Портал создан при поддержке Федерального агентства по печати и массовым коммуникациям.

ЭЛЕКТРОВЕЛОСИПЕД СЕГОДНЯ И ЗАВТРА

Кандидат технических наук А. ПОПОЛОВ.

Автор статьи на самодельном "лежачем" электровелосипеде с отечественным мотором мощностью 100 Вт и никель-кадмиевым аккумулятором емкостью 30 ампер-часов. Трасса ралли "Тур де Сол" в Швейцарии.
Автор статьи на самодельном "лежачем" электровелосипеде с отечественным мотором мощностью 100 Вт и никель-кадмиевым аккумулятором емкостью 30 ампер-часов. Трасса ралли "Тур де Сол" в Швейцарии.
Двухколесный экипаж Карла фон Дреза (иллюстрация к патентному описанию 1818 года).
Двухколесный экипаж Карла фон Дреза (иллюстрация к патентному описанию 1818 года).
 Электровелосипед будущего с двумя мотор-колесами, но без цепной передачи (проект немецкого дизайнера Гаролда Кутцке).
Электровелосипед будущего с двумя мотор-колесами, но без цепной передачи (проект немецкого дизайнера Гаролда Кутцке).
"Тихий" электровелосипед тайбейской фирмы "Elebike Co., Ltd".
"Тихий" электровелосипед тайбейской фирмы "Elebike Co., Ltd".
"Быстрый" электровелосипед американской компании "EV Global Motors".
"Быстрый" электровелосипед американской компании "EV Global Motors".
Электровелосипед "Dracle" японской фирмы "Panasonic"
Электровелосипед "Dracle" японской фирмы "Panasonic"
Мотор-колеса В. Евсеенкова мощностью 240-600 Вт, напряжением 24-36 В (одно из них в центре) установлены на велорикше (1), велосипеде (2), инвалидной коляске (3).
Мотор-колеса В. Евсеенкова мощностью 240-600 Вт, напряжением 24-36 В (одно из них в центре) установлены на велорикше (1), велосипеде (2), инвалидной коляске (3).

Всемирный велобум, охвативший практически все развитые и развивающиеся страны, в полной мере подтверждает предположение о том, что грядущее столетие будет веком велосипеда. По прогнозу американских специалистов, уже в первой четверти XXI века двухколесные педальные машины начнут вытеснять автомобили и постепенно станут основным средством передвижения. Обоснованность подобного прогноза подтверждает общая картина происходящего. В США и Германии - безусловных мировых лидерах по количеству легковых автомобилей на каждого жителя - ежегодно продается велосипедов больше, чем автомобилей. Бесконечную вереницу велосипедистов можно наблюдать на дорогах Дании, Голландии, Швеции и других стран Европы. В Японии практически каждый второй житель регулярно ездит на велосипеде, а Токио в часы пик буквально забит велосипедистами. Каждый день 500 миллионов человек ездят на велосипеде на работу в Китае. Во многих европейских мегаполисах вводится запрет на автомобильное движение в городских центрах и открываются бесплатные пункты проката велосипедов.

Невиданная популярность велосипеда не случайна, во многом она связана с негативными последствиями автомобилизации. Дело в том, что автомобиль, завоевав практически всю планету, стал главным потребителем невосполнимых природных ресурсов (нефти), загрязнителем земли, воды и воздуха и "производителем" шума. В автомобильных авариях ежегодно погибает людей больше, чем в иных кровопролитных войнах. Главная же опасность автомобиля, как утверждают медики, в том, что он отучил нас самостоятельно двигаться. Люди начинают понимать это и, чтобы бороться с гиподинамией, пересаживаются на велосипед.

Обеспечим библиотеки России научными изданиями!

Внушительный перечень из более чем 30 тысяч зарегистрированных велопатентов открыл в 1818 году родственник русского императора Александра I немецкий барон Карл фон Дрез. (Он запатентовал двухколесный экипаж, который разгонялся, когда ездок отталкивался от земли ногами.) Перечень этот продолжает постоянно пополняться.

Велосипед был первым изобретением, позволившим человеку перемещаться быстрее и дальше только за счет собственных мускулов. Но едва двухколесная машина появилась на свет, изобретатели стали думать над тем, как увеличить ее мощность и скорость. Начиная со второй половины прошлого века велосипед пытались оснастить дополнительным источником энергии: паровой машиной, электромотором, бензиновым и даже реактивным двигателем. Однако из-за большого веса, громоздкости и целого ряда других недостатков ни один из них на велосипеде не прижился. Тогда же, около ста лет назад, одновременно с электромобилями были сконструированы и первые электровелосипеды. Но очень скоро и те и другие, не выдержав конкуренции, уступили дорогу автомобилям, а сами надолго были забыты.

Второе рождение электровелосипеда произошло буквально на наших глазах. В 1994 году японская компания "Ямаха" начала выпуск нового велосипеда с дополнительным электроприводом, а сейчас конструкторы фирмы разрабатывают модели электровелосипедов уже третьего поколения. В прошлом году в одной только Японии было продано 250 тысяч таких двухколесных "гибридов". Вслед за "Ямахой" производством электровелосипедов одна за другой занялись компании "Хонда", "Панасоник", "Саньо", "Мицубиси" и "Судзуки". Специалисты прогнозируют, что через год-два на электровелосипедах будут ездить больше миллиона японцев.

Сегодня электровелосипеды выпускают все крупные велостроительные компании Азии, Америки и Европы. На восьмой международной велоярмарке, проходившей в июне прошлого года в Пекине, велосипеды с электроприводом разных моделей представили 23 велозавода, в том числе несколько китайских. Власти Китая считают, что электровелосипеды способны заменить десятки тысяч чадящих и тарахтящих мотороллеров и мотоциклов и тем самым существенно улучшить транспортную ситуацию. В Шанхае, например, уже открыто 15 центров зарядки велосипедных аккумуляторов и более 100 пунктов их замены. Кроме того, планируется построить сеть аварийных зарядных станций, где любой велосипедист сможет, опустив в автомат монету и вставив вилку зарядного устройства в розетку электрозарядной колонки, быстро зарядить аккумулятор.

Современный электровелосипед - вполне комфортное, экологически чистое транспортное средство, требующее минимальных затрат на содержание и совсем мало места в гараже и на стоянке. Что касается скоростных качеств электровелосипеда, то на горизонтальном участке дороги его без особого труда может обогнать обычный спортивно-туристский велосипед. И дело тут не в низкой мощности мотора. Электровелосипед специально сконструирован так, что электропривод вырабатывает ток только тогда, когда велосипедист жмет на педали. Как только он перестает работать ногами или разгоняется до скорости 20-24 км/ч, мотор автоматически отключается. Хочешь ехать быстрее - крути педали.

На так называемых "тихих" электровелосипедах, развивающих скорость до 24 км/ч, электропривод выполняет вспомогательную функцию - с ним велосипедист затрачивает меньше усилий, что особенно важно в поездках на большие расстояния, при встречном ветре или подъеме в гору. Мощность электромотора не превышает 250 Вт - это величина, соизмеримая с мощностью, которую может достаточно долго развивать сам велосипедист. На электровелосипеде трогаются с места на одних педалях. Когда же скорость достигает 2-3 км/ч, специальный датчик на вилке приводного колеса автоматически включает мотор. Но есть электровелосипеды с более сложными датчиками, они включают электромотор сразу после трогания с места.

В Швейцарии и некоторых штатах США выпускают более мощные "быстрые" электровелосипеды, скорость которых не ограничивается 20-24 км/ч. На них устанавливают электромоторы мощностью 400 Вт и более, работающие независимо от педалей. Мощность двигателя и соответственно скорость регулируются ручкой "газа". На "быстром" электровелосипеде электрический привод играет основную роль, а мускульный - вспомогательную. Технические характеристики у такой машины примерно такие же, как у легкого мопеда. Ездить на "быстром" электровелосипеде можно только в защитном шлеме, с правами на управление мопедом и номерным знаком (его выдают вместе со страховым полисом). Привод электромотора передает усилие на переднее или заднее колесо велосипеда при помощи шестеренчатого редуктора, цепной передачи или фрикционного ролика, который прижимается к покрышке ведущего колеса.

Вот уже несколько лет японские, тайваньские и немецкие фирмы выпускают электровелосипеды с мотор-колесами мощностью 200-250 Вт, которые встраиваются в ступицу. Идея мотор-колеса не нова, но до последнего времени эта конструкция не находила широкого применения. Использование мотор-колеса на электровелосипедах дало возможность отказаться от механической трансмиссии, а значит, значительно повысить эффективность электропривода. Специалисты считают, что управляемое бортовым микропроцессором мотор-колесо - наиболее удачная и перспективная конструкция привода электровелосипеда.

На электровелосипедах обычно применяют никель-кадмиевые аккумуляторные батареи емкостью 7-10 ампер-часов, весом 5-7 килограммов и более дешевые, но менее долговечные и энергоемкие, герметичные свинцово-цинковые аккумуляторы с желеобразным электролитом. Время зарядки аккумуляторной батареи - 4-5 часов, запас хода при полной зарядке - 20-30 километров и более. Хотя уже появились электровелосипеды третьего поколения, например "Старкросс" фирмы "Ямаха", с запасом хода свыше 40 километров. Есть и новые, пока еще достаточно дорогие никель-металлгидридные и никель-водородные аккумуляторы, увеличивающие пробег электровелосипеда без подзарядки до 50 километров.

В США, Японии, Германии и других наиболее развитых странах уже сейчас электровелосипед вполне может заменить второй семейный автомобиль, который обычно используют для поездок на расстояние в среднем до 15 километров, например на работу или за покупками. Особенно он пригодится не слишком спортивным и пожилым людям, всем тем, кто осознает необходимость умеренных, но регулярных физических нагрузок. В гараже, на стоянке, на проезжей части электровелосипед занимает места во много раз меньше, чем малогабаритный автомобиль. И самое главное, он не загрязняет окружающую среду.

В западных странах "тихие" электровелосипеды, у которых мотор лишь помогает движению, наиболее популярны среди людей старше 40 лет. Больше всего на них ездят в Японии и европейских странах. Молодежь привлекают скоростные модели с мощным электроприводом и современным дизайном. На "быстрых" электровелосипедах можно изменять мощность мотора, а постоянно крутить педали необязательно. Они доминируют в США и Китае.

Цены на электровелосипеды в Европе, Японии и США колеблются от 1000 до 2000 долларов. Самые дешевые - в Китае и на Тайване, там их можно приобрести за 200-350 долларов. Еще дешевле купить обычный велосипед и самому или в мастерской поставить на него комплект электропривода: мотор, аккумуляторную батарею, зарядное устройство, электронный блок, пульт и ручку управления.

В России даже на столичных улицах электровелосипед пока в диковинку. Хотя и у нас есть конструкции, ничем не уступающие лучшим зарубежным образцам, в том числе и электроприводы. Бестрансмиссионные электроприводы для велосипеда сконструированы в московском научно-инженерном центре "Мехатроника", на фирме "Инкар" из подмосковного Королева, в московских ООО "Старград" и ТОО "Рэдос". К сожалению, это всего лишь единичные образцы, из года в год путешествующие по международным выставкам и салонам велотехники, но так и не нашедшие своего производителя. Вот лишь несколько примеров.

