Brak wyników

Rower

27 maja 2021

NR 6 (Maj 2021)

Moc silników w e-bike’ach
4*Ty, 340% wspomagania, 85 Nm czy 250 W?

85

Producenci e-bike’ów reklamują wspomaganie, mówiąc o zwielokrotnieniu mocy kolarza – Specialized używa sloganu „4*Ty”. Bosch mówi, że ich silniki oferują wspomaganie o współczynniku do 340%. Shimano i Yamaha nie mówią o mocy, tylko o niutonometrach, np. 70 albo 80 Nm. Z popularnych marek napędów tylko Fazua mówi o mocy, konkretnie 400 W w szczycie.

W porównaniach napędów postaraliśmy się sprowadzić różne jednostki i opisy stosowane przez producentów do wspólnego mianownika – mocy wyrażonej w Watach. Czy 250 W to dużo na rowerze? Tak, dla większości użytkowników to więcej niż podwojenie ich własnej mocy, bo wg Zwift – internetowej platformy treningowej – trenujący wirtualnie amatorzy rozwijają średnio ok. 2,5 W/kg masy ciała (mężczyźni) i ok. 2 W/kg (kobiety). Czyli dla 75-cio kilogramowego faceta to około 190 W, a dla 55-cio kilogramowej kobiety 110 W. Specialized w swoich sloganach „2*Ty” lub „4*Ty” zakłada moc jeźdźca między 120 a 140 W i w zależności od modelu oferuje wspomaganie maksymalnie do 240 lub 565 W. 
Shimano zakłada, że e-bikerzy jeżdżą z raczej niską kadencją 56 obr./min i deklaruje, że EP8 daje do 400% wspomagania dla kolarza, co jest prawdą dla kolarza jadącego z mocą około 125 W. Fazua może dodać do 300 W mocy mechanicznej, czyli w zależnościod masy jeźdźca 160 do 270% . Na dalszych stronach analizujemy co to oznacza w praktyce i jak rozwikłać e-bikowy żargon.
 


 W zamieszaniu niełatwo zrozumieć czy np. większy jeździec, który może spokojnie sam pociągnąć z pół minuty z mocą ponad 500 W, ze wspomaganiem wyciągnie graniczące z rekordami świata wyczynowców 2000 W, a może 2200 W? 
Czy wspomagana tym samym systemem drobna dziewczyna, która przez 30 sekund pociągnie 300 W, będzie niepotrzebnie woziła sprzęt, którego i tak nie wykorzysta, bo w jej przypadku 4 × 300 to tylko 1200 W? Czy w takim razie napędy Fazua, których moc maksymalna opisywana jest na 400 W, są radykalnie słabsze? I jak się to wszystko ma do ograniczeń prawnych – tych kanonicznych, 250 W „mocy maksymalnej”.

E-bike na hamowni

Fani tuningu aut sprawdzają ich moc na hamowniach – dane zbierają w nich stacjonarne dynamometry z rolkami oporowymi, mierzące moc „na kołach”. Rowerowym odpowiednikiem może być trenażer z pomiarem mocy. Tak właśnie postanowiliśmy zmierzyć i porównać wspomaganie e-bike’ów. Celem było zmierzenie, czym konkretnie różnią się tryby wspomagania i jak deklarowane momenty (np. 80 Nm) mają się do znamionowej mocy silników (ustawowo 250 W). Po rozwiązaniu nietrywialnych problemów z kompatybilnością osi i przeróbkach sensorów prędkości postawiliśmy Treka Domane+ z napędem Fazua oraz Treka PowerFly z napędem Bosch Performance CX na znanym z dużego zakresu oporu i dokładności Tacx Neo.
Nasze badanie polegało na pomiarze mocy przed i za silnikiem, żeby umożliwić ich rozdzielenie i policzenie, ile daje elektryczny silnik, a ile kolarz. Moc kolarza mierzyliśmy przy pomocy mocomierza Garmin Vector 3 w pedałach, moc połączoną kolarza i silnika e-bike’a mierzyliśmy przy pomocy wspomnianego trenażera Tacx Neo. Oba mierniki zostały ze sobą skalibrowane (Neo uznaliśmy za wzorzec, Vectory ustawiliśmy do Neo kalibracją statyczną). Za sterowanie obciążeniami odpowiedzialne były dwie aplikacje – Zwift i Tacx Training w zależności od scenariusza. Dane zbieraliśmy na komputerkach Garmin Forerunner 920XT i Edge 830. Zebrane zapisy nałożyliśmy do porównań przy pomocy serwisu DC Analyzer. Z racji nadludzkich możliwości silników podczas badań na hamowni szybko doszliśmy do granic możliwości Tacx Neo, zdolnego do symulowania podjazdów 20% i generowania oporu 2500 W. Po kilku minutach jazdy na połączonej mocy kolarza i napędu powyżej 1000 W (nawet światowej klasy torowcy nie mają takich możliwości) trenażer zaczął się przegrzewać. Zamiast kolarza zaczęliśmy w związku z tym chłodzić „hamownię” przy pomocy półmetrowego cyrkulatora. Podzieliliśmy też scenariusz testowy na mniejsze części, dając czas na schłodzenie trenażera.

Mechaniczna czy elektryczna?

Moc jaką mierzymy w naszych badaniach to moc wyjściowa silnika czyli mechaniczna. Fazua podaje, że jej napęd generuje 400 W mocy elektrycznej co przekłada sie na 300 W mocy mechanicznej ponieważ nie istnieje silnik którego sprawność wynosiła by 100% czyli zmieniał w pracę całą dostarczoną energię. Moc wyjściowa zawsze pomniejszona jest o straty wynikające z oporów mechanicznych przekładni i elektrycznych akumulatora i silnika objawiających się rozgrzewaniem napędu. Sprawność małych silniczków, z jakimi mamy do czynienia w e-rowerach najcześciej wynosi >80%.


Przepisy prawa

Prawo unijne i jego odpowiedniki obowiązujące w wielu innych krajach ogranicza moc ciągłą silników w e-bike’ach do 250 W. Wspomaganie może też działać tylko do prędkości 25 km/h. Silniejsze jednostki są dopuszczone, ale to osobna kategoria – w UE traktuje się je jak motorowery z wszystkimi konsekwencjami [zakaz wjazdu na drogi dla rowerów, obowiązek rejestracji, ubezpieczenia, specjalnego kasku (spełniającego normę NTA 8776) itd.]. Ponieważ wszystkie rowery elektryczne w Europie mają znamionową moc silnika ograniczoną prawem do tej samej wartości, producenci balansują na jego krawędzi, oferując wyższe chwilowe moce szczytowe i podrasowują inne parametry wpływające na odczucia z jazdy. Niuansów jest sporo i łatwo się zgubić w tym, co jest twardym faktem, a co marketingową hiperbolą. Z naszych badań i lektury norm ISO wynika, że najsilniejszej kontroli podlega prędkość ebike’ów, czyli odcięcie wspomagania przy 25 km/h. Wspomaganie powinno też słabnąć w miarę zbliżania się do tej granicy.

Niutonometry i waty

Wyjaśnijmy pojęcia i miary, którymi będziemy się posługiwali dalej. W materiałach części producentów e-bike’ów pojawiają się wartości opisane symbolem Nm, np. 60 Nm albo 90 Nm. Inni piszą o watach, np. 250 W. 
Prawo odnosi się właśnie do mocy znamionowej. Obie te wartości opisują różne, ale powiązane parametry silników.

  • Moment obrotowy (niutonometry) – w kontekście sportowego e-bike’a to siła, z jaką silnik może obrócić korbowód. To ta sama wartość, która opisuje maksymalną siłę dokręcania śrubek w mostku czy sztycy (typowo 4–5 Nm) albo kasety (typowo 40 Nm). Poglądowo, żeby dokręcić śrubę z momentem 10 Nm, trzeba powiesić masę 1 kg na narzędziu z dźwignią długości 1 m. 80 Nm wspomagania to jak dodanie 48 kg parcia na korbę długości 165 mm. Moment obrotowy opisuje zrywność, zdolność do przyspieszania, ale do pełnego opisania napędu potrzebna jest też moc.
  • Moc (waty) – to praca wykonana w danym czasie. W napędzie e-bike’a na pracę składają się siła (moment obrotowy) i obroty (kadencja). Moc 250 W można osiągnąć z momentem 80 Nm przy 30 obr./min albo z dużo mniejszym momentem – 30 Nm przy wyższej kadencji – 80 obr./min. W jeździe terenowej, zwłaszcza na trudnych technicznych podjazdach, często potrzebne jest mocne naciśnięcie przy niskiej kadencji. Tam kluczowe znaczenie będzie miał maksymalny moment obrotowy napędu. Na długim podjeździe szosowym świadomy e-biker jadący z optymalną kadencją nie będzie potrzebował wiele momentu i jego ograniczeniem będzie moc.

PERSONALIZACJA SHIMANO
 

 

 


N...

Pozostałe 70% treści dostępne jest tylko dla Prenumeratorów

Co zyskasz, kupując prenumeratę?
  • 10 wydań czasopisma "bikeBoard"
  • Dodatkowe artykuły niepublikowane w formie papierowej
  • Dostęp do wszystkich archiwalnych wydań magazynu oraz dodatków specjalnych...
  • ...i wiele więcej!
Sprawdź

Przypisy