אופניים חשמליים

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
קפיצה אל: ניווט, חיפוש
Velosolex 1.jpg

אופניים חשמליים הם אופניים ממונעים באמצעות מנוע חשמלי קטן המקבל כוח מסוללה חשמלית. בחלק מהדגמים יכול הרוכב להיעזר במנוע גם כאשר אין הוא מדווש, ובדגמים אחרים המנוע מופעל רק בעת הדיווש. אופניים חשמליים נבדלים מאופנועים בחולשת המנוע (רוב הדגמים מגיעים למהירות של 20-45 קמ"ש עם הספק של 200-1000W וואט), וביכולתו של הרוכב לנוע גם באמצעות דיווש בלבד. אופניים חשמליים הם סוג של רכב חשמלי.

יתרונם של אופניים חשמליים הוא באפשרות לנסוע למרחקים גדולים ובמהירות - וזאת כמעט ללא מאמץ. ההבדל בין המאמץ הנדרש לצורך נסיעה על אופניים חשמליים, לעומת אופניים, מאפשר שימוש בהן למטרת הגעה נינוחה אל היעד תוך הגדלת טווחי ניידות ומנגיש אותן כאמצעי תחבורה גם עבור אנשים עם מוגבלות פיזית, או בעלי כושר גופני מוגבל. בכך הם מהווים חלופה אפשרית לאמצעי תחבורה יקרים, עמוסים או מזהמים.

עם פיתוחן של סוללות קלות משקל ובעלות כושר אגירה משופר, גברה בשנים האחרונות הפופולריות של האופניים החשמליים. גורם נוסף לעלייה בפופולריות שלהם הוא עידוד חקיקתי של מדינות מפותחות כגון ארצות הברית, קנדה, יפן ובריטניה, להשתמש באופניים הללו. בסין השימוש באופניים חשמליים נפוץ בין היתר הודות לחוקים המגבילים את תנועת המכוניות בערים, ולמחירם הנמוך יחסית של האופניים החשמליים.

הדגמים העיקריים של אופניים חשמליים נחלקים לשתי קטגוריות - אופניים עם המנוע בגלגל (האב מוטור) ואופניים בהם המנוע משולב במערכת ההילוכים. אחד היתרונות של הסוג הראשון הוא בפעולה שקטה יותר של המנוע, בעוד שהסוג השני נהנה מיכולת התאמת העומס על המנוע לתוואי השטח כמו עליות ומישור. מערכות המתחברות לגירים מצריכות, על פי רוב, הכנסת שינויים בציר הדוושות המרכזי, ואילו מערכות hub מצריכות החלפת גלגל אחורי או קדמי לגלגל בו מותקן המנוע.

ניתן להשיג מערכות להסבת אופניים רגילים לחשמליים, או תוכניות DIY, מערכת הכוללת גלגל אופניים המכיל את המנוע, מצבר/סוללה המתחברת לסבל בדרך כלל, בקר הפעלת מנוע ומצערת. משקלה העיקרי של מערכת הסבה שכזו נובע מן המצבר/סוללה - בין 3-10 ק"ג, והמנוע - בין 3-8 ק"ג.

המערכת החשמלית מורכבת מחמישה חלקים עיקריים: 1. סוללה 2. מטען סוללה 3. בקר מנוע 4. מנוע 5. ידית תאוצה/חיישן דיווש

מרכיבים עיקריים[עריכת קוד מקור | עריכה]

סוללה[עריכת קוד מקור | עריכה]

מבנה פנימי של סוללת ליתיום בעת הרכבתה. טווח נסיעה של 110 ק"מ

הסוללה היא תא אלקטרו כימי, המייצר אנרגיה חשמלית שנוצרת כתוצאה מריאקציה כימית המתרחשת בתוך תאי הסוללה.

בעבר היה נהוג להשתמש במצברי עופרת-חומצה כמקור הכוח של המנועים, אך התברר כי מצברים אלה כבדים יתר על המידה ואינם מספקים את הכוח הדרוש למנועים גדולים. כיום הסוללות המקובלות הן סוללות ליתיום, המספקות זרם עבודה וטווח נסיעה גדולים, עם משקל קטן וממדים פיזיים קטנים יחסית. סוללות הליתיום המיושנות היו נוטות להתלקח בעת התחממותן. הטכנולוגיה החדשה של סוללת ליתיום-יון בטוחה יותר לשימוש, והסוללה מגיעה עם בקר טעינה המגן עליה ועל הרוכב. מתחי הסוללות המקובלים הם 24V, 36V, 48V וקיבולת הסוללה נמדדת באמפר שעה (Ah), כך שככל שהקיבולת עולה כך גם טווח הנסיעה לכל טעינה. אורך חיי הסוללה נמדד במספר מחזורי הטעינה, ונע בין 500 ל-1500 מחזורי טעינה. כל מחזור טעינה מצביע על התרוקנות מוחלטת (מותרת) וטעינה מלאה (מותרת) של הסוללה.

מטען סוללה[עריכת קוד מקור | עריכה]

מטען הסוללה הינו יחידה חשמלית-אלקטרונית המספקת את זרם הטעינה שטוען את הסוללה. המטענים המקובלים מחוברים לרשת החשמל וממירים את זרם החילופין לזרם ישר, תוך כדי שהם דואגים להגביל את מתח וזרם הטעינה כדי לשמור על תקינות הסוללה. סוללות ליתיום דורשות מטענים עם מתח מקסימלי מדויק, יחסית למטעני העופרת-חומצה. טווחי מתח המטענים הינם מקבילים לסוללה ומותאמים בצורה מדויקת בהתאם לכמות וסוג התאים שבתוכה.

המנוע[עריכת קוד מקור | עריכה]

המנוע הינו המכלול המספק את כוח התנועה של האופניים החשמליים, הוא ממיר אנרגיה חשמלית לאנרגיית תנועה באמצעות יצירת שדה מגנטי של דחיפה-משיכה. טווח הספק המנועים נע לרוב בין 200W ל 1000W, ומתחלק לשלושה טווחי מתחים עיקריים: 24V, 36V, 48V.

קיימים גם מנועים בעלי הספקים גדולים יותר, והם דורשים התקנה מיוחדת וגלגלים מחוזקים.

מנוע חסר מברשות לאופניים חשמליים/חשמליות, מותקן על הגלגל הקדמי

המנוע מקבל את הכוח החשמלי מבקר המנוע ובמקביל משדר אליו את מיקום הרוטור (החלק הנע) באמצעות חיישני תנועה המותקנים לרוב בתוך גוף המנוע. המנוע בנוי מחלק נע הנקרא rotor ומחלק נייח הנקרא stator ומחובר לשלדת האופניים. קיימים בעיקר שני סוגי מנועים חשמליים המותקנים באופניים חשמליים. מנוע מברשות (brush motor) ומנוע חסר מברשות (brushless motor). מנוע המברשות מורכב מסלילים וחלקי מתכת היוצרים שדות מגנטיים מנוגדים בכיוון סיבובו, מנוע חסר מברשות הינו מנוע המורכב מחלקי מתכת, מגנטים וסלילים היוצרים שדות מגנטיים מנוגדים בכיוון סיבובו. מנועי המברשות הינם בעלי הספק נמוך מהמנועים חסרי המברשות ודורשים טיפול תקופתי והגנה מפני לחות ומים, והם מחוברים לאופניים באמצעות תמסורות כוח שונות. המנועים חסרי המברשות הינם אטימים למים (עד לזמן ספיגה של כשעה) ואינם זקוקים לטיפול תקופתי, נחשבים לאמינים ופעולתם שקטה. הם לרוב מותקנים על ציר הגלגל ומהווים חלק בלתי נפרד מגלגל האופניים.

בקר מנוע[עריכת קוד מקור | עריכה]

בקר המנוע הינו יחידה חשמלית-אלקטרונית המקבל כוח חשמלי מהסוללה ומווסת את הזרם המגיע למנוע, בהתאם למצב ידית התאוצה/חיישן הדיווש. חלק מבקרי המנועים גם יודעים להחזיר זרם טעינה לסוללה בעת בלימה (שמופעלת על ידי מתג חשמלי המותקן על מערכת הבלמים). בקרי המנוע שמפעילים את המנועים חסרי המברשות (brushless motors) מספקים מקצבי (pulse) זרם תלת פאזי לשלושת הסלילים העיקריים שבמנוע מאפשרים ניצולת מנוע גבוהה והתחממות מועטת. בקרי מנועי המברשות מספקים זרם בעצמה משתנה בהתאם למצב המצערת/חיישן הפידול. הבקרים נמדדים בהספק המרבי שהם מספקים (וואט W)ומוגדרים לטווח מתח עבודה מסוים (וולט V). הבקר מקבל פיקוד הפעלה מידית התאוצה או בחיישן הדיווש המותקן על ציר דוושות האופניים. הוא גם מקבל מהמנוע מידע על מצב הגלגל וכך מחליט על העצמה ועל מהירות מקטעי הזרם המשודרים אליו.


תקינה בישראל[עריכת קוד מקור | עריכה]

אופניים חשמליים מתקפלים

בפברואר 2010 התיר שר התחבורה של ישראל לייבא אופניים חשמליים שעומדים בין השאר בתנאים הבאים:

  • עומדים בתקן אירופאי ‎BSEN15194 או תקן ישראלי ת"י ‎1117 (חלק חמישי)
  • מהירותם לא עולה על 25 קמ"ש
  • הספק המנוע הוא 250 וואט או פחות
  • הפעלת המנוע מחויבת להיות בעת הדיווש בלבד על ידי חיישן דיווש
    • מצערת התאוצה - הינה נגד משתנה המחובר לבקר המנוע ומספק זרם נמוך כדי להפעיל את הטרנזיסטורים שמספקים את כוח העבודה למנוע
    • חיישן הדיווש - הינו יחידת מגנטים וסליל המספקת מקצבי זרם נמוך (pulse) לבקר, שבהתאם מספק את עצמת הזרם למנוע.

האופניים החשמליים הוגדרו באופן רשמי כ-"אופניים בעלי מנוע עזר".

קישורים חיצוניים[עריכת קוד מקור | עריכה]