Уже много лет эксплуатируются инвалидная коляска, электровелосипед и легкий электромобиль с мотор-колесами Василия Шкондина (ООО "Старград"), и ни разу ни одно из его изобретений не отказало и не обнаружило каких-либо даже незначительных дефектов. Заложенные в их конструкциях идеи защищены целым пакетом российских авторских свидетельств и запатентованы в 28 промышленно развитых странах. В 1990 году мотор-колесо Шкондина получило Гран-при и Большую золотую медаль Всемирного инновационного салона в Брюсселе, а в мае нынешнего года - золотую медаль на Международном салоне изобретений в Париже.

В ТОО "Рэдос" на базе низковольтного электродвигателя постоянного тока с дисковым печатным якорем изобретатель Виктор Евсеенков разработал мотор-колеса разной мощности для привода инвалидной электроколяски, электровелосипеда, электроскутера, электровелорикши и транспортной электроплатформы. Эти оригинальные двигатели тоже защищены авторскими свидетельствами и патентами.

На нескольких предприятиях Москвы и Подмосковья созданы тяговые конденсаторы большой емкости, вполне способные заменить привычные аккумуляторные батареи. Такие конденсаторы заряжают буквально за несколько минут, причем срок их службы на порядок выше, чем у аккумуляторов. Конденсаторы большой емкости почти не требуют затрат на обслуживание, легко поддаются утилизации и, что очень важно, не загрязняют окружающую среду. В нынешнем году АО "Чепецкий механический завод" в Удмуртии совместно с американской фирмой Ovonic приступает к выпуску никель-металлгидридных аккумуляторов с высокой удельной энергоемкостью и сроком службы, превышающим 1000 зарядных циклов. Эффективные двигатели для электровелосипедов и других легких электротранспортных средств, усовершенствованные и новые виды аккумуляторов и конденсаторов большой емкости, электронные системы контроля и управления - все это есть и на российских предприятиях оборонной отрасли. Дело только за производителями, да еще за развитой велодорожной сетью, которой обустроены все развитые страны.

Классический велосипед, трансформированный в транспортное средство с педальным и электрическим приводом, не только сохранил все свои преимущества: небольшой вес, компактность, маневренность, бесшумность, экологичность, но и приобрел новые привлекательные свойства: способность преодолевать большие расстояния, крутые подъемы и встречный ветер с меньшими затратами физических усилий.

По прогнозу специалистов, к 2003 году количество электровелосипедов в мире превысит два миллиона. Вполне вероятно, что их повсеместное использование откроет путь для внедрения других видов экологически чистых электротранспортных средств - электророллеров, электроциклов, электромобилей и электробусов.


Случайная статья


Другие статьи из рубрики «Техника. Вести с переднего края»

Детальное описание иллюстрации

Электровелосипед будущего с двумя мотор-колесами, но без цепной передачи (проект немецкого дизайнера Гаролда Кутцке). Вращая педали, велосипедист заряжает аккумуляторную батарею. Управляющий микропроцессор минимизирует потери мускульной и электрической энергии.
"Тихий" электровелосипед тайбейской фирмы "Elebike Co., Ltd" с мотор-колесом постоянного тока мощностью 250 Вт, напряжением 36 В и со свинцово-цинковой аккумуляторной батареей емкостью 7 ампер-часов (в пластиковом корпусе на наклонной раме). Максимальная скорость с электромотором - 23 км/ч, запас хода - 30 км, время зарядки батареи - 2,5 ч.
"Быстрый" электровелосипед американской компании "EV Global Motors" (запас хода со свинцово-цинковыми аккумуляторами - 30 км, время зарядки - 5 ч). Скоро на него начнут ставить никель-металлгидридные аккумуляторы, которые имеют вдвое меньший вес и время зарядки всего 15 минут.
Электровелосипед "Dracle" японской фирмы "Panasonic" в сложенном состоянии легко помещается в багажнике автомобиля. Его трубчатая рама раздвигается всего за 15 секунд с помощью собственного электромотора. Велосипед укомплектован никель-металл гидридной батареей, которую можно зарядить от автомобильного аккумулятора.