Le e-bike sono più popolari che mai e disponibili in quasi tutti i punti di prezzo. Se stai pensando di acquistarne uno, è probabile che tu abbia alcune domande sul motore elettrico che ti spinge sulle colline e offre Strava KOMs impossibili. Abbiamo fatto, anche, così abbiamo studiato il diavolo fuori del crescente settore e-bike per scoprire tutto quello che potevamo sui motori e il modo in cui interagiscono con e-bike e pilota.,
In tal modo, abbiamo parlato con esperti come Justin Lemire-Elmore, fondatore e proprietario di Grin Technologies, una società di ingegneria con sede a Vancouver specializzata in kit di e-bike fai da te. Anche Pontus Malmberg, fondatore di Blix Bikes e co-designer di Spintech hub-drive motors, e Jonathan Weinert, sales and marketing manager per Bosch eBike Systems, hanno contribuito con la loro esperienza.,
In Questa Guida
Nel seguente spiegatore, esamineremo queste e-bike motori argomenti:
Come E-Bike Motori Lavoro
Come Motori Lavoro Con il Resto delle E-Bike
I Diversi Tipi di Motori
la Metà di Motori di Auto vs Motori Hub
Direct-Drive Motori Hub vs Orientata Motori Hub
Cosa sono i valori di Potenza Media
Che Altro a Cercare
Ci auguriamo che sarete a piedi con una migliore comprensione della tecnologia, anche se solo per soddisfare la vostra curiosità su moto che vanno whirrrrr.,
Come funzionano i motori E-Bike
Fondamentalmente parlando, i motori elettrici traducono l’energia elettrica in energia meccanica. Le E-bike utilizzano motori DC brushless o motori BLDC, il che significa che non usano spazzole per alternare la direzione della corrente che scorre al motore, come facevano i motori elettrici più vecchi. Quelle spazzole hanno reso i motori meno efficienti e tendevano a consumarsi nel tempo, quindi i motori brushless sono stati lo standard per più di un decennio.,
Apri un motore BLDC e vedrai un mucchio di fili avvolti attorno a una serie circolare di poli. Questo è lo statore; diventa un elettromagnete quando il controller del motore attinge corrente dalla batteria nei fili. Vedrai anche una serie circolare di magneti permanenti, direttamente all’interno o all’esterno dello statore., L’orientamento dei magneti rispetto allo statore dipende dal tipo di motore BLDC, ma in entrambi i casi, questo è il rotore.
Afferrare l’interazione tra il rotore e lo statore è fondamentale per capire come funzionano i motori e-bike. Quando la corrente attraversa gli elettromagneti dello statore in una sequenza circolare, questi elettromagneti respingono e attraggono i magneti permanenti sul rotore, facendolo girare. Lo statore è attaccato ad un albero. Su un motore mid-drive, l’albero gira per generare coppia, e che la coppia ti dà assistenza pedalata tramite una piccola corona collegata all’albero., Sui motori del mozzo, l’albero diventa l’asse e quindi non gira. Invece, il rotore stesso gira, facendo girare l’intero motore (mozzo), creando così una coppia per far girare la ruota anteriore o posteriore.
Come i motori funzionano con il resto della E-Bike
Oltre al motore, tutte le e-bike hanno controller motore e batterie. I controller modulano la quantità di potenza che scorre al motore, che utilizza l’input per trasferire la quantità desiderata di corrente dalla batteria al motore., ” Ciò che rende una e-bike una e-bike è l’esperienza di come viene erogata la potenza”, afferma Lemire-Elmore. Le e-bike a pedalata assistita potrebbero utilizzare un sensore di velocità (aka cadenza), che regola l’e-assist rilevando la cadenza di pedalata del pilota, o sensori di coppia, che rilevano la quantità di coppia che il pilota sta mettendo nei pedali. Alcune e-bike hanno delle manette che ti permettono di utilizzare il motore indipendentemente dalla tua pedalata, anche se le leggi regionali definiscono dove puoi e non puoi usare le e-bike dotate di acceleratore.,
I diversi tipi di motori
Pur condividendo la stessa tecnologia di base, i motori che vedrete sulle e-bike di oggi sono disponibili in tre varianti di base. I motori mid-drive sono posizionati al centro del telaio della bici, dove normalmente si trova il movimento centrale. Hub-driven e-bike hanno motori all’interno del mozzo anteriore o posteriore, e ci sono due tipi di motori del mozzo. I motori dei mozzi a trasmissione diretta, a parte i cuscinetti, non hanno parti mobili: il motore gira solo attorno all’asse, che è fissato al forcellino del telaio., I motori dei mozzi ad ingranaggi utilizzano una serie di ingranaggi planetari per abbassare il numero di giri del motore e aumentare la potenza della coppia. Troverai anche kit di e-bike aftermarket che ti permettono di equipaggiare una bici standard con un motore mid-drive o hub, e tra i kit aftermarket ci sono le unità di attrito, che utilizzano una ruota che gira che contatta il pneumatico posteriore per creare propulsione.
