UNIVERSITATE POLITEHNICA BUCURESTI

FACULTATEA DE INGINERIE ELECTRICA

CONCEPŢIA ASISTATǍ DE CALCULATOR

A ACŢIONǍRILOR ELECTRICE

Bicicleta Electrica

STUDENTI:

Preda Georgiana Carmen GRUPA 141 EA

Șerban Vasile Vlad

1

Cuprins1. Rezumat...............................................................................................................................................3

2. Notiuni introductive............................................................................................................................4

2.1 Scurt istoric........................................................................................................................................4

3. Surse de energie..................................................................................................................................6

3.1 Baterii...............................................................................................................................................7

3.2 Componente active............................................................................................................................8

3.3 Tipuri uzuale de baterii reîncărcabile.................................................................................................8

3.4 Dezvoltare.........................................................................................................................................9

3.5 Alternative.........................................................................................................................................9

4. Motorul.............................................................................................................................................10

4.1 Tipuri de motoare utilizate..............................................................................................................10

4.1.1 Motor montat in butucul rotii...................................................................................................10

4.1.2 Motor montat in cadru (GRUBER Assist)...................................................................................11

5. Controller...........................................................................................................................................12

5.1 Pornirea motoarelor........................................................................................................................12

5.2 Regulatoare de viteza......................................................................................................................12

5.2.1 Module SCR..............................................................................................................................13

5.2.2 Module PWM............................................................................................................................13

6 Concluzii............................................................................................................................................14

7. Anexe.....................................................................................................................................................15

Anexa 1. Tabelul de tehnologii cu baterii reîncărcabile.....................................................................15

Anexa 2. Tipuri de motare si putrea dezoltata...................................................................................16

Anexa 3. Caracteristica mecanica a motorului Clyte 406..................................................................16

Anexa 4. Motor montat in butucul rotii.............................................................................................16

Anexa 5. Montarea unui motor GRUBER Assist in cadru..................................................................18

Anexa 6. Dezvoltare biciclete electrice..............................................................................................21

7 Bibliografie.........................................................................................................................................22

2

1. Rezumat

In 2008, in intreaga lume consumul de energie era de 474 exajoules ( ), iar

in proportie de 80 – 90 % provine din arderea combustibililor fosili. Dupa ultimele estimari

rezervele de combustibil fosil vor ajunge inca 45 de ani (2050) si astfel se incearca trecerea

pe noi surse de energie: eoliana, solara, geotermala, biomasa si hidro.

Cu toate ca in 2006 s-a deschis cea mai mare centrala hidroelectrica din lume: Three

Gorges Dam1,situata pe raul Yangtze, China, depasind hidrocentrala de la Itaipu2, Brazilia,

resursele de combustibil fuzibil se epuizeaza, parca , mai repede. Si astfel s-a relansat ideiia

din 1992 de „vehicole verzi”. Fiecare producator de autoturisme care doreste sa ramana pe

piata investesc in cercetarea si dezvoltarea vehiculelor care sa functioneze pe baza energiei

electrice produsa prin forme neconventionale, ca cele enumerate mai sus.

Conform studiilor de piata, s-a observat o tendinta de crestere a numarului de utilizatori

a mijlocelor de transport, nepoluant. Si ce alt mijloc de transport nepoluant, care sa ajute si

la mentinerea unei sanatati cat mai bune, decat bicicleta, iar pentru a usura si mai mult

calatoriile cu bicicleta producatorii ofera din ce in ce mai mult spre vanzare E-bike – biciclete

electrice ecologice.

Astfel in continuare m-am hotarat sa discut despre dezvoltarea pe care aceste E-bike au

conscuta in ultimii ani.

In prima parte se discuta despre modul cum au evoluat bicicletele si cum in 1985 apre

prima patentare a unei biciclete electrice.

In continuare se discuta despre sistemul de alimentare al motoarelor electrice, despre

motoarele electrice precum si despre modul cum se comanda motorul ca sa avem acces la

1 Puterea generata 79.47 TWh2 Puterea generate 94,684 GWh

3

surplusul de putere, oferita de partea electrica, atunci cand simtim nevoia de o paza din

pedalare, dar trebuie sa ajungem la destinatie.

2. Notiuni introductive

O bicicletă motorizat este o bicicletă cu un motor ataşat, utilizat la propulsia vehiculului, sau pentru a asista cu pedalarea. Uneori clasificate ca fiind un vehicul cu motor, sau o clasă de vehicul hibrid, bicicletele cu motor pot fi alimentate de la diferite tipuri de motoare.

Unele pot fi propulsat de motorul numai în cazul în care biciclistul optează să nu pedaleze. Aceste cunoscut sub numele de motorete cea mai mare parte au pedale pentru utilizare de urgenţă sau din cauza unor cerinţe legale şi acestea nu sunt folosite în mod normal. Acestea sunt cunoscute sub numele de putere-asistată. Pedalele rămânănd ca principala formă de propulsie, motorul fiind utilizat pentru a da un pic de putere suplimentară, mai ales la deal. Multe biciclete motorizate sunt bazate pe princiul bicicletei şi tehnologii clasice, cu toate că modificările aduse de proiectare pentru a sprijini motorizare pot fi extinse.

În ţările în care există o cultură puternică legată de mersul pe bicicletă (în special în Asia), bicicleta motorizat este deosebit de populară; în 1996 Shanghai a avut 370.000 – biciclete motorizate şi 470.000 – vehicule.

2.1 Scurt istoric

Baronul Karl von Drais din Mannheim, Germania inventeaza in 1818 prima bicicleta purtând numele de “maşină de alergat” (draisin), avand doua roti in linie, propulsata de catre om prin impingere cu picioarele in pamant. In 1849 mecanicul german Heinrich Fischer a montat pedale la roata din fata orientabila, asigurand astfel propulsia prin actionarea directa a vehiculului si nu prin atingerea pamantului, cum era la celerifer si la dresiana. Istoria acestei inventii este controversata. Unii spun ca fratii Ernest si Pierre Michaux, rotari din Paris, aveau la reparat o dreziana si s-au gandit sa monteze un sprijin pentru picioare. La inceput au folosit o prelungire a axului rotii din fata, apoi, inspirandu-se dupa modelul manivelei cu care ei actionau piatra lor de ascutit cutite, au montat niste pedale asemanatoare cu cele de azi. In 1865 fratii Michaux inventeaza velocipedul, sau biciclul, care era o bicicleta din lemn cu doua roti inegale, roata din fata, prevazuta cu pedale, era mult mai mare decat cea din spate, iar saua era plasata deasupra rotii mari.

In 1874 profesorul Macquron-Rankin, de la Universitatea Glasgow din Scotia (Marea Britanie), publica primul studiu teoretic privind dinamica bicicletei, iar prin aceasta precizare vreau sa subliniez ca performanta in toate domeniile nu poate fi atinsa daca nu se bazeaza pe stiinta. Trecerea de la biciclu la bicicleta se datoreaza englezului Lawson care, in 1879, a inventat roata din spate cu lant de trasmisie, cadrul cu pedalier si sistemul ghidon-furca, si compatriotului sau J.K.Starly, care in 1885 construieste bicicleta cu roti egale si cadrul din tuburi metalice, avand toate elementele bicicletelor moderne.

4

Ultima perfectionare esentiala este realizata de John Boyd Dunlop, in 1877, prin utilizarea pneului de cauciuc. De atunci s-au realizat sute de imbunatatiri, dar elementele de baza au ramas aceleasi.

O bicicletă poate fi definită în general ca fiind un vehicul rutier cu două roţi aşezate în linie una în spatele celeilalte, pus în mişcare prin intermediul a două pedale acţionate cu picioarele. Se estimează că mersul pe bicicletă este de trei ori mai eficient din punct de vedere energetic decât mersul pe jos, iar viteza este de trei - patru ori mai mare.

Fiind inventate în Europa secolului XIX, bicicletele sunt acum în număr de peste un miliard, asigurând în multe regiuni mijlocul principal de transport. Ele sunt de asemenea foarte populare ca mod de recreaţie, şi au fost adaptate pentru folosinţă în multe alte domenii ale activităţii umane cum ar fi cel al jucăriilor, fitness, aplicaţii militare, servicii de curierat şi sportul numit ciclism.

Forma şi configuraţia de bază a cadrului, roţilor, pedalelor, şezutului şi a ghidonului au suferit doar mici schimbări din 1885, când a fost construit primul model cu lanţ, cu toate că multe detalii importante au fost îmbunătăţite, în special odată cu apariţia materialelor moderne de fabricaţie şi a proiectării asistate de calculator. Acestea au permis răspândirea modelelor speciale pentru cei ce practică un anume tip de ciclism.

Bicicleta a influenţat istoria în mod considerabil, atât în domeniul cultural, cât şi în cel industrial. În anii de început, construcţia bicicletelor s-a inspirat din tehnologiile deja existente, dar în ultima vreme bicicleta a contribuit la rândul ei la dezvoltarea tehnologiilor, atât în vechile domenii, cât şi în altele noi.

Incepand cu anul 1890 in SUA apar primele patente in care sunt documentate diferite modele de biciclete electrice. De exemplu:

An Autor Titlu patent Nr inregistrare

Observatii

1895 Ogden Bolton Jr.

Bicicleta antrenata de un motor cu 6 poli montat

pe roata din spate.

U.S. Patent 552,271

Motorul consuma 100 A de la o baterie de 10 V

1897 Hosea W. Libbey din

Boston

Bicicleta antrenata de doua motoare electrice

U.S. Patent 596,272

Model re-inventat in 1990 de catre Giant Lafree

electric bicycles1899 John Schnepf Bicicleta antrenata de un

motor cu frictiune montat pe roata din

spate

U.S. Patent 627,066

Transmisia se realiza prin frin frecarea rotorului de cauciucul rotii motoare.

1969 G.A. Wood Jr. Bicicleta antrenata de 4 motoare termice

U.S. Patent 3,431,994

Fiecare motor avand 372.85 W, avand si diverse puteri

Pentru a se putea ajunge la performante ridicate era nevoie de aparate de masura performante care sa ajute utilizatorul in a folosi bicicleta si pentru a putea asigura o alimentare eficienta a motoarelor de antrenare. Astfel in anii 1990 au aparut primii senzori de cuplu precum si un sistem optim de contol al puterii.

In anul 1992 Vector Services Limited o oferit spre vanzare prima bicicleta performanta de la ora actuala numita „ZIKE”, avand un motor cu magneti permanenti, cantarind doar 850 g, incorporat in

5

cadrul bicicletei. Motorul era alimentat de la o baterie de Nichel – Cadmiu. ZIKE ramane principalul model de bicicleta electrica pana in 1998, in schimb pana in 2004 productia de biciclete electrice a crescut cu 35 %, principalii producatorii de atunci fiind: Currie Technologies, EV Global, Optibike, Giante Lite, Merida, ZAP.

In 2001 existau diversi termeni care definesc o astfel de bicicleta: E-Bikes, bicicleta alimentata, pedelec, bicicleta asistata sau bicicleta asistata cu putere. In prezent, conform Google, termenul E-Bike (bicicleta electrica) este cel mai popular. Termenii Electric Motorbike sau E-Motorbike definesc biciclete mai puternice care pot ajunge pana la 80 km/h utilizand doar motorul electric.

3. Surse de energie

Din punct de vedere istoric, motoarele cu ardere internă au dominat piata de biciclete motorizate şi încă se fac în multe pieţe. Cele mai multe motorizari încă mai folosesc motoarele în doi sau patru timpi, mai ales producatorii Robin Subaru, Honda si Tanaka

Puterea poate fi aplicat în mai multe moduri:

Roata faţă sau spate pot fi alimentate prin intermediul unui motor construit în hub (de exemplu, Singer roţi)

cu motor montat în cadru sau în spatele biciclistului, ce poate conduce roata din spate cu un lant sau curea din cauciuc. Cele mai multe dintre aceste biciclete sunt sub 50 cmc.

puterea poate fi transferata către roata fata sau spate de la un alt motor montat direct deasupra, transmiterea puterii se face prin role sau centura de cauciuc aflate in contact direct anvelopele. Acestea sunt numite "unitate de frecare".

lanţul de bicicletă poate fi condus de un pinion care poate fi antrenat fie de pedale sau fie alimentate sau ambele.

Exista mai multe tipuri posibile de biciclete electrice motorizate cu mai multe tehnologii disponibile, variind în costurile şi complexitate; fiind disponibile atat cu motoare directe cat si cu motare cu schimbator de viteza. Un sistem de putere-asistată poate fi adăugata la aproape orice bicicleta uilizând un lanţ, curele, motoare in cadru sau pe o unitate de frecare. Nivelurilor de putere a motoarelor utilizate sunt influenţate de categorilei disponibile legale şi sunt deseori limitate la 700 waţi.

Bicicletele electrice utilizeaza baterii reîncărcabile, motoare electrice şi unele forme de control. Acest lucru poate fi un simplu comutator on-off, dar de obicei, este PWM ( Modularea Imulsurilor de control electronic in durata). Bicicletele electrice dezvoltate în Elveţia, la sfârşitul anilor 1980 pentru „Tour de Sol”3 , erau dotate cu o statie de incarcare solara. Sisteme de baterie utilizate in prezent conţin, NiCd, NiMH sau Li-Ion.

3 Turul Soarelui – cursa ce a avut loc intre anii 1985-1993 in Elvetia, in care participa doar vehicule alimentate cu celule solare.

6

Bicicletele electrice motorizat poate fi cu putere-la-cerere, în acest caz motorul este activat de către un buton montat pe ghidon; sau asistate-electric ( pedelec), în cazul în care motorul electric este reglementat de pedalare. Acestea au un senzor pentru a detecta viteza de pedalare, forţa de pedalare, sau ambele. Un controller electronic oferă asistenţă în funcţie de marimea de intrare a senzorului: viteza vehiculului şi forţa necesară.

Autonomia este un aspect chie in alegerea unei biciclete electrice, care este afectată de factori, cum ar fi eficienţa motorului, capacitatea bateriei, eficienţa ale electronicii de asistenta, aerodinamica, dealuri şi greutatea de biciclete şi biciclistului. Autonomia unei biciclete electrice este, de obicei intre 7 km (la deal numai pe energie electrica) si 70 de km (asistenţă minimă) in conditii de test şi depinde în mare măsură daca bicicleta este testat pe drumuri plate sau dealuri. Unele companii producatoare, cum ar fi BionX, Canada sau E + (fabricate de Electric Systems Motion) – SUA, au opţiunea de a utiliza franare regenerativa, motorul acţionează ca un generator pentru a încetini bicicleta in panta, înainte de angajarea plăcuţele de frână. Acest lucru este util pentru extinderea duratei de viaţă a plăcuţelor de frână precum şi o uzura mai mica a jante. Există, de asemenea experimente care folosesc celule de combustie, de exemplu, PHB4, iar unele experimente au fost întreprinse cu supercondensatori pentru suplimentarea sau înlocuirea baterii pentru autoturisme şi unele SUV-uri.

Costurile energetice de utilizare a bicicletei electrice sunt mici, dar pot fi considerabil costurile acumulatorilor de schimb. A utiliza o bicicleta electrica sa mergi la servici sau la magazin, in loc de o masina,are câştiguri financiare pe termen lung.

3.1 BateriiO baterie reîncărcabilă (de asemenea cunoscut ca un acumulator de stocare) este un grup de

una sau mai multe celule secundare. Bateriile reîncărcabile utilizeaza reactii electrochimice care sunt electric reversibile. Bateriile reîncărcabile sunt în diverse mărimi şi pot folosi diferite combinaţii de substanţe chimice. Cele mai utilizate baterii reîncărcabile ( " celule secundare "), biochimice sunt: acid plumb, cadmiu nichel (NiCd), nichel hidrură de metal (NiMH), ioni de litiu (Li-Ion), şi litiu polimer Ion (Li-ion polimer).

Bateriile reîncărcabile pot oferi beneficii economice şi de mediu în comparaţie cu baterii de unică folosinţă. Unele tipuri de baterie reîncărcabile sunt disponibile în aceleaşi dimensiuni ca tipuri de unică folosinţă. Desi celulele reîncărcabile au un cost mai mare iniţial, in timp costul lor se amortizeaza mai repede dacat daca s-ar cumpara baterii de unica flosinta. Alegerea corectă a unui sistem de baterie reîncărcabilă poate reduce materialul toxic trimis la depozitele de deşeuri, comparativ cu o serie de baterii de unică folosinţă. De exemplu, producătorii de baterii NiMH reîncărcabile pretind o durată de viaţă de 100-1000 de cicluri de reincarcare pentru bateriile lor.

În timpul încărcarii, materialul pozitiv activ este oxidat, producand electroni, pe cand materialul negativ este redus, consumatoare de electroni. Aceşti electroni constituie fluxul de curent în circuitul exterior. Electrolitul are rol de a facilita fluxul de ioni dintre electrozi, ca in cazul celulelor litiu-ion şi

4 PHB – bicicleta cu putere-asistată si motor pe bază de hidrogen

7

nichel- cadmiu, sau poate fi un participant activ în reacţia electrochimice, ca în cazul celulelor cu plumb- acid.

Energia utilizata la incarcarea bateriilor reincarcabile in cea mai mare parte provine reţeua de energie electrica (curent alternativ), folosind o unitate de adaptare. Majoritatea incarcatoarelor necesita cateva ore sa incarce complet o baterie. La ora actuala, Duracell şi Rayovac comercializează încărcătoare pentru baterii AA / AAA – baterii NiMH, în doar 15 minute. Cu toate acestea, ratele ridicate de încărcare (de exemplu: 15 minute încărcărcare fata de 1 ora de încărcare) va cauza daune pe termen lung pentru majoritatea baterii reîncărcabile.

Cele mai multe baterii NiMH AA / AAA prezinta la iesire o tensiune de 1.2 V. In cazul in care tensiunea nu este cea impusă, acest lucru nu este o problemă în cele mai multe dispozitive, deoarece tensiunea scăde odata cu consumul de energie. Cele mai multe dispozitive sunt proiectate pentru a putea continua să funcţioneze la un voltaj redus de între 0.9 şi 1.1 V.

Incarcarea inversa, care dauneaza baterii, este atunci când o baterie reîncărcabilă este reîncărcată cu polaritatea sa inversată. Acest efect poate să apară sub o serie de circumstanţe, cum ar fi:

Atunci când o baterie este incorect introdus într-un încărcător. Atunci când bateriile mai multe baterii sunt utilizate în serie într-un dispozitiv.

3.2 Componente activeComponentele active într-o celulă secundara sunt substanţe chimice care alcătuiesc materialele

pozitive şi negative active, precum şi electrolitul. Materialul pozitiv prezintă un potenţial de reducere şi cel negativ prezinta un potenţial de oxidare. În celule primare electrozii pozitivi şi negativi sunt cunoscuti sub numele de catod si anod.

3.3 Tipuri uzuale de baterii reîncărcabile

Nichel - cadmiu (NiCd)

Creat de Waldemar Jungner din Suedia în 1899, care sa bazat pe primele baterii alcaline a lui Thomas Ediso. Folosind hidroxid de oxid de nichel şi cadmiu metalic ca electrozi. Cadmiul este un element toxic şi a fost interzis pentru cele mai multe utilizări de către Uniunea Europeană în 2004. Bateriile nichel-cadmiu au fost aproape complet înlocuite de cele cu nichel – metal hidrura (NiMH).

Nichel-metal hidrură (NiMH)

În primul rând sa dezvoltat în jurul lui 1980. Bateria are la bază un aliaj care absoarbe hidrogen pentru electrodul negativ în loc de cadmiu.

Baterie litiu-ion

Tehnologia din spatele litiu-ion nu a fost încă pe deplin a ajuns la maturitate. Cu toate acestea, sunt cele mai utilizate, în multe electronice de larg consum, avand unul dintre cele mai bune rapoarte de

8

energie - masă şi o pierdere foarte lenta de energie in cazul in care nu se foloseste. Popularitatea de bateriile litiu-ion se răspândeste o data cu tehnologia lor continuă de îmbunătăţire.

3.4 DezvoltareÎn 2007, profesor asistent Yi Cui şi colegii sai de la Universitatea Stanford Departamentul de

Stiinta si Ingineria Materialelor au descoperit că utilizarea nanofirelor de siliciu sub formă de anod creşte densitatea volumetrică responsabil de anod cu un factor de 10.

O altă dezvoltare este invenţia de baterii flexibile, care pot fi făcute pe hârtie subţire.

Cerametec, o subcompanie de cercetare şi dezvoltare a CoorsTek, cerceteaza o baterie care conţine o bucată de metal de sodiu solid cuplat la un compus de sulf, prin intermediul unei hârtie ceramice cu membrană subţire. Membrana conduce ionii înainte şi înapoi pentru a genera un curent. Compania susţine că se poate stoca aproximativ 40 de kilowaţi-oră de energie într-un pachet de marimea unui frigider, şi operează sub 90 grade Celsius. De asemenea, compania susţine că acumulatorul lor va permite descărcarea de gestiune pentru 3650 / cicluri de reîncărcare (sau aproximativ 1 pe zi timp de un deceniu).

3.5 AlternativeExistă sau sunt în curs de dezvoltare mai multe alternative pentru baterii reincarcabile. Pentru

utilizări cum ar fi radio portabile şi lanterne, bateriile reîncărcabile pot fi înlocuite cu mecanisme de ceasornic sau dinamuri, care sunt puse in functiune de către utilizator pentru a oferi putere. Pentru transport, alimentarea neîntreruptă a sistemelor energetice şi laboratoarelor este folosita volanta ce păstrează energia într-un rotor de filare pentru reconversia energiei electrice atunci când este nevoie; astfel de sisteme pot fi utilizate pentru a furniza impulsuri de mare de putere.

O dezvoltare de viitor, ar putea fi supracondensatorul pentru transport, folosind un condensator mare pentru a stoca energie în loc seria de baterii reîncărcabile utilizate la vehicule hibride. Un dezavantaj pentru condensatori în comparaţie cu bateriile este ca tensiunea la borne scade rapid; un condensator care are 25% din energia iniţială lăsat în el va avea jumătate din tensiunea iniţială. Sistemele de baterii tind să aibă o tensiune de terminal care nu scade rapid decat cand sunt aproape epuizate. Această caracteristică complică structura electronicii de putere pentru utilizarea ultracapacitatilor. Cu toate acestea, există beneficii potenţiale în materie de eficienţă pe ciclu, durata de viaţă şi greutatea în comparaţie cu sistemele reîncărcabile.

9

4. MotorulMotorul, evident cea mai importantă parte, este cel ce produce lucrul mecanic necesar

deplasarii. La fel ca bateriile, cu atât este mai mare cu atat putem avea puteri mai mari – desi nu ar fi nevoie întotdeauna de puterea disponibila.

Oamenii pot produce între 50 şi 150 de W de energie electrică durabilă. "Durabilă", în acest caz, înseamnă că puteţi să produceti acesta timp de 10 la 30 de minute. Oamenii pot produce, de asemenea, scurte explozii de energie din 250 - 350 W interval de aproximativ 5 minute, şi pot produce până la aproximativ 1 CP (745 W) pentru câteva secunde.

Croazieră pe un drum plat, cu o bicicletă normala se parcurge distanta de 5 mile cu o putere medie de circa 75 - 100 W. Gandind din punct de vedere al motoarelor de biciclete, ceva mai mari de 200 de waţi se va obţine cu bicicleta până în jur de 20 mph (eventual) pe un drum neted. Adevăratul test al unei biciclete electrice este: cât de mult vă ajută să urcati un deal.

West eBikes Edge recomandă motoare hub de 1000 W. Cu toate că nu veţi avea nevoie de toata puterea tot timpul,dar atunci când ai nevoie de ea: ai unde apela. Ne-ar folosi motoare mai mari, dar 1000 Watts este cel mai mare motor permis de Lege in Washington şi Oregon (precum şi cele mai multe alte state), ca o bicicletă sa fie considerata o "bicicleta".

4.1 Tipuri de motoare utilizate

4.1.1 Motor montat in butucul rotii

Un motor in butuc este un motor electric, care antreneaza o roata fără a folosi o transmisie. Acest lucru este realizat prin construitia directa a motorului in butucul rotii, care este si punctul în jurul căruia se roteşte roata. Pentru ca acest ignoră necesitatea pentru o transmisie, motoarele in butuc sunt mai eficiente, în special la rate ridicate de viteză.

Motoarele in butuc, ca o idee, este cunoscuta de mai bine de un secol. Ele au fost concepute iniţial pentru a fi utilizate cu automobile, dar astăzi sunt folosite aproape exclusiv pe bicicletele electrice. Biciclete motorizate sunt o privelişte comună în Asia, mult mai mult decât în SUA, dar progresele tehnologice exista si făcându-le mai populare. Unele bicicletele motorizat sunt fabricate in acest mod, dar uneori poate fi mai ieftin instala motorului ca un supliment la modelele normale de biciclete. Există mai multe kituri de conversie disponibile, inclusiv kituri pentru modificarea unui motor produs in China pentru a se potrivi cu o bicicletă de dimensiuni americane.

Motoare in butuc pot utiliza energiea electrică acumulata in bateriile reincarcabile. Pe o bicicleta, acumulatorul este, de obicei situat în apropiere de roata din spate. Bateriile NiMH sunt tipurile cele mai preferate de baterie reîncărcabilă din cauza greutăţii lor reduse. În funcţie de factori cum ar fi terenul, greutatea biciclistului şi de vreme, o bicicleta electrica poate avea o autonomie de 4.3 mile (7 km) sau 43.5 mile (70 km).

10

Când se instaleaza un motor la o bicicleta normala, este instalat de obicei pe roata din fata. Motorul produce niveluri ridicate de cuplu pe această parte a bicicletei şi este important să vă asiguraţi că propietatile mecanice ale cadrul biciclete pot suporta aceste forţe crescut.

4.1.2 Motor montat in cadru (GRUBER Assist)

GRUBER Assist este o unitate ulta-usoara pentru biciclete de munte, trekking cicluri şi ciclurile de turism, potrivit pentru instalare ulterioara. Motorul cu măiestrie conceput Gruber este invizibil construit în bicicleta (situat in cadru) avand diametrul interior maxim de 31.6mmavand performante foarte ridicate in special datorita greutaii acestuia redusa (900 g) Anexa1.

O simpla apăsare a butonului Turbo de pe ghidon - şi senzaţie de arsură în coapselor dispare - transpiraţia sănătoasa, cu toate acestea, rămâne. Driver-ul auxiliar, cu 200 W putere suplimentara, promite o creştere a performanţei de până la 100% - pentru min. 45 de minute la sarcină maximă. Când unitatea este oprita, bicicleta ramane propulsata de forta umana, ca de obicei.

11

5. Controller

Prin controller-ul unui motor se intelege un dispozitiv sau grup de dispozitive care servesc să guverneze într-un fel predeterminat performanţa unui motor electric. Un controller poate cuprinde un mijloc de control manual sau automat pentru pornirea şi oprirea motorului, selectând înainte sau înapoi rotaţie , selectarea şi de reglementare a vitezei, de reglementare sau limitarea cuplului şi de protecţie împotriva suprasarcinilor şi greşelile.

Un controller electric paote fi clasificat după tipul de motor pe care il comanda, cum ar fi motoare cu magneti permanenti, servo-motoare, motoare de curent continu cu excitatie serie sau independenta şi motoare de curent alternativ.

Un controller este conectat la o sursă de energie, cum ar fi o baterie, precum şi la circuite de control sub formă de semnale de intrare analogice sau digitale.

5.1 Pornirea motoarelorUn motor mic poate fi activat prin pur şi simplu conectându-l la sursa de alimentare sau cu

ajutorul unui comutator sau întrerupător de circuit. Un motor mai mare nevoie de o unitate specializata de comutare numit un motor starter sau contactor cu motor. Atunci când se alimenteaza, imediat se conectează terminalele motorului direct la sursa de alimentare. Un motor de pornire moale se conectează la sursa de alimentare prin intermediul unui dispozitiv de reducere de tensiune şi creşte tensiunea aplicată treptat sau în etape.

5.2 Regulatoare de viteza Regulatorul de viteza (ASD5) sau Variator de viteza (DSV6) este o combinaţie interconectata de

echipamente, care oferă un mijloc de comanda şi de adaptare a vitezei de operare a unei încărcături mecanice. Un astfel de sistem constă dintr-un motor electric şi un controler de viteză sau Convertor de putere, plus dispozitive auxiliare şi echipamente. În utilizarea comună, termenul "unitate" este adesea aplicat doar controller-ului.

Aceste controallere sunt aplicabile pentru motoarele cu colector de curent continuu, fie cu infasurari sau stator cu magneţi permanenţi. O caracteristică de valoare ale acestor motoare este că acestea sunt uşor de controlat in cuplu, cuplul fiind direct proporţional cu curentul de comanda. Viteza de control este obtinuta prin simpla derivare a cuplului motorului.

5 ASD – Adjustable-Speed Drive6 VSD – Variable-Speed Drive

12

5.2.1 Module SCR

Controller-ul SCR 7 transforma curentul alternativ in curent continuu, cu tensiune reglabila. Drive-rele de CC mici sunt destul de utilizate în industrie, functioneaza cu tensiuni de 90V pentru linia de 120V si 180V pentru o linie de 240V. Pentru unităţi mai mari, de până la mii de cai putere, sunt alimentate de la retele trifazate şi sunt folosite în aplicaţii cum ar fi laminoare, maşini de hârtie, excavatoare şi de propulsie navala. Forma de undă a curentului prin interiorul motorului, atunci cand se foloseste un controller monofazic, este puternic ondulata din cauza comutatiei la frecventa liniei de alimentare. Acest lucru poate fi redus prin utilizarea unui alimentari polifazicer; în caz contrar, curenţii de riplu produc încălzirea motor, zgomot in exces şi pierderea a cuplului la axul motorului.

5.2.2 Module PWM

PWM utilizează modularea impulsurilor in lăţime pentru a regla curentul din circuitul motorului. Spre deosebire de modulul SCR, care comuta la frecvenţa de linie, PWM produce un curent cu ondulatii reduse lucrand la frecvente de comutatie ridicate, de obicei între 1 şi 20 kHz. La 20 kHz, frecvenţa de comutare nu mai poate fi auzita de om, eliminând astfel zgomotul produs de comutare.

7 SCR – Silicon-Controlled Rectifier

13

6 Concluzii

In urma studiului efectuat asupra dezvoltarii unor noi mijloace de transport, nepoluante si care nu consuma combustibil fosil, in speta „Studiul Bicletei Electrice” ca alternativa a viitorului, am observat ca apar din ce in ce mai multi producatori de astfel de mijloc de transport, in principal inpinsi de teama terminarii resurselor care au stat la baza dezvoltarii economice si sociale de atatea deceni. Deasemenea am observat si deschiderea populatiei spre schimbarea stilului de viata cu unul mai activ din punct de vedere sportiv.

Conform structurii acestuii raport, cea mai importanta problema in dezvoltarea vehiculelor electrice o constituie modul de stocare a energiei produse. Dupa interzicerea folosii plumbului si cadmiului in fabricarea de acumulatori s-a ajuns la dezvlotarea unor noi sisteme de stocare a energiei, dar nu foarte eficienta si de lunga durata.

Cele mai performante baterii reincarcabile si care sa ramana utilizabile in domeniul transportului pe bicicleta (gabarit redus) ofera o autonomie destul de mica maxim 20 km cu o viteza de croaziera de 30 km/h. Se incearca constructia unor supracondensatoare care sunt capabile sa stocheze cantitati imporrtante de energie, dar au un gabarit neconvenabil montarii pe bicicleta precum si faptul ca ofera pentru scurt timp o valoare a energiei constanta. Se lucreaza la noi tipuri de baterii pe baza de litiu- polimer, dar inca nu s-a ajuns la un rezultat semnificativ.

Din punct de vedere al motoarlor utilizate, gama de folosire este mare. Incepand de motoare sincrone fara perii pana la motoare de c.c.

Pe viitor se astepta o evolutie destul de spectaculoasa a bicicletei electrice precum si a autoturismelor pur electrice(chiar daca in momentul acual sunt doar prototipuri).

14

7. Anexe

Anexa 1. Tabelul de tehnologii cu baterii reîncărcabile

15

Anexa 2. Tipuri de motare si putrea dezoltata

Anexa 3. Caracteristica mecanica a motorului Clyte 406

Anexa 4. Motor montat in butucul rotii

16

17

Anexa 5. Montarea unui motor GRUBER Assist in cadru

18

Anexa 5.1 Parti componente GRUBER Assist

Anexa 5.2 Date tehnice GRUBER Assist

19

Anexa 6. Dezvoltare biciclete electrice

20

Nr. Crt.

Firmă producatoare

An fabricaţie

Model Date tehnice PretMotor Baterie Autonomie

1 YikeBike –Noua

Zeelanda2010 YikeBike

20 [km/h] LiFePO4 - fast charge

Tincarcare: 30 min20 [km] 3500

€

2 DUCATI –ITALWIN,

Italia2009 D0925

24 [km/h] Li-ion Panasonic 36V,

9AhTincarcare:6 h

35 [km]

2000 €

3 ID-Bike GmbH,

Germania2009

Elmoto HR-2

45 [km/h] Li-ion 48V, 25Ah

Tincarcare : (2 ÷ 4) h

65 [km] 1500 €

4 Ho Chi Minh, China

2008 Dubbed Capella

50 [km/h] Tincarcare: 2 h 12 [km] 600 €

5 Gruber Antrieb

GmbH & Co KG - Austria

2008 Deore, SLX sau

XT

25 [km/h] Li-Iion 4.5Ah 45 min6 km/h – 4.5km12 km/h – 9 km25 km/h – 18.8 km

500 €

6 Vector Services Limited

1992 ZIKE 16 [km/h] Nichel – Cadmiu

24 V, 5 Ah

Se incarca cand se pedaleaza

500 £

21

7 Bibliografie

http://en.wikipedia.org/wiki/Motorized_bicyclehttp://en.wikipedia.org/wiki/Motor_controller#cite_note-Siskind-1http://en.wikipedia.org/wiki/Rechargeable_batteryhttp://www.ebikes.ca/http://www.ebikes.ca/simulator/http://www.electric-bikes.com/bikes/performance.htmlhttp://www.gruberassist.com/category/englisch/http://www.zikebike.com/about.htmhttp://www.bionx.ca/en/products/product-range/http://ikalogic.com/tut_closed_loop_spd_ctrl.phphttp://ecoelectric.webs.com/vehiculeelectrice.htm

22