История на електрическия велосипед

Електрически велосипед е тип електрическо превозно средство, базирано на традиционен велосипед, към който е добавен електрически мотор, за да подпомогне задвижването му.
Основните предимства на електрическия велосипед са както икономически, така и екологични. Сред икономическите предимства е цената на километър. Изминат километър с електрически велосипед (включително енергията, покупката и поддръжката), струва по-малко от 0,7 цента, в сравнение с 0,031 долара/км за бензинов скутер, или 0,62 евро/км с кола.
Батериите на електрическите велосипеди могат да се презареждат, като се свържат към контакт или когато се въртят педалите при някои предавки. В допълнение, типичен електрически велосипед се нуждае от 6-8 часа за зареждане на акумулаторната батерия и има обхват на движение от 35 до 50 км при скорост от около 20 км / ч (в зависимост от теглото на колоездача).
Това означава, че с едно зареждане на акумулаторната батерия би било достатъчно да отидеш на работа, да посетиш приятели и да се върнеш у дома в нормален ден, тъй като статистиката показва, че около половината от пътуванията и процедурите които нормално градските хора вършат са на разстояние от 15 км от дома, следователно в рамките на обсега на тези велосипеди.
От екологична гледна точка, за потреблението на бензинови автомобили в градските райони, емисиите са: HC (въглеводороди) 3,57 g / km, CO 3,15 g / km, CO2 1,82 g / km, и NOx 2,29 g / km.
Ето защо електрическият велосипед, като алтернативно превозно средство на колата, показва, че на всеки 100 км се спестява средно 8,5 л бензин и това замърсяване ще бъде избегнато.
Електрическият велосипед като нова форма на частен транспорт доведе до нов подход към мобилността, особено в градовете, както за държави с голямо население, така и за страни, които са загрижени за околната среда. Изследванията за електрическия велосипед са сравнително нови, но днес никой не знае ясно къде се фокусират усилията, нито какви са основните интереси на научната общност.
Кратък преглед на електрическия велосипед
Електрическите велосипеди се появяват почти по едно и също време с традиционните велосипеди. През 1890-те са издадени няколко патента за двигатели на електрически велосипеди. През 1895 г. в Съединените щати на Огдън Болтън е предоставен патент (US Patent 552 271, 1895) за велосипедна батерия с шест четки, DC колектор и мотор-хъб, монтиран на задното колело. През 1897 г. Хосе У. Либи в Бостън изобретява електрически велосипед (Патент на САЩ 547,441, 1895), който се задвижва от двоен електрически мотор. Същият този дизайн е използван по-късно от марката Giant Lafree e-bikes (електрически велосипеди за помощ) през 90-те години.
През 1920 г. германската компания Heinzmann започна да произвежда масово електрически мотори за велосипеди.
Първият им двигател е монтиран на тандем. По-късно продължават да разработват двигатели, които включват германски велосипеди за разпространение на поща. През 30-те години в Минеаполис се регистрира патент на Lejay Manufacturing, които е зародиш на GoBike, електрически велосипед с генератор от Ford T, свързан със задното колело. По-късно Moulton Consultants Ltd. произвежда двойна верижна трансмисия, едната от долната скоба, а другата от електродвигателя. През 40-те години на миналия век електрическите велосипеди бележат ръст поради недостиг на големи моторни превозни средства в резултат на военните действия по време на Втората световна война.
Предоставени са няколко патента за прототипи, които са засенчени от развитието и инвестициите в мотоциклетната индустрия, изиграла по-важна роля по време на тази война. В следвоенна Европа и Европа Азия, поради забраните за страни като Италия и Япония за изграждане и обновяване на авиационната индустрия, много инженери, които са посветени на развитието на двигатели за самолети, виждат ниша и се посветават на мотоциклетната индустрия, а в сянката на това развитие са електрическите велосипеди, които малко се игнорират, но въпреки това се възползват от новите технологии и иновации в тази индустрия.
Но едва през първата петролна криза през 1973 г. използването на електрически велосипеди започва да се популяризира, въпреки че не са много популярни. Именно в Съединените щати електрическите велосипеди изиграват основна роля в градския транспорт като възможност за решаване петролния проблем.
Първият масово продаван модел е малко груб и тежък, в сравнение с настоящите модели, тъй като има солидна стоманена рамка и е труден за транспортиране. Въпреки това се оказва много гъвкав и икономичен в сравнение с големите и мощни двигатели на автомобилите от седемдесетте. Този велосипед, като неговите предшественици, не са навредили на околната среда и не са зависели от колебанията на петролния пазар. През 1982 г. изобретателят Egon Gelhard разработва подтип електрически велосипеди, които работят с принципа на педала на електрическия велосипед, където водачът се подпомага от електрическата тяга на двигателя при въртене на педалите.
Електрическите велосипеди придобиват повече известност през деветдесетте години. През 1992 г. Sinclair Research Ltd. продава велосипед Zike, който включва никел-кадмиеви батерии. Това е преносим велосипед, който тежи 11 кг с малък електрически мотор, задвижващ задното колело и с вградени в рамката батерии.
Продадени са само 2000 бройки. През 1993 г. японската компания Yamaha помогна за разпространението на модела „bicilec“ или „pedelec“ (педален електрически велосипед) в Япония с името „Power assist“, който е изключително успешен.
В края на 90-те години са разработени различни модели сензори на въртящ момент (US Patent 4,966,380, 1990) и контрол на мощността, както и нови видове по-трайни батерии. Освен това, в края на 90-те години, големите марки велосипеди доминират на пазара, но в началото на 2000 г. продажбите на електрически велосипеди намалява радикално, само за да се появят отново през 2005 г. с бума на литиевата батерия. Този бум в началото на 21-ви век започва благодарение на намаляването на теглото на велосипеда: Panasonic направи най-лекия електрически велосипед на пазара (19,9 кг).
Скоро след това Honda предлага своя модел Step Compo, първият електрически сгъваем велосипед тежащ 18.7 кг.
По-късно Panasonic внедрява литиево-йонната батерия, за да революционизира отново пазара. Така през 2012 г. в ЕС-27 са продадени 854 000 електрически велосипеда, което означава продажби на 1,7 броя електрически велосипеди на 1000 жители, и 4,2% от общо брой продадените велосипеди. Във Франция през 2016 г. са продадени 134 000 електрически велосипеда в сравнение с 37 000 през 2011 г. В Италия през 2016 г са продадени над 124 000 и са произведени близо 24 000 електрически велосипеда.Количеството им през същата година нараства с 40.5% спрямо предходната година.
Смята се, че през 2009 г. в Китай е имало около 21 милиона електрически велосипеда, което е повече от общия брой автомобили в Китай (9,4 милиона автомобила). Всъщност Xinri е най-големият световен производител на електрически велосипеди. Техните клиенти са например китайската полиция и китайската пощенската служба. Бързото разширяване на използването на електрически велосипеди в тази страна обаче доведе последващо увеличение на броя на нараняванията. От глобална гледна точка, през 2015 г. в света бяха продадени едва над 40 милиона електрически велосипеда, от които повече от 90% са били в Китай, 5% в Европа,и само 0,7% в САЩ.
От гледна точка на основните регулации на световните пазари за електрически велосипеди има ограничение на мощността на мотора (W) и максималната скорост (km / h), в САЩ то е 750 W и 32 km / h, в ЕС е 250 до 100 W и 25 km / h, а в Китай е 25 km / h без ограничение на мощността на двигателя, но моторът трябва да тежи <45 kg.
Най-големите предимства на това транспортно средство са:
• Сутрин, когато напускате дома си, се цени всяка минута и скоростта прави този модел на електротранспорт привлекателен за много градчета, тъй като времето на подготовка на автомобила е значително съкратено.
• Също така се елиминира необходимостта от търсене на паркинг, което не само означава ненужно пилеене на време, но преди всичко значителна икономия на пари в градската икономика.
• Възможно е рутинното придвижване, извършено под натоварване, да се превърне в възможност за упражнения, тъй като по време на пътуването работим върху сърдечно-съдовата система. В допълнение към избягване на задръстванията, се грижим за нашето тяло, така че известното извинение че нямаме време да упражняване може да се реши по възможно най-практичен и удобен начин. Накратко, той е съвместим с това да се грижим за себе си, докато отиваме на работа.

Клъстери
Клъстерите, в които обикновено намират място електрическите велосипеди, са: Транспорт / Околна среда, Електротехника, Безопасност, Батерии, Пътища и улици, и Машиностроене. Клъстерът за безопасност не е изненада, като се има предвид нарастващият брой на катастрофи в този вид транспорт. Например между 2004 г. и 2008 г. в Китай процентът на смъртност и наранявания се е увеличил на 6.5 пъти и съответно 3.7 пъти. Най-изследваните ключови думи са: възрастови фактори, пътнотранспортни произшествия и рискови фактори. Въпреки това, някои автори смятат, че един от големите пропуски в литературата за безопасност в Китай е липсата на анализ на причините за катастрофите на нарастващия електричеки велосипеди и броят на жертвите и тежест на нараняванията.
Клъстер 2 е свързан с електротехниката. Благодарение на по-лекото си тегло, технологията на електрозадвижването е позволила на електрическите велосипеди да бъдат много енергийно ефективни. Например, повечето електрическите велосипеди консумират около една десета от енергийната консумация на малка електрическа кола; това означава по-малко от 2 kWh / 100 km
Клъстер за батерии е фокусиран върху ключовите думи: електрически батерии, зареждащи батерии, пренос на енергия, горивни клетки и литиево-йонни батерии. Подобренията в технологията на батериите и двигателите показват че съществува тенденция за дизайн на електрически велосипеди, който по-скоро прилича на традиционните велосипеди, което вероятно ги прави по-привлекателни за традиционните потребители на велосипеди. Както бе споменато по-рано, използването на електрически велосипеди намалява емисиите на CO2 и очевидно е полза за околната среда. Но в литературата за електрическите велосипеди все още има твърде малко проучвания за бъдещото въздействие върху околната среда на някои видове използвани батерии. Смята се, че 95% от електрическите велосипеди в Китай използват оловно-киселинни батерии, въпреки че други батерии навлизат на пазара през последните години. Литиево-йонните (Li-ion) батерии могат да повишат ефективността на превозното средство и опазват околната среда. Следователно, технологиите на батериите ще решат екологичните предизвикателства, свързани с замърсяването, причинено от батериите.
Пътищата и улиците, които са клъстер 4, се занимават с гражданско строителство за подобряване или адаптиране на улици, пътища и дори магистрали за тази нова транспортна система. Ясно е, че при е-байкерите в сравнение с традиционните велосипедисти произшествията и риска се увеличават, например поради скоростта, и следователно могат да бъде по-уязвими по обществените пътища. Изследванията в Китай и Холандия показват че рискът от сблъсък е по-висок от обикновените велосипеди.
В клъстер 5, Транспорт – Околна среда се наблюдават ключови думи като: Замърсяване на въздуха, Въглероден диоксид, или Въглеродни емисии, което кара човек да помисли за увеличаване на екологичната осведоменост със грижа относно изменението на климата. Фигурират ключови думи като: градски транспорт или градско планиране, които се отнасят до необходимостта от намаляване на трафика в градовете, където се наблюдава срив по време начас пик. Подчертавайки, че една от най-често споменатите ползи от e-велосипеди е възможността моторът да действа като заместител на използването на моторно превозно средство. Така че, за тези, които използват предимно електрически велосипеди за транспортни цели, социалният положителен контекст (към електрическите велосипеди) и екологичните убеждения са важни определящи фактори. Трябва да се отбележи, че емисиите на CO2 са 40 пъти по-малки от конвенционалните превозни средства, които пътуват същото разстояние.