Další připravovaný projekt -Spinningový e-bike

V současné době je rozpracován projekt elektrického kola s dobíjením pomocí pedálového středového generátoru

Elektricky poháněné kolo s využitím dobíjení akumulátorů pomocí pedálového středového generátoru - šlapáním lze přivést elektrickou energii do bateriového systému a prodloužit tak dojezd kola, využití fyzické zátěže lidského těla jako na spinningovém kole nebo rotopedu

•Dopad tohoto projektu je obdobný jako u elektrické motokáry, ekologie a nové druhy pohonů, propagace školy, …

•Vývoj nového dopravního prostředku s parametry, které umožní výhodněji využít elektrickou energii bez mechanického (řetězového) pohonu

Technické parametry spinningového elektrického kola

Robustní BLDC elektromotor vpletený do zadního kola, provozovaný na napětí 36 V a dávající výkon do 750 W, točivý moment 18,2 Nm, hmotnost 6,4 kg

• Regulátor Magic 50A - nadstandardní funkce: tempomat, signalizace poruchy, programovatelný přes USB, univerzální pro napětí akumulátoru 24 V, 36 V a 48 V

• Baterie Li-ion - 36 V, 10 Ah, zajištěná uzamčením do držáku a vyjímatelná sklopením horní části do boku kola.

• Středový pohon s výkonem 250W (dostatečně velký pro delší zátěž "šlapáním energie do baterek") - je nutné předělat - vyřadit volnoběžku a upravit získané střídavé napětí na vhodnou hladinu stejnosměrného napětí, pro dobíjení baterie. V ideálním případě by bylo nutné vyvinout vhodný generátor na frekvenci šlapání 1 Hz s trochu větším vnějším průměrem a počtem pólů (podobně jako Golden Motors) - zatím nikdo nevyrábí.

• Ostatní ovládající prvky, včetně brzdových páček s mikrospínači, páčkovým ovladačem plynu, LED indikátorem stavu baterie, siréna, světla, kabeláž, …

Princip provozování tohoto kola se liší od běžných kol především využitím středového pohonu jako dobíjecí jednotky. Jezdec hospodaří s baterií jako s energetickou bankou, kterou dobíjí pomocí nabíječky připojené na běžnou zásuvku nebo se může kdykoliv rozhodnout doplnit chybějící energii šlapáním do pedálů středového generátoru.

Energii, kterou takto získává, bude moci měnit v několika rozsazích výkonů. Trvale bude možno nastavit potřebný výkon v rozmezí 50 až 70 W - první stupeň zatížení a pro zdatnější sportovce lze po určitou dobu disponovat výkonem 100 W nebo i více. Instalovaný dobíjecí generátor dává maximálně 250 W s 90 % účinností. Celkově se však účinnost ještě sníží.

Jak lze tedy na takovém kole jezdit?

Samotná jízda probíhá čistě elektricky, motor o výkonu 750 W má dostatečně velký výkon i na větší kopce a jezdce s hmotností i nad 80 kg. Dojezd na plně nabitou baterii je okolo 40 km. Pokud se rozhodnu za jízdy nebo i v klidu (kolo je na stojanu, opřené tak, abych mohl šlapat) využívat dobíjecí generátor, musím si být vědom následující zjednodušené matematiky dobíjecího procesu:

Napětí je 36 V a kapacita akumulátoru je 10 Ah - z toho vyplývá, že disponuji bankou energie o velikosti 360 Wh. V méně náročném terénu jsem schopen dojet do vzdálenosti 40 km. Pokud se trochu přemůžu a rozhodnu se zatížit své tělo "šlapacím" výkonem 100 W, budu moci - trochu zjednodušeně - našlapat své baterie za 3,6 hodin (3 hodiny a 36 minut). Musím si ale uvědomit, že baterii nelze zcela vybíjet a její životnost se zlepší až na 600 i více nabíjecích cyklů, pokud ji vybiji na 50% a pak zahájím dobíjení (proces přikrmování energií).

Předpokládejme, že vzhledem k nerovnoměrnosti dobíjecího pochodu a jeho prodloužením zejména při dobíjení z 80 % kapacity na 100% bude šlapání z 50 % kapacity trvat 2 hodiny. To je trochu nevýhodné, proto využiji - tak jako řada řidičů elektromobilů dobíjení z 30 % kapacity na 80 % kapacity a dobu šlapání zkrátím na 1,5 hodiny. Předpokládaný dojezd 40 km není samozřejmě zajištěn 100 % vybitím článků baterie, ale ubereme zhruba 70% celkové kapacity (instalovaná baterie musí nějakou dobu vydržet).

Další úvahy počítají s maximální a průměrnou rychlostí kola. Maximální rychlost kola je nastavena na 32 km/h (20 mph) a v rovinatém terénu ji lze dodržet. Výkon elektromotoru 750 W zajišťuje mnohem větší schopnost překonat terénní nerovnosti než to dokáže průměrný amatérský cyklista. Rychlost 32 km/h je důležitá na potřebný rozjezd před terénní překážkou a proto se nehodí vyhláškou předepsaná rychlost v ČR - 25 km/h. Jak daleko dojedu po 1,5 hodinovém šlapání? Battery range je již zmiňovaných 40 km a odpovídá mu úbytek kapacity asi 80 %. Pokud našlapu 50 % kapacitu (z 30% do 80 %) připravím kolo na nových 0,4 x 50 = 20 km. Samozřejmě by se kolo dalo rozhýbat i elektricky tak, že generátor bude přímo napájet zadní elektromotor, ale pak nikdy nevyužiji jeho instalovaný výkon 750 W!

Z výše uvedené úvahy vyplývá, že spinningové kolo nahradí domácí rotoped a umožní následnou příjemnou jízdu bez šlapání nebo i s dodatečným přišlapáním, které doplňuje potřebnou energii dle momentální potřeby. Člověk, který je zdravotně handicapovaný a nechce během jízdy šlapat do kopců, může využít energetické banky baterií nabíjením ze sítě a šlapání si užije podle své osobní potřeby při nízkém výkonu např. 50 W.

Protože se zabýváme projektem, který svými parametry elektrického pohonu trochu vybočuje z provozu na běžných komunikacích, je v našich možnostech zvýšit výkon motoru na 1 kW při 48 V na baterii - kroutící moment pak bude 27,3 Nm a kolo se bude ve všech ohledech podobat skútru. To dodávám pro možné pesimisty, kteří se obávají o schopnost kola vyjet i táhlá stoupání v délce mnoho kilometrů. Kolo výslednou hmotností nepřekračuje 25 kg (středový pohon má hmotnost 3,6 kg - hmotnost, kterou má toto kolo navíc proti běžným elektrokolům). Lze s ním proto dobře manipulovat a snadno jej přemístit.

V Německu se připravuje podobný projekt - viz odkaz níže: