Qual a relação com o diâmetro da roda e o torque? Ajuda com veículo elétrico.
Laércio Henrique
nos últimos meses estive lidando com a montagem do meu primeiro veículo elétrico: uma bicicleta com aro 26.
Optei pelo motor brushless no centro do aro, pois sua implementação na bicicleta é extremamente simples, não requer nenhuma modificação estrutural ou fixação complicada seguida de adaptações. Optei pelo aro 26 por ser mais harmônico com minha altura: 1,8 m.
Temo ter feito a escolha errada para meu propósito: obter um veículo rápido e capaz de lidar com ladeiras sem ajuda dos pedais.
Vamos às especificações:
- Motor de 1200W - 48V
- Bateria com células de lítio com capacidade de 19,6 Ah (células originais Panasonic)
- Peso da bicicleta com motor e bateria cerca de 30 kg
- Peso do condutor cerca de 95 kg
- Peso total cerca de 125 kg
O desempenho dela no plano é bastante interessante e há facilidade em alcançar os 40 km/h, que para mim são suficiente para ir ao trabalho. Porém, em ladeiras o desempenho do motor é decepcionante. Eu preciso ajudar, senão não vai.
Eu testei esse veículo em uma ladeira com inclinação de cerca de 10°. É o tipo de ladeira que mesmo na marcha mais leve há um grande esforço para subir, não é qualquer pessoa que encara e quem encarar terminará ofegante. Tive que dar uma ajuda relevante ao motor. Foi mais fácil com o motor, mas o trabalho me custou energia que facilmente levaria ao suor, principalmente em um dia ensolarado. Em uma subida com inclinação de cerca de 4° o motor foi satisfatório, não necessitando de ajuda. As medições da declividade eu fiz usando aplicativo no celular.
Sou professor, lido com muitas pessoas durante a semana, meu objetivo era minimizar o uso do carro usando um veículo econômico e ecológico sem que eu ficasse suado ao chegar no local de trabalho. Infelizmente ainda não consegui.
Eu vi muitas postagens de usuários de motor de 1200W e achei surpreendente. Mas minha experiência foi decepcionante. Gostaria de entender o porque.
Minha bicicleta não foi capaz de fazer o que essa com quase metade da potência em uma ladeira apontada como de 17° fez: https://www.youtube.com/watch?v=ZQnUspwcYTY (essa parece ser daquelas com motor externo à roda)
Minha hipótese do mau desempenho em ladeira é a de que o tamanho do aro seja o principal fator, maior que o peso total ao qual o motor é submetido. Sendo uma roda grande, isso talvez influencie no valor do torque. Inclusive até vejo muitos casos em que colocaram rodas maiores na frente e pequenas na traseira. Achei estranho mas com essa má experiência acabei chegando a essa hipótese. Mas gostaria das informações de quem tiver mais noção que eu sobre isso.
Será que eu teria uma diferença relevante usando rodas aro 24 ou 21? O motor que precisa de catraca e corrente para girar a roda (motor externo à roda), capaz até de aproveitar as marchas do câmbio traseiro, seria relevantemente diferente no desempenho? Que potência mínima um motor no centro do aro 26 deveria ter para suportar esse meu propósito?
Gastei uma graninha nesse projeto, os próximos seriam uma moto elétrica e depois um carro elétrico. Minha frustração foi tão grande que até ofuscou os próximos projetos.
Scavalca
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Kepler Tiburcio
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José Américo Jorge Souza
° o motor foi satisfatório, não necessitando de ajuda. As medições da declividade eu fiz usando aplicativo no celular.
Minha bicicleta não foi capaz de fazer o que essa com quase metade da potência em uma ladeira apontada como de 17° fez: https://www.youtube.com/watch? v=ZQnUspwcYTY (essa parece ser daquelas com motor externo à roda)
Minha hipótese do mau desempenho em ladeira é a de que o tamanho do aro seja o principal fator, maior que o peso total ao qual o motor é submetido. Sendo uma roda grande, isso talvez influencie no valor do torque. Inclusive até vejo muitos casos em que colocaram rodas maiores na frente e pequenas na traseira. Achei estranho mas com essa má experiência acabei chegando a essa hipótese. Mas gostaria das informações de quem tiver mais noção que eu sobre isso.
Será que eu teria uma diferença relevante usando rodas aro 24 ou 21? O motor que precisa de catraca e corrente para girar a roda (motor externo à roda), capaz até de aproveitar as marchas do câmbio traseiro, seria relevantemente diferente no desempenho? Que potência mínima um motor no centro do aro 26 deveria ter para suportar esse meu propósito?
Gastei uma graninha nesse projeto, os próximos seriam uma moto elétrica e depois um carro elétrico. Minha frustração foi tão grande que até ofuscou os próximos projetos.
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Scavalca
José Américo Jorge Souza
Laércio Henrique
Prezados,Seguem algumas fotos da bike:
Em Terça-feira, 13 de Março de 2018 13:47, José Américo Jorge Souza <jameri...@yahoo.com.br> escreveu:
Prezados,Se voce utilizar um motor que aproveite as marchas da bicicleta a diferença é gritante.Eu montei em 2007 um bike com o sistema da Cyclone com motor de 350 W e o desempenho foi fantástico. Tive de reduzir o numero de marchas, pois a minha bike era de 18 marchas e passou para 6 marchas somente, mas subia ladeiras bem e andava no plano bem. O uso de marchas em motores pequenos faz toda a diferença.Procure por esta empresa no Google e veja as configurações que a empresa oferece.Sucesso e um abraço a todos.Jose Americo
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Marcos Felipe Diniz
Espero continuar discutindo essas e outras questões com esse grupo sem igual.José Américo, conheci mais a fundo os motores tipo mid drive através de sua recomendação. Já tinha visto eles, mas por preconceito achei que seriam menos eficientes que os motores tipo hub drive (se alguém souber o nome em português para estes tipos de motores, por favor contribua) e acabei priorizando o estudo de motores tipo hub drive. Estou bastante empolgado com esse tipo de motor, já estou pesquisando. São realmente impressionantes.Pessoal, obrigado pelas informações compartilhadas. Todas elas foram de grande relevância para mim.As informações de Kepler e José Américo são exatamente o que eu estava procurando. Poder traduzir em matemática minha necessidade para eu poder obter equipamentos o mais próximo possível do que preciso. Muito obrigado!Nos falamos.Obrigado!!
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--Laércio Henrique
Laércio Henrique
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Querer Poder
Caro Laércio Henrique,
A princípio um motor de1200 W para e-bike seria o suficiente.
Esses motores são construídos numa estrutura elétrica trifásica geralmente com números de pólos múltiplos de três (logicamente!).
Também são do tipo de indução assíncrona, ou seja, a velocidade de rotação do rotor é diferente da rotação do campo elétrico do estator.
Controle de velocidade nesses tipos de motores geralmente é feito variando-se para mais ou para menos a tensão aplicada aos terminais do motor e sua frequência permanece fixa. Quando o torque externo solicitado aumenta, a velocidade diminui.
Considerando a via plana, ou seja, inclinação ZERO, teríamos o módulo do torque igual a:
Torque = Força * Raio * Seno(90°) = Força * Raio.
Seja θ o ângulo de inclina em relação com a horizontal, menor será o torque em relação a horizontal (que é o que interessa).
Torque = Força * Raio * Seno(90° - θ).
Como o Raio é fixo, quem varia é a força aplicada, ou seja, parte da força é destinada para promover a elevação (“seu peso” * gravidade * altura), ou seja: devido a inclinação, aumenta-se consideravelmente a carga que o motor tem que transportar e quanto maior for esse aumento são afetados seu desempenho e seu rendimento drasticamente.
Vejamos alguns detalhes:
Sua fonte de energia é de 48V x 19,6 A = 940,8 W, (em valores nominais), considerando um rendimento de aproximadamente de 75%, isso seria ótimo, teremos 705,6 W úteis, que está muito longe dos 1200W
Você não informou o diâmetro do cubo, apenas do aro (= 26”), se você trocar o aro 26” por outro de 20” terá um aumento no torque fornecido de (26 dividido por 20 menos 1,0 = 1,3 – 1,0 = 0,30) 30% e a princípio sua velocidade se reduzirá em (1 - 20 dividido por 26 = 1 – 0,77 = 0,23) 23%, ou seja, sua velocidade seria de 40 km * 0,77 = 30,8 km. Provavelmente isso afastará o regime de funcionamento do seu equipamento da zona de estrangulamento e tenha um ganho considerável na velocidade final.
Mesmo tendo 1,80 m de altura, eu diminuiria o diâmetro da roda.
OBS.: Quanto menos peças móveis, menor é a perda de energia por atrito, portanto refuto o que o colega considerou como desaconselhável utilizar motor de acoplamento direto.
Marcos Felipe Diniz
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Laércio Henrique
Olá pessoal,
desculpem o volume do texto, estou respondendo a dois participantes. Não sei se foi duplicado, mas retornou mensagem de erro devido eu ter passado de 8 MB pelos anexos. Reduzi o tamanho e tento novamente.
“Querer Poder”, obrigado pela explicação e por mais uma dose de matemática ao problema, elas são sempre bem-vindas. Ainda estou estudando as contribuições já feitas.
Antes de iniciar o projeto, eu pensei em utilizar uma bicicleta aro 20”, pois tinha o intuito de adaptar em uma dobrável. Mas como sou alto, todas pareceram pequenas demais para mim. Apenas por motivo estético optei pelo projeto em uma bicicleta aro 26”. Cometi um grande erro (com relação ao desempenho em ladeiras), ao que parece. Com certeza abriria mão da estética pela funcionalidade.
Já havia pensado sobre a possibilidade de redução do aro. Tinha uma a noção não matemática de que uma roda maior e peso maior exigem mais torque para o motor operar, por isso postei a dúvida aqui, para confirmar se haverá benefício. O problema do método de redução do aro, eu presumo, seria encontrar os raios de tamanho certo e como ficará no quadro que estou usando. Seguem os dados que não informei:
Diâmetro do motor 24,5 cm
Esse é o kit que comprei, há mais informações na página: https://www.ebikeling.com/shop/48v-1200w-fat-tire-electric-bike-conversion-kit-2629-ebikeling
Com relação ao rendimento útil, 75% de 1200 W não seriam 900 W? A capacidade da bateria afeta o cálculo da eficiência também? De que maneira? Fiz o cálculo de proporcionalidade (Potência vs Carga) e cheguei aos 705,6 W.
48 V x 1200 W = 25 A
1200 W x 75% = 900 W (úteis)
25 A = 900 W logo 19,6 = 705,6 W
É isso?
Minha bateria foi dimensionada de formar a ser capaz de entregar 25 A por 47 min. Eu usei células Panassonic de 2450 mAh na conformação 13s8p. Abaixo as especificações da célula utilizada:
http://www.dipmicro.com/?datasheet=CGR18650DA.pdf
Cada célula consegue uma descarga máxima de 4,66 A. São 8 em paralelo, eu conseguiria até 37,28 A de descarga na exploração máxima da célula. Eu não tenho conhecimento avançado em baterias, só estou brincando com os números!
#####
Marcos Felipe, obrigado por detalhar ainda mais sua recomendação. Finalmente entendi sua proposta. Realmente não haverá necessidade de modificar o motor se ele for capaz de girar ao contrário a partir da inversão dos polos. Infelizmente eu não tenho essa informação, tenho receito em testar isso vou tentar obter com o vendedor do kit. Mas o fator mais agravante seria a fixação do motor no quadro. Vou enviar fotos da bicicleta finalizada para entenderem mais a situação.
Tanto a redução do aro quanto a realocação do motor seriam soluções relativamente baratas, sendo a realocação do motor a mais barata de todas. No caso dos aros, eu teria que obter aros novos, pneus e câmaras novos e raios provavelmente diferentes do padrão, talvez tenha que mandar fazer, não sei como poderia resolver essa parte dos raios. Mas a redução de aro seria a forma mais fácil de tentar contornar o problema, já que a realocação do motor envolve atapetações estruturais.
#####
Vou compartilhar o custo para montar uma bicicleta como essa da foto:
Kit 1200W importado (frete + impostos) = R$ 2.057,62
Bateria 19,4 Ah +
carregador = R$ 1.553,00
BMS = R$ 105,00
Kit Vruzend 2x
importado = R$ 185,60 (serve para motar baterias sem usar solda, é um kit modular)
Conectores = R$ 38,90
Case bateria = R$ 40,00
Bicicleta dobrável = R$ 700,00 (foi um achado de revenda, o valor normal era de R$ 1.100,00 pra esse modelo)
Velocímetro R$ 31,80
Total: R$ 4.711,92
Uma baita grana! Eu levei vários meses para comprar e montar tudo isso. Minha decepção foi mais em ter utilizado esse valor e não ter um resultado satisfatório. Eu poderia comprar uma boa motocicleta a combustão, mas além de poluir o ar e ter que pagar vários impostos para manter o uso, eu seria alvo fácil em meu local de trabalho. Professores com motocicleta são roubados facilmente pois não há policiamento em escolas públicas e o expediente termina as 23h. Alguns colegas foram roubados as 7h, quando chegavam para o primeiro turno. Simplesmente desistimos de usar motocicleta para trabalhar. A ideia de bicicleta dobrável era que além de ser discreta e ecológica, é de fácil manutenção, abastecimento muito barato e pode ser guardado em áreas internas sem ocupar muito espaço, já que é dobrável. O problema é que me empolguei vendo vídeos de estrangeiros testando em lugares planos. Aqui na cidade de São Paulo é misto entre plano e ladeiras. Não é que eu não queira pedalar, mas como lido com centenas de pessoas por dia (eu tenho mais de 500 alunos), não tem como chegar suado e com mal cheiro no local de trabalho.
Desculpem pela demora em dar um retorno sobre suas explanações. Tem me faltado tempo devido ao excesso de trabalho. Sou professor de Biologia.
Olá pessoal, desculpem o volume do texto, estou respondendo a dois participantes.
“Querer Poder”, obrigado pela explicação e por mais uma dose de matemática ao problema, elas são sempre bem-vindas. Ainda estou estudando as contribuições já feitas.
Antes de iniciar o projeto, eu pensei em utilizar uma bicicleta aro 20”, pois tinha o intuito de adaptar em uma dobrável. Mas como sou alto, todas pareceram pequenas demais para mim. Apenas por motivo estético optei pelo projeto em uma bicicleta aro 26”. Cometi um grande erro (com relação ao desempenho em ladeiras), ao que parece. Com certeza abriria mão da estética pela funcionalidade.
Já havia pensado sobre a possibilidade de redução do aro. Tinha uma a noção não matemática de que uma roda maior e peso maior exigem mais torque para o motor operar, por isso postei a dúvida aqui, para confirmar se haverá benefício. O problema do método de redução do aro, eu presumo, seria encontrar os raios de tamanho certo e como ficará no quadro que estou usando. Seguem os dados que não informei:
Diâmetro do motor 24,5 cm
Esse é o kit que comprei, há mais informações na página: https://www.ebikeling.com/shop/48v-1200w-fat-tire-electric-bike-conversion-kit-2629-ebikeling
Com relação ao rendimento útil, 75% de 1200 W não seriam 900 W? A capacidade da bateria afeta o cálculo da eficiência também? De que maneira? Fiz o cálculo de proporcionalidade (Potência vs Carga) e cheguei aos 705,6 W.
48 V x 1200 W = 25 A
1200 W x 75% = 900 W (úteis)
25 A = 900 W logo 19,6 = 705,6 W
É isso?
Minha bateria foi dimensionada de formar a ser capaz de entregar 25 A por 47 min. Eu usei células Panassonic de 2450 mAh na conformação 13s8p. Abaixo as especificações da célula utilizada:
http://www.dipmicro.com/?datasheet=CGR18650DA.pdf
Cada célula consegue uma descarga máxima de 4,66 A. São 8 em paralelo, eu conseguiria até 37,28 A de descarga na exploração máxima da célula. Eu não tenho conhecimento avançado em baterias, só estou brincando com os números!
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Marcos Felipe, obrigado por detalhar ainda mais sua recomendação. Finalmente entendi sua proposta. Realmente não haverá necessidade de modificar o motor se ele for capaz de girar ao contrário a partir da inversão dos polos. Infelizmente eu não tenho essa informação, tenho receito em testar isso vou tentar obter com o vendedor do kit. Mas o fator mais agravante seria a fixação do motor no quadro. Vou enviar fotos da bicicleta finalizada para entenderem mais a situação.
Tanto a redução do aro quanto a realocação do motor seriam soluções relativamente baratas, sendo a realocação do motor a mais barata de todas. No caso dos aros, eu teria que obter aros novos, pneus e câmaras novos e raios provavelmente diferentes do padrão, talvez tenha que mandar fazer, não sei como poderia resolver essa parte dos raios. Mas a redução de aro seria a forma mais fácil de tentar contornar o problema, já que a realocação do motor envolve atapetações estruturais.
Vou compartilhar o custo para montar uma bicicleta como essa da foto:
Kit 1200W importado (frete + impostos) = R$ 2.057,62
Bateria 19,4 Ah + carregador = R$ 1.553,00
Kit Vruzend 2x importado = R$ 185,60
Conectores = R$ 38,90
Case bateria = R$ 40,00
Bicicleta dobrável = R$ 700,00 (foi um achado de revenda, o valor normal era de R$ 1.100,00 pra esse modelo)
Velocímetro R$ 31,80
Total: R$ 4.606,92
Uma baita grana! Eu levei vários meses para comprar e montar tudo isso. Minha decepção foi mais em ter utilizado esse valor e não ter um resultado satisfatório. Eu poderia comprar uma boa motocicleta a combustão, mas além de poluir o ar e ter que pagar vários impostos para manter o uso, eu seria alvo fácil em meu local de trabalho. Professores com motocicleta são roubados facilmente pois não há policiamento em escolas públicas e o expediente termina as 23h. Alguns colegas foram roubados as 7h, quando chegavam para o primeiro turno. Simplesmente desistimos de usar motocicleta para trabalhar. A ideia de bicicleta dobrável era que além de ser discreta e ecológica, é de fácil manutenção, abastecimento muito barato e pode ser guardado em áreas internas sem ocupar muito espaço, já que é dobrável. O problema é que me empolguei vendo vídeos de estrangeiros testando em lugares planos. Aqui na cidade de São Paulo é misto entre plano e ladeiras. Não é que eu não queira pedalar, mas como lido com centenas de pessoas por dia (eu tenho mais de 500 alunos), não tem como chegar suado e com mal cheiro no local de trabalho.
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Norberto Silva
Em sábado, 10 de março de 2018 23:11:08 UTC-3, Laércio Henrique escreveu: