Главная » Хабрахабр » «Хорошо забытое старое»: электровелосипеды — от первых моделей к возможностям сегодняшнего дня


«Хорошо забытое старое»: электровелосипеды — от первых моделей к возможностям сегодняшнего дня


Сегодня рынок электровелосипедов по темпам роста не уступает сегменту своих старших собратьев — электромобилей. Только в 2016 году во всем мире было продано чуть меньше 35 млн электровелосипедов — 93% пришлось на Азиатско-Тихоокеанский регион. Однако их популярность растет не только в Азии, но и по всему миру — например, в США в прошлом году зафиксировали двукратный рост продаж. Российский рынок, по мнению экспертов, довольно скромный — в год продается порядка 10 тысяч электровелосипедов — но он тоже активно развивается.

Появляются городские сервисы для аренды вроде «Велобайка», но уже для электровелосипедов — это сети велопроката, которые можно встретить во многих крупных городах во всем мире. На велосипеды с электрическим приводом уже во всю пересаживаются государственные службы по всему миру: например, полицейские штата Висконсин последовали примеру своих малазийских коллег и патрулируют город на новом транспорте. Они позволяют брать электровелосипед в аренду на одной станции и оставлять его в другой части города так, чтобы им мог воспользоваться кто-то другой.

Более того, появляются предложения о том, чтобы включить электровелосипеды в классификацию Европейского союза велосипедного спорта (UEC) и добавить новые дисциплины к обычным заездам и соревнованиям по горным велогонкам.

Сегодня расскажем: Попробуем немного «отмотать назад» и разобраться в том, как электровелосипед проделал путь от экспериментального изобретения до популярного атрибута жизни в большом городе.

  • кто впервые модернизировал классический велосипед;
  • почему об электровелосипедах забыли почти на 30 лет;
  • и что помогло им вернуться и стать популярным городским транспортом.


/ фото AIRWHEEL R8

Велосипед: начало

Изобретение велосипеда в известном нам виде и оснащение его подобием электрической тяги произошло в течение одного столетия. Однако этому предшествовали почти 400 лет попыток собрать транспортное средство, приводимое в действие без какой-либо дополнительной помощи.

По данным Международного велосипедного фонда (IBF), в 1418 году итальянский инженер Джованни Фонтана (Giovanni Fontana) построил устройство с четырьмя колесами, которые приводились в движение благодаря веревке, соединенной с ними зубчатым колесом.

/ фото Giovanni Fontana PD

Однако, исследования доказывают, что эскизы, неожиданно найденные в 1974 году, — подделка. Существует также миф о некоем чертеже Леонардо да Винчи, на котором изображен практически современный велосипед.

Прототип велосипеда с рулевым управлением без педалей якобы собрал граф де Сиврак (Comte Mede de Sivrac) в 1791 году. Еще одна мистификация — французское изобретение, которое представляло собой игрушку-качалку с колесами. Графа-изобретателя велосипеда с таким именем никогда не существовало. Однако, как выяснилось много позднее, эта история была легендой, придуманной журналистом.

Есть мнение, что к его появлению привело извержение вулкана Тамбора в Индонезии в 1815 году. Первое подобное устройство, существование которого подтверждается патентом, — «машина для бега» за авторством барона Карла фон Дреза. Заправлять в повозки стало некого, что и натолкнуло барона на мысль об индивидуальном транспорте, управляемом человеком. Из-за облака пепла погиб урожай на прилегающих территориях, а за ним от голода — и лошади.

Одно из названий устройства — «Draisienne» — дано ему в честь изобретателя фон Дреза. По своей сути изобретение было ближе к двухколесному самокату и никогда не существовавшему велосипеду графа де Сиврака. Кстати, дрезина, которая до сих пор используются для передвижения по рельсам, также носит имя барона.

/ фото Gun Powder Ma CC

В следующие десятилетия в патентные службы поступали десятки обращений от людей, которые пытались «изобрести велосипед заново» или предлагали модификации оригинальной концепции. Идею деревянного двухколесного транспорта подхватили энтузиасты со всего мира. Шотландец Киркпатрик Макмиллан (Kirkpatrick MacMillan) добавил к велосипеду Дреза педали, приводившие в движение заднее колесо с помощью металлических стержней и шатунов. Среди патентов того времени, существенно повлиявших на устройство обычного велосипеда, стоит отметить шарикоподшипники и педальный механизм — до 1839 года у «машин для бега» не было педалей.

