Analýza výkonu náhonu cez koleso vs. stredového náhonu na prispôsobenom elektrickom bicykli

Výber vhodného typu motora je jedným z najdôležitejších rozhodnutí pri stavbe vlastného elektrického bicykla. Či sa rozhodnete pre motor v náboji alebo stredový pohonný systém, táto voľba zásadne ovplyvní správanie, zrýchlenie a výkon vášho vlastného elektrického bicykla na rôznych terénoch a za rôznych podmienok jazdy. Porozumenie mechanickým a praktickým rozdielom medzi týmito dvoma konfiguráciami motora vám pomôže urobiť informované rozhodnutie, ktoré bude zodpovedať vašim konkrétnym cieľom jazdy a rozpočtu.

Architektúra motora, ktorú si vyberiete, ovplyvní všetko – od správania sa bicykla po požiadavky na údržbu, účinnosť v rôznorodých krajinách a celkovú jazdnú skúsenosť.

Architektúra motora a dodávka výkonu

Ako fungujú motory v náboji vo vlastne zostavených elektrických bicykloch

Hriadlové motory sú priamo integrované do náboja kolesa, pričom elektrický motor nahradí tradičnú nápravu kolesa. Keď vytvárate prispôsobený elektrický bicykel s hriadlovým motorom, motor poháňa koleso priamo bez zapojenia reťaze alebo prevodovky bicykla. Tento priamy pohon odstraňuje potrebu mechanického prenosu výkonu cez prevodový systém, čo znamená, že systémy s hriadlovými motormi takmer úplne eliminujú straty výkonu cez reťaz alebo kazetu.

Hriadlové motory sa vyskytujú v dvoch variantoch: priameho pohonu a s prevodovkou. Motory s priamym pohonom sú ťažšie a výkonnejšie, zvyčajne sa používajú v špeciálne navrhovaných elektrických horských bicykloch, kde je rozhodujúca surová krútiaca moment a spoľahlivosť. Motory s prevodovkou využívajú vnútorné redukčné prevodovky na zväčšenie krútiaceho momentu pri zachovaní menších a ľahších rozmerov motora, čo ich robí populárnymi vo kompaktných špeciálne vyrábaných elektrických bicykloch a modeloch určených pre mestské premávku.

Návrh a mechanika stredového motora

Stredné motory sú namontované v blízkosti spodného článku a prenášajú výkon cez existujúci reťazový, kassettový a prehadzovací systém bicykla. Táto architektúra umožňuje vašim špeciálne vyrobeným elektrickým bicyklom využívať mechanickú výhodu prevodového systému bicykla, čo znamená, že výstupný krútiaci moment motora sa násobí pri použití nižších prevodov.

Keďže stredné motory pracujú prostredníctvom existujúceho prevodového systému, ponúkajú výnimočnú účinnosť a násobenie krútiaceho momentu v náročnom teréne. 500-wattový stredný motor môže v určitých jazdných situáciách poskytnúť efektívny výkon ekvivalentný výrazne vyššiemu výkonu, pretože prevodový systém násobí krútiaci moment motora rovnako ako násobí silu vašej štvrte. Táto mechanická účinnosť je jednou z príčin, prečo sa špeciálne vyrobené elektrické horské bicykle často konfigurujú so strednými motormi na strmom a technicky náročnom teréne, kde sa násobenie krútiaceho momentu ukazuje ako kritické.

Ovládateľnosť, hmotnosť a jazdné vlastnosti

Ťažisko a vplyv na rovnováhu

Hriadeľové motory umiestnené v kolesách značne zvyšujú hmotnosť na obvode kolesa, čím sa zvyšuje rotujúca hmotnosť a ovplyvňuje správanie vašej vlastnej elektrickej bicyklovej zostavy pri prechádzaní zákrut a pri zrýchľovaní. Motory umiestnené v zadnom kolese posúvajú ťažisko smerom dozadu, čo môže spôsobiť, že sa zadné koleso počas intenzívneho manévrovania cíti mierne odpojené od stredovej hmotnosti bicykla.

Motory umiestnené v strede rámu udržiavajú hmotnosť nižšie a viac v strede blízko rámu bicykla, čím sa zachováva prirodzená geometria a rovnováha tradičných bicyklov. Keďže sa motor montuje na spodný členok, vaša vlastná elektrická horská bicyklová zostava alebo vlastne zostavené elektrické bicykle určené pre terén zachovávajú jazdné vlastnosti podobné konvenčným bicyklom, aj keď je k dispozícii elektrická podpora.

Odozva pri zrýchľovaní a pocit výkonu

Systémy s motorom v náboji dodávajú výkon úmerný rýchlosti kolesa, čím vzniká lineárna a predvídateľná krivka výkonu. Keď sa vaše koleso otáča rýchlejšie, motor hladko dodáva úmerne vyšší výkon. To vytvára jemný a postupný pocit zrýchľovania, ktorý je vhodný pre neformálne mestské jazdenie aj pre dlhé diaľkové jazdy. Prispôsobené elektrické horské bicykle s motormi v náboji ponúkajú konzistentný výkon v celom rozsahu rýchlostí bez komplikácií spojených so prepínaním prevodov, ktoré by ovplyvnili dodávku výkonu.

Motory umiestnené v strede rámu pôsobia ako výkonná pedalová podpora, pričom dodávaný výkon sa mení v závislosti od toho, v ktorom prevode sa nachádzate. Pri štúpaní strmých terénov na prispôsobených elektrických bicykloch s motormi v strede môžete prepnúť do nižšieho prevodu, aby ste maximalizovali krútiaci moment rovnako ako na bežnom bicykli bez elektrickej podpory, a motor tento výhodný efekt prevodov násobí.

Údržba, trvanlivosť a skutočná spoľahlivosť

Opotrebovanie reťaze a zaťaženie pohonného ústrojenstva

Hriadeľové motory úplne vynechávajú reťaz, čím eliminujú opotrebovanie reťaze spôsobené krútiacim momentom motora. Váš vlastný elektrický bicykel používa reťaz iba na prenos sily z pedálov, čo výrazne predlžuje životnosť reťaze a kassety v porovnaní so stredovými pohonnými systémami. Vlastné elektrické bicykle s hriadeľovými motormi často prejdú 3 200–4 800 km na jednej reťazi, zatiaľ čo vlastné elektrické bicykle so stredovým pohonom sa obvykle musia meniť reťaz každých 1 300–2 400 km kvôli vyššiemu zaťaženiu reťaze krútiacim momentom motora.

Stredné motory prenášajú krútiaci moment cez existujúcu reťaz a kaskádu, čím zrýchľujú opotrebovanie oboch komponentov. Krútiaci moment motora v kombinácii s pedálovou silou vyvoláva vyšší celkový tlak na pohonný ústroj, než by to bolo pri každej sile samostatne. Tá istá vlastnosť však znamená, že prevodový systém vašej špeciálne zostavenej elektrickej horskej bicyklovej súpravy zostáva jednoduchý a známy, pričom náhradné komponenty sa dajú ľahko zakúpiť v akomkoľvek mieste, kde sa bicykle opravujú. Výmena reťaze pre špeciálne zostavené elektrické bicykle je stále priamočiara a lacná, aj keď sa môže vyžadovať častejšie.

Spoľahlivosť motora a životnosť ložísk

Kolieskové motory pracujú vo vnútri konštrukcie kolesa a sú úplne uzatvorené proti bahnu, vode a prachu. Kolieskové motory s priamym pohonom nemajú vnútorné ozubené kolesá, čo znamená menej mechanických komponentov, ktoré by mohli zlyhať. Špeciálne elektrické bicyklové návrhy s kolieskovými motormi preukazujú vynikajúcu dlhodobú spoľahlivosť za náročných podmienok, pretože motor pracuje v uzatvorenom prostredí a je chránený pred vonkajším opotrebovaním.

Stredné motory sú namontované vonku na ráme a fungujú v menej uzavretom prostredí. Motor je vystavený rozstrekovaniu reťazového oleja, vodným postrekom a vibráciám spôsobeným nárazmi po trase. Prispôsobené elektrické bicykle so strednými pohonnými systémami vyžadujú starostlivejšiu údržbu, vrátane pravidelného čistenia a ochranných krytov pre dlhšie jazdy po trase. Avšak keďže stredné pohonné systémy sa v priemysle stávajú čoraz štandardnejšími, opravy a získavanie komponentov zostávajú relatívne dostupné v porovnaní so staršími alebo veľmi proprietárnymi konštrukciami motorov v nábojoch.

Účinnosť, dojazd a výkon na rôznych terénoch

Energetická účinnosť v rôznych rýchlostných rozsahoch

Motory v nábojoch udržiavajú relatívne konštantnú účinnosť v väčšine rýchlostných rozsahov a premieňajú približne 85–92 % energie z batérie na pohyb kolesa. To robí prispôsobené elektrické bicykle na predaj s motormi v nábojoch predvídateľnými pre odhadovanie dojazdu a správu batérií. Na rovinnej lokalite alebo pri ustálenom jazdení motory v nábojoch poskytujú spoľahlivú účinnosť míle za míľou.

Stredné motory dosahujú maximálnu účinnosť v strednom rozsahu prevodového systému bicykla, zvyčajne okolo 60–70 % maximálnej rýchlosti reťaze. Keďže prevodový systém násobí krútiaci moment, prispôsobené elektrické horské bicykle vyžadujú na prekonávanie strmých terénov nižší výkon motora, čo predlžuje dojazd v kopcovitých oblastiach. Prispôsobené elektrické bicykle optimalizované pre strmé a technicky náročné terény dosahujú výnimočnú účinnosť na watt s architektúrou stredného motora, pretože násobenie krútiaceho momentu motora zníži energiu potrebnú na prekonávanie gravitačnej sily a odporu valenia pri stúpaní. Vaše prispôsobené elektrické bicykle na predaj v horách poskytnú pri náročnom teréne výrazne dlhší dojazd so strednými pohonnými systémami.

Výkon na rôznych typoch terénu

Hriadeľové motory sa vyznačujú výborným výkonom na rovných, asfaltovaných povrchoch a mierne naklonených chodníkoch, kde je dôležitejšia konzistentná dodávka výkonu než násobenie krútiaceho momentu. Prispôsobené elektrické bicykle s hriadeľovými motormi poskytujú citlivú odozvu v mestskom prostredí a zabezpečujú stabilnú, predvídateľnú dodávku výkonu na cyklostezkách a ľahkom štrku. Keďže zrýchlenie hriadeľového motora zostáva lineárne bez ohľadu na terén, jazdci si užívajú známe a predvídateľné charakteristiky výkonu v rôznych jazdných situáciách.

Stredové motory dominujú v prudkých, technicky náročných terénoch, kde váš prispôsobený elektrický horský bicykel potrebuje maximálny krútiaci moment na watt. Pri šplhaní po skalnatých serpentinách alebo pri prekonávaní výrazného nadmorskej výšky mechanická výhoda prevodového systému znamená, že energia motora sa využíva výrazne efektívnejšie ako u ekvivalentných hriadeľových motorov.

Často kladené otázky

Ktorý typ motora by som mal zvoliť pre svoj prispôsobený elektrický bicykel, ak mám za cieľ jednoduchosť?

Hriadeľové motory ponúkajú výnimočnú jednoduchosť, pretože motor je samostatne zabudovaný priamo do kolesa a nepotrebuje úpravu reťazového prevodu, prehadzovača alebo pohonného ústrojenstva vašich špeciálne vyrobených elektrických bicyklov. Vyhniete sa zložitosti integrácie motora s prevodovou logikou, čo robí špeciálne vyrobené elektrické bicykle s hriadeľovými motormi mechanicky jednoduchými. Inštalácia pozostáva z upevnenia celku motor–koleso a vedenia elektrických konektorov – nie je potrebné nastavovať napätie reťaze ani riešiť kompatibilitu s prehadzovačom. Pre jazdcom, ktorí uprednostňujú nízku údržbu a bezproblémový chod svojich špeciálne vyrobených elektrických bicyklov určených na predaj, hriadeľové motory ponúkajú nekonkurovatelnú jednoduchosť.

Môžem použiť ktorýkoľvek typ motora na prudkých horských terénoch so svojím špeciálne vyrobeným elektrickým horským bicyklom?

Obe typy motorov dokážu fungovať na prudkých svahoch, avšak poskytujú veľmi odlišné výkonové charakteristiky. Motory umiestnené v strede (mid-drive) sa vyznačujú výborným výkonom, pretože prevodový systém násobí krútiaci moment, čo zvyšuje účinnosť a reaktivitu pri šplhaní do prudkých svahov. Motory umiestnené v náboji (hub motors) tiež fungujú na prudkých svahoch, avšak na dosiahnutie rovnocenného šplhového výkonu vyžadujú vyšší výkon v wattoch, pretože nemajú násobenie krútiaceho momentu.

Aký je hlavný rozdiel v údržbe medzi motormi umiestnenými v náboji (hub motors) a motormi umiestnenými v strede (mid-drive motors) na elektrických bicykloch špeciálne vyrobených na mieru?

Prispôsobené elektrické bicykle s motorom v náboji vyžadujú minimálnu údržbu prevodového systému, pretože motor úplne obchádza reťaz a kazetu. Systémy so stredovým pohonom na predávaných prispôsobených elektrických bicykloch spôsobujú rýchlejšie opotrebovanie reťaze a kazety, pretože krútiaci moment motora zaťažuje prevodový systém viac ako samotná štvrtná sila. Prispôsobené elektrické bicykle s motorom v náboji vyžadujú výmenu reťaze každých 3 200–4 800 km, zatiaľ čo systémy so stredovým pohonom na prispôsobených elektrických horských bicykloch zvyčajne vyžadujú výmenu každých 1 300–2 400 km. Celková záťaž údržby závisí od vašej tolerancie voči častej údržbe reťaze oproti zložitosti ložísk v náboji.