, среднее колесо проезжает километров 40 на одном заряде по "среднепаршивой дороге (коих у нас большинство), мощное большое - где то 70, вообще пробег очень сильно зависит от типа покрытия и веса ездока, по грунтовке вычитайте процентов 30 сразу, недокачали или специально приспустили колесо для мягкости и лучшего сцепления на грунтовке - еще процентов 10 вычитаем, хотя спускать колесо не рекомендуется без установки "тюблесов". так как есть шанс побить диск на бордюре).
Нужно учиться ездить. Выехать из под ездока оно не норовит, как это делает сигвей без ручки (все же оно чувствуется ногами (голенями), и это дает дополнительный контроль, что помогает держать равновесие вперед-назад. Во всяком случае у меня за весь процесс обучения не разу не возникло ситуации, когда бы я с него мог упасть вперед или назад). Но вот научиться держать равновесие влево-вправо так же сложно/легко, как и на велосипеде. Я научился просто ехать прямо (почти прямо) за 3 дня, занимаясь пару часов в день. Те же показатели и у моих знакомых, которые учились на моем колесе. Уверенно себя чувствовать на нем - нужно хотя бы месяц-два ежедневных покатушек.
По стабильности и безопасности во время движения на уровне самоката (большое колесо как большой самокат, маленькое - как маленький самокат), только намного лучше переваривает плохую дорогу. Я постоянно езжу по грунтовке на 16ом колесе. Из проблем - возможен воблинг. Когда на ходу колесо начинает "колбасить". Почти всегда это падение. Но явление довольно редкое. Стоит читать отзывы на колесо, некоторые "воблят" активно, некоторые - почти никогда.
Отсутствие какой либо подвески на большинстве моделей. Отсюда - неровности аммортизируются за счет ног, но разгоняться больше 25-30кмч без подвески - это самоубийство (или непонимание опасности), то, что транспорт "может", еще не значит, что это стоит делать.
Торможение только резистивное. Это и плюс и минус. Плюс в том, что из за принципа работы вентильного двигателя по сути колесо всегда с АБС системой, но минус в том, что работает только при исправности всего устройства (какая то поломка электроники на ходу и отключение колеса - всегда падение, в отличии от самоката или велосипеда), плюс эффективность торможения сильно зависит от мощности мотора и контроллера. Разогнаться то можно на любой мощности по прямой, а вот потом затормозить... Отсюда стоит не экономить и брать сразу достаточную мощность под свой вес и планируемую манеру езды. Мощные колеса тормозят очень эффективно (эффективней самоката и даже часто велосипеда) из за всегда идеальной развесовки и очень эффективно работающей "встроенной" АБС системы (в отличии от велосипеда, где можно словить лоусайд, заблокировав переднее колесо). Но если мощности колеса не хватит, то может случится так называемое "продавливание", когда у колеса не хватает силы удерживать вертикальное положение, и оно "клюет". Это почти всегда падение. На торможении колесо улетает вперед, а ездок спрыгивает с него и либо бежит за ним, либо падает на задницу, в случае если случается на очень быстром разгоне, то ездок клюет носом. Отсюда еще раз - не нужно экономить. Моя тушка с весом 100Кг с рюкзаком и в одежде на колесе 2000Вт мощностью (inmotion v10) в режиме максимального разгона, на который я способен со своим уровнем езды, показала нагрузку 1200Вт, это значит, что запас еще есть. Отсюда, если вы весите в районе сотни, меньше 1200 брать не стоит, если же вы полегче, стоит брать не менее 800, но лучше те же 1200. Я бы для 100Кг людей советовал 2кВт, для людей в районе 70 - 1200Вт, для людей в районе 50 (девушки в основном) 800-1200Вт, варианты 450Вт и т.д. только детям. Так же с непривычки (и при неправильной настройке наклона педалей) поначалу могут сильно болеть ноги, и проехать пару километров будет сложно без спешивания.
Резюмируя. Моноколесо - отличный транспорт "на каждый день" для "доехать до работы", "доехать до метро" и т.д. Компактный и удобный в обращении. Обладает всеми преимуществами самоката, но лишен его недостатков (но на колесе нужно учиться ездить). Велосипеду проигрывает по устойчивости, но превосходит в разы по маневренности (можно развернуться на месте, проехать по дибильным пандусам пешеходных переходов) и удобству "таскания" (пандусы, метро, маршрутки, эскалаторы, поехать с колесом на таксти - вообще не проблема, ступеньки вниз и бордюры при умении тоже не проблема). Не нужно искать "где бы пристегнуть", так как всегда можно взять с собой в заведение (ну там конечно еще этический вопрос, если колесо выглядит как турель из игры "портал 2" (пара моделей kingsong и inmotion), то никто и слова не скажет, если его взять хоть в поликлинику, а если это "трактор" с открытой покрышкой (старшие модели GotWay, например), то тут конечно уже вам решать, стоит ли такое завозить с собой в ресторан, но опять же, никто не мешает пристегнуть его велозамком к велопарковке). Плюс отличный транспорт для "покатушек" где угодно. Хоть по лесу, хоть в парке.
И видеопример, что может моноколесо (в видео пример топовой модели с подвеской из модельного ряда текущего года, но любое колесо так может, просто не так комфортно это будет делать).
8. Мускульный транспорт
И под конец скажу еще про "мускульный" вид транспорта, в сравнении с электрическим. В современных городских реалиях велосипед или роликовые коньки - это скорей образ жизни, а не транспорт. Ездить в обтягивающих трусах на велосипеде или натирать задницу в джинсах. Приезжать запыхавшимся и потным в офис или не иметь возможность снять роликовые коньки и пройтись ногами, это исключительно на любителя и, как я уже сказал, "образ жизни". Кто "крутит педали", и использует мускульный транспорт именно как транспорт "на каждый день", а не как развлечение в свободное время тот... и будет этим заниматься без моих постов.
Резюмируя все вышесказанное.
Если хочется быть полноправным участником городского трафика - это мотоцикл. Дорого, но "валит", устойчив и эффективен в преодолении больших (относительно, так как все же электротранспорт) дистанций по городу.
Кто хочет много ездить на средние расстояния (десяток километров) - электровелосипед.
Кто хочет "доехать" (несколько км), и при этом иметь действительно "личный транспорт", который можно держать всегда при себе и который не занимает много места - моноколесо. Но нужно быть готовым обучаться. Причем не только "ехать прямо", но и дополнительным навыкам, что бы эффективно использовать его.
Кому интересно, подписывайтесь, буду пилить еще посты (если этот пост наберет плюсов). В основном по техническим тонкостям и нюансам.