Mid-Drives
I motori mid-drive si trovano tra le pedivelle di una e-bike. Un motore elettrico genera coppia che gira un albero collegato a una corona. Il motore sta quindi integrando la potenza di pedalata all’interno della trasmissione a catena della bici, piuttosto che aggiungere una fonte di alimentazione aggiuntiva. C’è anche un sistema di riduzione degli ingranaggi all’interno del pacchetto motore., I motori Bosch mid-drive ruotano centinaia di volte al minuto, molto più velocemente di quanto si possa pedalare, quindi l’ingranaggio interno del motore riduce i giri / MIN sull’albero, ottimizzando così le prestazioni del sistema a una cadenza da 50 a 80 giri / min, afferma Weinert di Bosch. Tutti tranne i sistemi di trasmissione mid-drive di fascia più bassa includono sensori di marcia che riducono l’alimentazione al motore mentre si cambia marcia per evitare di rompere la catena mentre la moto non è in marcia.,
Motori per mozzo ad azionamento diretto
I motori dei mozzi ad azionamento diretto sono i più semplici motori per e-bike. L’albero del motore diventa l’asse posteriore. Poiché l’albero è fissato in posizione, il motore (ovvero il mozzo) gira attorno all’albero, spingendoti in avanti., I motori a trasmissione diretta tendono ad avere un diametro maggiore rispetto ai motori con mozzo ad ingranaggi, afferma Lemire-Elmore di Grin Technologies, perché i mozzi più grandi significano una maggiore leva e uscite di coppia più elevate, necessarie per fornire una potenza adeguata a regimi più bassi. Le e-bike direct-drive possono anche generare energia elettrica durante la frenata in un processo chiamato frenata rigenerativa. ” I motori sono perfettamente bidirezionali”, afferma Lemire-Elmore. “Possono andare avanti e indietro con uguale efficienza.,”Quando si schiacciano i freni, un interruttore di taglio dice al controller del motore di diventare un generatore e la resistenza genera energia elettrica. L’energia recuperata dalla frenata rigenerativa è minima—YouTuber Tom Stanton ha trovato un aumento di gamma media del 3,5 per cento con il suo sistema rigenerativo, anche se i guadagni di energia aumentano su percorsi collinari-ma il vantaggio principale è il risparmio di frenata potenza di arresto su lunghe discese, come l’energia di frenata viene assorbita elettronicamente piuttosto che attraverso,
Motoriduttore
I motori dei hub ad ingranaggi funzionano come motori dei hub ad azionamento diretto, tranne che all’interno del mozzo c’è un motore elettrico che gira a una velocità molto più elevata. L’albero di quel motore si collega a una serie di ingranaggi planetari che si collegano al mozzo, ruotando il mozzo a una velocità inferiore., Questo metodo genera più coppia, ma meno velocità top-end. I motori dei mozzi ad ingranaggi tendono ad avere un diametro inferiore rispetto ai motori ad azionamento diretto perché non hanno bisogno di un motore grande quanto un motore per generare la stessa quantità di coppia sulla ruota, ma gli ingranaggi planetari rendono anche i mozzi più ampi. I motori includono anche una ruota libera: ciò significa che non c’è alcun potenziale per la frenata rigenerativa, ma costeggeranno liberamente invece di creare una minore resistenza quando non sono sotto il potere, il che rende le e-bike equipaggiate con motore a mozzo più simili alle biciclette tradizionali.,
Friction Motors
Friction-driven e-bike sembrano arcaici rispetto a quelli con motori mozzo contemporanei e sistemi mid-drive, ma il design a basso costo ha meriti per i ciclisti che vogliono convertire una bici tradizionale con il minimo sforzo. Un motore bolt-on aziona una piccola ruota che contatta il pneumatico, di solito sotto i foderi o sopra i soggiorni del sedile, anche se alcuni kit si attaccano al supporto del freno della forcella. La ruota del motore gira il pneumatico, facendoti avanzare. L’attrito significa maggiore usura dei pneumatici, ma il lato positivo è che i kit sono facilmente intercambiabili tra le moto., Non troverete dischi di attrito sulle nuove e-bike perché tendono ad essere ingombranti e meno efficienti, ma i kit all-in-one come questo di Alizeti sono tra i modi più semplici per elettrificare una bici standard.
Sistemi fai da te
Se sei tecnicamente inclinato e non ti dispiace sporcarti le mani, puoi adattare quasi tutte le bici con un motore del mozzo o un sistema di guida centrale. Scegliere il motore, il metodo di pedalata assistita, e la dimensione della batteria per soddisfare le vostre esigenze con aftermarket e-bike kit., Il Bafang G310 geared hub motor è uno dei preferiti tra i produttori di e-bike, per esempio, e l’intero kit fai da te costa tra $405 e $1.056, a seconda della selezione di componenti (e non compresa la batteria). Per meno lavoro, c’è la Copenhagen Wheel, un motore del mozzo a trazione diretta e un cerchio che scorre direttamente nei tuoi forcellini posteriori.
Mid-Drive Motors vs Hub Motors
Decidere tra un hub-driven o un mid-drive e-bike significa valutare le vostre priorità in una bicicletta. Con questo in mente, questi sono i pro ei contro di ogni disegno.,
Mid-Drive Pro e contro
In generale, mid-drive salire ripide colline in modo più efficiente rispetto hub-driven e-bike, perché possono utilizzare la moto esistente innestato trasmissione per sfruttare una maggiore riduzione della marcia per la scalata a bassa velocità, piuttosto che integrarla come un ulteriore non-geared fonte di alimentazione. (Lo svantaggio di efficienza si verifica quando un motore del mozzo non gira al suo regime ottimale – un potente motore del mozzo innestato dovrebbe essere altrettanto efficiente di un mid-drive.) La loro posizione centrata sulla moto crea anche una guida più equilibrata., Questo, combinato con il vantaggio di arrampicata, li rende il motore go-to per le e-mountain bike. Cambiare le gomme sulle e-bike mid-drive è più facile perché non c’è cablaggio tra il telaio e il mozzo, e questo consente agli utenti di eseguire qualsiasi set di ruote.
L’aspetto negativo dell’aggiunta di un motore mid-drive a una bici a catena è l’aumento dell’usura della catena., I produttori rispettabili di e-bike non lesinano sulla qualità della catena, ma la coppia aggiunta significa che potresti sostituire le catene più spesso. I mid-drive sono anche più costosi perché contengono più componenti meccanici e una maggiore riduzione delle marce, che aumenta i costi.
Hub-Drive Pro e contro
Poiché i motori dei hub funzionano al di fuori della trasmissione a catena di una bici, non consumano catene e ingranaggi come le unità mid-drive. Sono anche più economici perché sono prodotti in serie in quantità molto maggiori e non richiedono ai produttori di modificare un telaio per adattarsi a un motore specifico.,
I motori dei mozzi, in particolare gli azionamenti diretti, non salgono con la stessa efficienza degli azionamenti intermedi. ” Se stai navigando in salita a bassa velocità e il motore gira anche a bassa velocità, stai trasformando molta di quella potenza in calore piuttosto che in movimento in avanti”, dice Weinert. Il più alto wattaggio richiesto dai motori del mozzo dell’diretto-azionamento significa i più grandi motori e batterie, che aggiunge il peso., La distribuzione del peso non è così centrata, anche se l’effetto sulla maneggevolezza della moto dipende dal peso del motore. Infine, cambiare le gomme può essere noioso perché è necessario scollegare i fili che alimentano e controllano il motore del mozzo.
Motori per hub a trazione diretta vs motori per hub a trazione
Se stai considerando una e-bike a trazione hub, scopri se il motore è a trazione o a trazione diretta. Ogni design ha i suoi pro e contro.
In generale, i motoriduttori sono migliori per applicazioni a bassa velocità e ad alta coppia, mentre i motori ad azionamento diretto sono migliori per usi ad alta velocità., ” può essere la metà del peso di un motore ad azionamento diretto che ha la stessa coppia”, afferma Lemire-Elmore, a causa del numero di giri interno maggiore del motoriduttore. Tuttavia, poiché sono orientati verso il basso per la coppia, i motoriduttori faticano a raggiungere la stessa velocità massima dei sistemi di azionamento diretto, in grado di gestire velocità più elevate e più potenza senza sovraccaricare. Motoriduttori costa con meno resistenza rispetto ai motori ad azionamento diretto, anche se la resistenza di coasting aggiunto di un motore ad azionamento diretto è minima; è equivalente all’aggiunta di un altro set di pneumatici, dice Lemire-Elmore.,
I motori a trasmissione diretta tendono ad essere più grandi e pesanti perché richiedono più materiale magnetico per generare coppia a bassa velocità, ma la potenza aggiunta e la semplicità meccanica li aiutano a funzionare bene a velocità più elevate., Tendono anche ad essere più silenziosi dei motoriduttori, anche se i nuovi motoriduttori con ingranaggi elicoidali (piuttosto che con ingranaggi dritti) sono quasi impercettibili. Gli azionamenti diretti possono anche beneficiare di una gamma ridotta e di una minore usura dei freni dovuta alla frenata rigenerativa.
Cosa significano le valutazioni di potenza
Il tentativo di confrontare le valutazioni di potenza della e-bike è un ottimo modo per perdere la tua sanità mentale. Questo perché “potenza nominale”, la metrica utilizzata da alcuni produttori, non equivale alla potenza effettiva di un motore o alla potenza massima potenziale., ” La potenza effettiva di un motore dipende interamente da quanto viene caricato in una determinata situazione e dalla massima potenza elettrica che il controller lascia fluire nel motore”, afferma Lemire-Elmore. “Ha poco o nulla a che fare con una valutazione ovunque.”
La potenza nominale potrebbe indicare quanta potenza si sta ottenendo per un determinato periodo di tempo, anche se non esiste uno standard universale per il picco o la durata della potenza nominale. ” Potrebbero essere 10 secondi o 30 secondi”, dice Weinert. “Alcuni motori citano la potenza di picco a 750 watt, ma potresti essere in grado di ottenerla solo per 1 o 2 secondi.,”
Ecco come analizzare il gergo del produttore. “Potere” è una misura di quanto velocemente si sta lavorando. La coppia, una metrica elencata da alcuni produttori, è una misura rotazionale della forza. Per determinare la potenza di un motore in watt, devi sapere quanto velocemente gira: la coppia moltiplicata per la velocità di rotazione equivale alla potenza. La potenza di un motore raggiunge quindi un picco a una quantità specifica di giri al minuto, e anche se si conoscessero gli RPM per la potenza di picco (buona fortuna ottenere quella cifra), non si farebbe quella matematica midride.,
Puoi avere un’idea di quanta potenza massima ti sentirai effettivamente se un produttore elenca la tensione e l’amperaggio (continuo) della batteria di una e-bike dal controller del motore. Questo è un indicatore migliore della valutazione del motore perché le valutazioni sono arbitrarie, ma per quanto riguarda l’energia elettrica, è possibile moltiplicare i volt per ampere per ottenere watt. Per esempio, il Juiced Bikes CrossCurrent X è valutato a 750 watt, aka 1 potenza. La batteria è nominale a 52 volt e il controller del motore eroga 20 ampere di corrente., Pertanto, 52V x 20A = 1.040 W, ma non sentirai 1.040 watt perché i motori BLDC non sono efficienti al 100%. ” Probabilmente è efficiente al 75%”, afferma Lemire-Elmore del motore Bafang. Se il motore è efficiente al 75%, la matematica dice che sentirai un massimo di 780 watt di potenza di picco, che è abbastanza vicino alla potenza del motore da 750 watt. In confronto, la Blix Bikes Vika Travel folding e-bike ha un motore valutato a 250 watt (continui), ma la batteria è valutata a 36 volt e il controller del motore elenca 18 ampere., Anche se il motore perde il 25% della potenza in ingresso per inefficienza, la potenza massima teorica in uscita dovrebbe essere di 486 watt, che è quasi il doppio della potenza di 250 watt. Fondamentalmente, Blix nota che i watt 250 della bici sono continui, mentre Juiced Bikes non dice per quanto tempo la sua cifra di 750 watt può essere sostenuta.
La coppia è meno soggettiva., Se un produttore elenca il picco o la coppia sostenuta di una e-bike in newton metri, vai con quello. Meglio ancora, le percentuali di supporto (come liste Bosch) ti dicono quanto aiuto il motore ti sta dando a un dato livello di e-assist. Altrimenti, se muori dalla voglia di sapere quanta potenza può produrre la tua bici per un periodo di tempo prolungato, ti consigliamo di contattare il produttore e chiedere il significato della potenza della bici prima di acquistarla.
Che altro cercare
Ci sono alcune altre cose da sapere sulle e-bike che influenzano la tua esperienza di guida a lungo termine., Ecco cos’altro dovresti notare.
Tipo di sensore
Le E-bike utilizzano sensori per determinare i livelli di assistenza al pedale in base all’input del pilota. Ci sono sensori di velocità, aka sensori cadenza, che dole fuori e-assist in base alla cadenza della vostra pedalata. Blix Bikes ‘ Malmberg dice che i sensori sono accessibili, a bassa manutenzione, e forniscono un’esperienza di guida rilassata che molti ciclisti apprezzano. ” Se vuoi andare più veloce, pedala più velocemente, non più forte”, dice Malmberg. Accelerare è quindi semplice come aumentare la cadenza, non importa quanto sforzo si sta mettendo in., I sensori di velocità sono comuni sulle e-bike hub-driven.
I sensori di coppia, al contrario, determinano la giusta quantità di coppia del motore misurando la coppia che si sta applicando ai pedali. Per andare più veloce, devi pedalare più forte. L’esperienza è più simile alla guida di una bicicletta tradizionale. I sensori di coppia sono popolari nelle bici a metà strada, in particolare le e-mountain bike, perché offrono ai piloti un maggiore controllo sull’applicazione di e-assist: non si vogliono tonnellate di potenza tutte in una volta quando si negozia una sezione difficile del sentiero.,
Per strozzare o meno
Alcune e-bike sono dotate di strozzatori che consentono ai piloti di accedere all’e-assist della bici senza pedalare. Le manette sono una questione di preferenza del pilota, anche se diventano particolarmente utili sulle biciclette hub-driven se la trasmissione si rompe midride. Sono anche una questione di legalità: alcuni stati definiscono le e-bike per classi. Una classe 1 e-bike ha solo pedale-assist e supera fuori a 20 mph, una classe 2 e-bike ha pedale-assist e un acceleratore e supera fuori a 20 mph, e una classe 3 e-bike ha pedale-assist che può superare fuori a 28 mph., Se classe 3 e-bike possono avere strozzature dipende da chi si chiede: Aventon Ritmo 500 ha throttle-assist fino a 20 mph e pedale-assist fino a 28 mph. In altre parole, controllare le leggi locali prima di acquistare una e-bike con un acceleratore (o uno con e-assist che supera 20 mph).
Problemi di qualità e garanzie
Poiché il prezzo di una e-bike diminuisce, è sempre più importante controllare le informazioni sulla garanzia prima di acquistare. (È sempre una buona idea, in realtà.) Ecco una ragione : le e-bike di fascia bassa potrebbero non avere il rollback termico, una caratteristica che misura la temperatura interna del motore per evitare il surriscaldamento. Pensalo come il limitatore di giri sul motore a combustione interna di un’auto., ” coprire le loro scommesse che la maggior parte delle persone non sta cercando di scavalcare un passo di montagna con il motore a piena potenza”, dice Lemire-Elmore. “Diciamo che stai tirando un rimorchio in salita con due bambini, il sistema potrebbe autodistruggersi.”
Quando un motore diventa troppo caldo, lo smalto protettivo che circonda i fili dello statore può sciogliersi., In parole povere, l’arrampicata troppo sostenuta e a bassa velocità può friggere un motore senza rollback termico, e la sua assenza da una bici non è qualcosa che i produttori riveleranno prontamente (anche se le nuove e-bike senza rollback termico in genere hanno motori in grado di gestire più potenza rispetto ai produttori). Eppure, c’è un sacco di documentazione intorno a Internet di e-bike motori surriscaldamento. Questa è solo una delle tante cose che possono andare male con un motore, una batteria o un controller del motore, quindi è fondamentale sapere in cosa stai entrando prima di acquistare.,
Speriamo che tu sia ora meglio attrezzato per acquistare la giusta e-bike per te. Se hai altre domande che non abbiamo trattato, inseriscile nei commenti e faremo del nostro meglio per aggiornare questo articolo con tutte le informazioni pertinenti che devi sapere sui motori e-bike.