На какой-то момент лидерами на рынке стали так называемые «пенни-фартинги» — велосипеды с большим передним колесом. В следующие десятилетия изобретатели модифицировали прототип велосипеда, добавляя хорошо известные сегодня детали: колеса со спицами, цепную систему, каучуковые шины, систему торможения.

/ фото Unknown Author CC

Прошлое электровелосипеда и мотоцикла тесно связано — оно уходит корнями в необходимость автоматизировать движение велосипеда. В то же время началась история мотоциклостроения. Первые патенты на двигатели внутреннего сгорания были зарегистрированы во второй половине XIX века — прототипы будущего мотоцикла тогда использовали паровые двигатели.

Roper) из США, которого считают «отцом мотоциклостроения», искал новое применение паровому двигателю. В 1860-е годы Сильвестр Ропер (Sylvester H. Бак для воды находился под седлом, а котел — на месте педалей. В результате этих поисков он создал первый двухцилиндровый паровой велосипед. По сохранившимся данным, модель страдала от ряда недостатков — шума, неприятного запаха и большого веса.

Она была способна развивать максимальную скорость в 64 км/ч с дальностью поездки в 12 км. В 1884 году Ропер приступил к работе над второй версией своего велосипеда. В 1896 году в возрасте 72 лет Сильвестр погиб, демонстрируя, как быстро может разогнаться его паровой велосипед на трассе.

/ фото Boston Daily Globe CC

долларов. В 2015 году паровой велосипед Ропера был продан на аукционе в Лас-Вегасе за 425 тыс.

В 1884 году Эдвард Батлер (Edward Butler) изобрел «бензиновый велосипед» — фактически современный мотоцикл. Интересно, что это произошло за два года до изобретения первого автомобиля Карлом Бенцем.

Изобретение электровелосипеда

Тем временем в 1886 году Фрэнк Джулиан Спраг (Frank Julian Sprague) разрабатывает первый работающий электродвигатель. На его основе он создает первую электрическую тележку и электрическую лифтовую систему.

1890-е считаются «золотым веком» в истории велосипедов: появлялись первые крупные производители, расширялся рынок. Электрификация вообще была популярной темой в промышленности того времени — так же, как и велосипеды.

Его автором в 1895 году стал Огден Болтон (Ogden Bolton) из США. Тогда же был подан первый патент на велосипед с электрическим приводом. Источником питания выступала 10-вольтовая батарея, установленная на каркас рамы. Патент предполагал установку электродвигателя на ступицу заднего колеса велосипеда. Судя по документам, изобретение не имело ни системы передач, ни педалей.

По неподтвержденным сведениям в 1881 году французский изобретатель Густав Труве (Gustave Trouvé) оснастил британский трехколесный велосипед с рычажным механизмом электрическим приводом. Если велосипед Болтона и первые электрические двигатели остались задокументированными, то о существовании электротрицикла известно только из рисунков. Подробностей об этом транспорте сохранилось мало, но, по некоторым данным, механизм Труве был компактным и съемным.

Он был продемонстрирован на выставке Stenley Show в 1897 году. Столь же мало информации сохранилось и об электровелосипеде с четырьмя массивными на вид источниками питания. Утверждается, что велосипед был сконструирован британской компанией Humber.

/ фото Jules Beau CC

А патент первого полноценного электровелосипеда определенно принадлежит Осии Либби (Hosea W. Libbey) из Бостона. Его изобретение на два года младше электропривода Болтона. Электрический велосипед Либби был оснащен двумя двигателями, двумя батареями и двумя колесами. На ровной дороге работала только одна батарея, а при подъеме подключалась вторая. Основной идеей Либби была экономия энергии на сложном ландшафте.

Изобретение дополнительного колеса

Кстати, о колесах. Шквал патентов не привел к появлению серийного электровелосипеда, но косвенно вдохновил других конструкторов на изобретение «дополнительного колеса» для автоматизации обычного велосипеда. Это устройство — Auto-Wheel — крепилось к заднему колесу. Первая модель была представлена в 1909 году.

Колесо позволяло разогнаться до 25 км/ч и фактически делало обычный велосипед мотоциклом. Auto-Wheel выпускали до конца 1920-х годов. Кстати, и Auto-Wheel приводился в движение двигателем внутреннего сгорания. По этому принципу позже создавались мопеды — велосипеды оснащались компактными двигателями внутреннего сгорания. Так что говорить о нем в контексте электровелосипедов не совсем корректно.

Современным продолжателем этой идеи можно считать Electron Wheel — «электрическое колесо» с аккумулятором и датчиками, которые передают данные о скорости и состоянии заряда батареи в приложение для смартфона.

Первые электровелосипеды на рынке

Вернемся к главной теме. В 1920 году немецкая компания Heinzmann начала массовое производство электродвигателей для велосипедов. Первый был установлен на парный велосипед. Кстати, электровелосипеды под этим брендом выпускаются до сих пор, и в 2020 году Heinzmann отпразднует 100-летие.

Такой транспорт мог разогнаться до 25 км/ч и проехать на одном заряде 30 км. В это время французский конкурент Heinzmann приступил к выпуску «электроциклетов». Его слабым местом был вес — 75 кг.

К ним присоединились Philips с моделями Simplex, Juncker и Gazelle. В течение 30-х годов XX века число компаний, выпускающих электровелосипеды, расширилось. Первая появилась, когда Philips объединились с производителем обычных велосипедов (известно, что у этой модели была 12-вольтовая батарея).

На ее полный заряд уходил целый день, но этого хватало, чтобы проехать до 40 км со скоростью 18 км/ч. Juncker весил 50 кг без батареи. Для выпуска Gazelle Philips объединилась с еще одним производителем, который также до сих пор в строю.

/ фото Unknown photographer CC

Но в то же время топливный кризис вызвал повышенный интерес к транспортным средствам с электроприводом в качестве альтернативы автомобилям с бензиновым двигателем. Вторая мировая война на время остановила развитие индустрии. В течение этого кризиса изобретатель Аргирис Стефанос (Argyris Stefanos) подал патент, который содержал заметные улучшения существующей технологии: парные батареи располагались по обеим сторонам заднего колеса — это улучшало поперечный баланс.

Он представил изобретение на Миланской выставке в 1949 году. Еще одна важная веха в истории всех велосипедов, которая затрагивает и развитие электровелосипедов, — разработка итальянским велогонщиком Туллио Кампаньоло (Tullio Campagnolo) переключателя передач. Прототипы устройства разрабатывались с начала 1900-х, но они были слишком сложными и неэффективными.

/ фото Brooklyn Museum CC

В духе времени он был с электроприводом. В 1946 году Бенджамин Боуден (Benjamin Bowden), который занимался проектированием дизайна автомобилей, на ярмарке в Лондоне представил прототип «велосипеда будущего».

Ее устройство позволяло накапливать энергию при движении по склону и подключать привод для ее использования при движении в гору. Эта модель носила имя Classic. Батареи были спрятаны внутри широкой рамы.

В 1950-х Боуден переехал в Мичиган. Однако, это был всего лишь прототип, и Великобритания не выделила денег на проект. Здесь ему удалось привлечь необходимые средства, но он все же отказался от электропривода.

Чтобы обеспечить коммерческий успех своему изобретению, Боуден сохранил футуристический дизайн и дал проекту «космическое» имя Spacelander — это отвечало духу «космической гонки», разгоравшейся в то время.

В результате производство было остановлено, а Боудену удалось продать всего несколько сотен Spacelander’ов. Модель оказалась одной из самых дорогих на рынке США и к тому же непрактичной — рама была хрупкой и быстро ломалась.

Позже права на выпуск были выкуплены для переиздания легендарного байка, но это уже никак не связано с историей электровелосипедов.

Азиатское чудо

Интерес к электроприводам ослабел вскоре после окончания топливного кризиса, и в течение 30 лет электровелосипеды оставались в тени.

В 1970 году Panasonic выпустил свой первый электровелосипед. Все изменилось, с вовлечением в эту сферу японских технологий. За ней последовало еще несколько разработок, но они так и не стали серийными. Основатель компании лично презентовал эту модель. До следующего рывка пришлось ждать почти 20 лет. Проблема заключалась в слишком тяжелых аккумуляторах.

Это произошло еще в 1960-х, и уже в 70-х поступил заказ на первую партию электровелосипедов — внешне они были похожи на французские электроциклеты. Важной для развития электровелосипедов вехой стало то, что на нее обратили внимание власти Китая.

Тем не менее, годовое производство электровелосипедов составляло менее 20 тысяч штук в год на миллиард жителей. В следующем десятилетии в крупных городах — Шанхае и Тяньцзине — стали появляться первые местные производители. Во-первых, батареи все еще не могли удовлетворить требования потребителей: они были тяжелыми и не предполагали поездок на большие расстояния без подзарядки. Всплеск интереса продолжался всего несколько лет, а затем угас по нескольким причинам. Во-вторых, цена электровелосипедов была достаточно высокой по сравнению с бензиновыми мотороллерами.

В 1989 году европеец Майкл Куттер (Michael Kutter) разработал систему ассистирования педалированию. Ситуацию изменил технологический прорыв, но уже на Западе. Такая технология применяется и в современных электровелосипедах. Датчик системы реагировал на скорость движения педалей и автоматически включал мотор-колесо электровелосипеда при начале вращения.

Технология получила развитие с выходом Sinclair Zike. Тогда же, в 1989 году, возникла еще одна инновация — Sanyo Enacle стал первым велосипедом с электроприводом и никель-кадмиевым аккумулятором. А в 1991 году Sony и Asahi Kasei выпустили первый коммерческий литий-ионный аккумулятор. Это был суперкомпактный электровелосипед, но он «провалился» из-за подрядчика, который не справился с запланированным объемом выпуска. Он был компактнее и легче других источников питания.

К 1999 году лицензии на производство электровелосипедов получили компании в Шанхае, Тяньцзине, Цзянсу, Чжэцзяне, Хэбэе и других провинциях. Стремление китайского правительства к использованию новых источников энергии и улучшению экологической ситуации в стране дали толчок к расцвету индустрии. При поддержке правительства за менее чем 10 лет в стране появилось 480 местных производителей.

Так электровелосипеды стали полноправными участниками движения, при этом для управления ими не требовались какие-либо документы и удостоверения. В то же время правительство ввело классификацию электровелосипедов — ими признавали двухколесные транспортные средства с электроприводом, которые весят менее 40 кг и имеют максимальную скорость в 20 км/ч.

Жители Китая стали активно пересаживаться на новый вид транспорта и вывели страну в мировые лидеры по производству электровелосипедов.

Обратно на Запад

В Европе и США интерес к электровелосипедам снизился со времен «Classic» Бенджамина Боудена. Тем не менее, даже в годы затишья здесь «сияли» свои звезды. Например, лидером немецкого рынка в 70-е был Solo Electra — первый серийный электровелосипед, выпущенный в 1973 году. На нем стоял двигатель Bosch, а на одном заряде можно было проехать до 37 км.

Об этом и уже современных электровелосипедах мы расскажем в нашем следующем материале по теме. Если говорить про современный период развития отрасли, то именно азиатский рынок и популярность электровелосипедов в Китае и натолкнула европейские и американские компании на мысли об обновлении своего модельного ряда.

P.S. также предлагаем вашему вниманию несколько обзоров на средства передвижения из нашего блога: моноколесо Airwheel X8 и самокат на электротяге AirWheel Z5.


Оставить комментарий

Ваш email нигде не будет показан
Обязательные для заполнения поля помечены *

*

x

Ещё Hi-Tech Интересное!

Oracle Certified Associate и Oracle Certified Professional. Общее впечатление и нюансы подготовки

Привет, Хабр! Сегодня я хочу рассказать вам о получении сертификатов Oracle Certified Associate и Oracle Certified Professional. