電動自転車で回生ブレーキが珍しいのはなぜですか？
回生ブレーキを備えた電動自転車はほとんどありません。ほとんどの高品質の電動自転車はドライブの途中で落ち着くようです。ホイールとドライブの間にフリーホイールがあり、チェーンテンショナーとしてリアディレイラーがあるため、回生ブレーキも不可能です。
なぜそうなのですか？回生ブレーキが珍しいのはなぜですか？
回答
電気自動車とは異なり、自転車で回生ブレーキが一般的でない理由はいくつかあります。
電動自転車の加速度は非常に低く、ライダーは加速度の約半分を生成し、残りはモーターが生成します。電力は、バッテリーではなく、低速モーターによって制限されます。ほとんどの高品質の電気モーターは5000〜20000 RPMで回転するのが好きですが、電動自転車ではそのような速度範囲では回転しません。電動自転車の最良のRPM状況は、減速ギアを使用するのに十分なスペースがあるミッドドライブバイクであり、ミッドドライブ配置ではフリーホイールによる回生ブレーキが許可されません。電動自転車の最悪のRPM状況（最低RPM）はハブモーターであり、回生ブレーキを可能にする唯一の配置です。これらのハブモーターは、高い前進トルクを生成できないため、ブレーキ用に高い逆トルクを生成できません。対照的に、電気自動車は加速が高いことでよく知られており、急ブレーキが可能です。回生ブレーキを備えた電動自転車は、ブレーキ力としての加速度の半分しか発生せず、まったく重要ではありません。
電気自動車の回生ブレーキの一般的な使用例は、下り坂です。ほとんどの車の運転手は、常に制限速度の非常に近くで運転します（交通状況や安全性が別の方法で要求しない限り）。対照的に、ほとんどの自転車は非常に低速で走行します。下り坂を走行する車の運転手は制限速度を維持するためにブレーキをかける必要がありますが、自転車に乗る人はしばしば下り坂を高速走行の機会として使用します。自転車に乗る人にとって下り坂での最も一般的なブレーキは、下り坂の後の90度またはヘアピンターンであり、平均速度を最大化するために、ほとんどの自転車は、ターン前に常にブレーキをかけるのではなく、ターンの非常に近くでのみブレーキをかけます。したがって、下り坂は電気自転車に乗るのに適した場所ではありません。
電気自動車の回生ブレーキのもう1つの一般的な使用例は、赤信号で停止することです。回生ブレーキのない内燃機関車でも、信号機を遠ざけるのではなく、信号機の近くでブレーキをかけるのが一般的である車とは対照的に、ほとんどの自転車運転者は、信号機を通過するエネルギーを節約する方法を学び、不必要な加速を避けています。すぐにブレーキをかける必要があるだけの速度。回生ブレーキは、別のラピッドスタート（ラピッドストップライディングスタイル）を採用している電気自転車に役立つ可能性がありますが、ほとんどの自転車はそのようなライディングスタイルが必要であるとは考えていません。
回生ブレーキを実行不可能にする最後の致命的な打撃は、そのようなブレーキの制御です。ほとんどの車では、自然なエンジンブレーキがあります。一部の電気自動車またはハイブリッド電気自動車（トヨタ）は、回生ブレーキを使用して通常のエンジンブレーキ量をシミュレートすると同時に、ブレーキペダルを使用して回生ブレーキとディスクブレーキを切り替えるための複雑な（高価で重い）機械を備えています。このアプローチには、ほとんどのオートマチックトランスミッション車のドライバーに馴染みがあるという利点があります。このような高価で複雑で重い機械は、自転車では受け入れられません。他の電気自動車（テスラ）は、ドライバーがブレーキペダルを踏んだときに回生ブレーキとディスクブレーキの間で適応する複雑な（高価で重い）機械を持たないように、いくらか不正行為をしてエンジンブレーキを大きくします。対照的に、高品質の自転車は転がり抵抗が非常に低く、エンジンブレーキがありません。フリーホイールがあります。自然なわずかな回生ブレーキは、そのような自転車では価値がありません。高品質の自転車のブレーキ制御は、前輪と後輪の独立したレバーです。回生ブレーキは、これらのレバーの1つでのみ機能します。ほとんどの場合、自転車に乗る人はフロントブレーキのみを使用し、ほとんどの高品質のハブモーター電動自転車は正当な理由で前輪駆動ではありません（上り坂に座った場合、前輪は実質的に無負荷でスリップします）。リアブレーキでブレーキをかける自転車でも、回生ブレーキとディスク/リムブレーキの両方を同じレバーで操作するには、複雑な（高価で重い）機械が必要になります。サイクリストは、そのような機械は受け入れられないと思います。したがって、回生ブレーキを可能にする唯一の方法は、後部ブレーキに対してのみ機能する3番目の回生ブレーキのみの制御を追加することです。ハブモータードライブのトルクが低いため、ひどいブレーキになります。このようなブレーキは、ほとんどの場合使用されません。
また、軽量で有用なトルクを生み出すために、電気モーターは速く回転する必要があります。電動自転車でドライブモーターを高速で回転させる唯一の配置は、モーターが減速ギアを介してボトムブラケットを駆動するミッドドライブです。このような配置は、リアディレイラーがチェーンテンショナーであり、後輪のフリーホイールが原因で、回生ブレーキでは機能しません。
回生ブレーキの出力がひどく低いため（理由＃1）、有効な使用例がなく（理由＃2および＃3）、実行可能な制御手段がないため（理由＃4）、ミッドドライブがeで最も論理的なドライブバリアントであるため-回生ブレーキを不可能にする自転車、回生ブレーキは、電気自動車とは異なり、e-バイクでは実行できません。
簡単な答え：それは価値がありません。
ほとんどの自転車のエネルギーは、特にカジュアルなライダーにとって、風の抵抗を克服することに向けられています。そのエネルギーは失われ、再生の機会はありません。
Liberty Trikeは、再生から得られると期待できるのは、消費されたエネルギーの5〜10％であると主張しています。Panda eBikesは10％と主張していますが、いくつかの計算があります。
比較すると、電気自動車やトラックは、はるかに多くの質量と勢いを持っています。これにより、回生ブレーキの価値が高まります。これらの種類の電子車両は、多くの場合、より高度なバッテリー熱管理を備えているため、エネルギーをバッテリーにすばやく戻すことがより安全かつ効率的になります。
エネルギーは速度の2乗で成長します。重い電動自転車（30 kg）を持ち、25.2 km / h（7 m / s）で走行する通常の体重のサイクリスト（70 kg）の場合、次のエネルギーが得られます。
E = m * v^2 / 2 = 100 kg * (7 m/s)^2 / 2 = 2450 J = 2450 Ws
250 Wモーターを搭載した電動自転車の場合、そのエネルギーで十分です。
t = E/P = 2450 Ws / 250 W = 9.8 s
1 kmごとに赤信号で停止する必要がある場合は、1 km / 7 m * s = 143sで走行します。つまり、回復からは約7％の範囲拡張しか得られません。私は、推測メーカーはむしろ復熱ドライブを開発する手間を通過するよりも、あなたが7％以上のバッテリー（マーケティングのためのシンプルで良い）を与えることを好むでしょう。特に、より大きなバッテリーは、回復の影響がまったく無視できる遠距離ツアーでうまく機能するためです。
上記は、電動自転車の主要な市場であると思われるかなり平坦な地形での使用をカバーしています。ただし、回生ブレーキの追加を実際に支持するユースケースがあります。
街中の通勤には、回復がいいでしょう。そのような設定では、空のバッテリーで乗る価値があり、ライトが変わったときに加速するために回収されたエネルギーのみを使用することができます。その原理に基づいて非常に軽い電動自転車を作ることは可能ですが（約5 kWの小さなバッテリーのみ）、それは電動自転車の主な市場ではありません。通常の使用では、フルバッテリーで走行し、バッテリーが空になります。
回復は丘陵地帯でのゲームチェンジャーになる可能性があります：標高100mは
E = g*m*h = 9.81 m/s^2 * 100 kg * 100 m = 98.1 kWsこれは、上昇時に消費する必要があり、下降時に除去する必要があるエネルギーです。次の上昇のために降下時にそれを回復することは確かに非常に重要な利点です。
ただし、落とし穴があります。人々はかなり速く下り坂に乗ります。標準のバイカーが54km / h（15 m / s）で5％の坂を下る場合、その体重の出力は
P = 5% * g*v*m = 0.05 * 9.81 m/s^2 * 15 m/s * 100 kg = 736 Wこれは、一般的な電動自転車モーターの定格電力のほぼ3倍です。そして、私はかなり良性の例を使用しました。私は約2kWを生成する降下を行いました。この種の回復を実現可能にするには、電気モーターを許容範囲よりもはるかに強力に構築する必要があります。加速中に250Wしか出力しないようにするには、約5倍の大きさで、電子的に制限する必要があります。電動自転車メーカーがこれを行わない理由は明らかだと思います。
サイクリストはそれを十分に気にしていないので、それは珍しいことです。
ジュヒストはいくつかの良い点を述べましたが、それらのどれも本当にショーストッパーではありません。
まず、明らかに回生ブレーキは、実際に十分に使用する場合にのみ役立ちます。さて、サイクリストはブレーキをかけるのが好きではないことがわかりました。これは、通常、エネルギー/時間の浪費と不要なパッドの摩耗であるため、理にかなっています。比較的フラットな設定では、ある場所でブレーキをかけて別の場所でブーストすることから得られるものは何もありませんが、山岳道路や準備されたMTBトラックでは、まともなものから本当に高速を得ることができて幸せです。スピードエアドラッグがはるかに強くなるので、再生する余地はあまりありません。ただし、下り坂の通路で回生ブレーキを使用するのに十分な訓練を受けている場合（そしておそらく軽くペダリングを続ける場合）、電気モーターとバッテリーはかなり効率的であるため、次の上昇のためにほぼすべてのエネルギーを取り戻すことができます。
もちろん、それはあなたが降りるよりも速く上がることはないということを意味します、それはほとんどのサイクリストが下り坂の通路から満足を奪うと感じるだろうと私は推測します。（個人的には、すべてのエネルギーが私の足から来ていることを知って山頂に到着する方がはるかに満足していますが、私はそこに少数派のようです。）
状況が少し異なるのは、ナチュラルシングルトレイルのMTBです。下り坂のレーサー以外は、危険すぎて急に降りることができないので、とにかくブレーキをかけてこれらに取り組みます。しかし残念ながら、MTBでは、ハブモーターはそれほど多くのトルクを提供せず、ばね下質量を追加するため、特に問題がありますが、ミッドモーターは回生ブレーキをかけることができません。
IMO回生制動はそれが本当に一つの場所があるはずです山岳道路の長距離ツーリング：人気がある、と間違いなくうまくいくでしょうし。ここでは時間はそれほど重要ではありません。下り坂に時間がかかることは、実際には歓迎すべき休憩であり、自然をもっと見る機会です。また、クラッシュが発生した場合にヘルプから何時間も離れているときは、特に注意する必要があります。手荷物の余分な質量もまた、回収できるエネルギーに追加されますが、ハブモーターのバネ下質量は重要ではなくなります。
一般的な知恵が電荷にどこにもありませんとして、電子バイクは長距離のためにまったく意味がありませんが、ブレーキを適切に実装回生が正確に何であることであるように思わでしょうサイクリストが実際にブレーキでそれを使用する意思がある場合-それは賢明作りますパワーモードと同じくらいモード。
回復が大いに役立つシナリオを特定できます。
- この（ドイツ語）の記事で説明されているように、都市のストップアンドゴー：ストップからの開始は、最初の数秒間、合計電力入力が200〜300 W（たとえば、輸送する食料品があるかどうかによって異なります）で発生すると推定しています。 。
- あまり長くない上昇とあまり急ではない下降を伴うツアー。急降下は、位置エネルギーのごく一部しか収穫できないことを意味します。
記事は、フィットバイカーではない人（たとえば、買い物をしている高齢者）は、フラットで許容可能な速度で一度の速度で進むための筋力を簡単に持っているかもしれないと主張していますが、彼らは出力を生成するのが難しいかもしれませんバイクを加速する/バイクの安全で安定した操作を可能にする上り坂の速度を保持します。
実際、彼らは基本的に、低速でのみ役立つ電動アシストシステムを主張していますが、その速度を超える通常の筋肉出力を妨げることはありません。アイデアはピークパワーを取り除くことです、それでバイカーは彼ら自身の継続的なより低いパワー出力とうまくやっていくことができます。
丘は停止後の加速よりもいくらかの電力を蓄える必要がありますが、そのようなシステムは非常に小さなバッテリーで逃げることができます（以下を参照）。
ここでの考え方は、スポーティーなe-bikingとは大きく異なります。この支援は、人々が遅くなって自転車が不安定になるのを防ぐためだけのものです。
回復の競争相手はより大きなバッテリーであり、私見これはそれが価値があると考えられていないところです。
インターネットを一目見ただけで、おそらく5kgのバッテリーで1300kW（360 Wh）を得ることができます。
@cmasterの封筒裏の計算を使用すると、スタンドから巡航速度まで500倍に加速するか、1300mの高度ゲインに変換されます。
上で概説したような回復システムを使用すると、1kg未満の小さなバッテリーで逃げることができます。回復がなければ、上記で概説したように電気的支援のみを使用した1 kgのバッテリーでも、250mの高度ゲインまたは100回の始動に相当します。毎日の使用に十分です（そしてシナリオはペダリングを停止しないことなので、これは500 mの高度ゲインを半分程度に削減します）。しかし、1 kgのバッテリーは、ドライブの重量に比べるとまだ小さいです。（はい、上記のシナリオの対象顧客では、5kgではなく1kgのバッテリーが議論になる可能性があります...）
また、5 kgのバッテリーは、加速を支援し、時速8kmまたは9kmで上り坂を登るだけでなく、非常に多くのkmで許容可能な全体速度に到達するのに役立つものとして販売できます。そしてそれはスポーティーなe-バイクに沿って販売することができます-概説されたシステムはそうではありません。
ちなみに、常にアシストを行うと、大きな低圧（またはこぶ状）タイヤとそれほど効率的ではないドライブトレインによる抵抗が隠されます。
18kmのライドで電動自転車を充電するための電気代は米国のオーダーです$0.01–$0.03。15000 km /年に乗っても、電気代は20ドル/年未満です。すでに述べたすべての理由は別として、充電とe-bikeの定期的な電気代は、e-bikeの他のコスト、特に購入、減価償却、および保守に比べてごくわずかであるため、e-bikeの再生破壊はまれです。ほとんどのユーザーは毎日充電することができ、回生ブレーキによる利点はまったくありません。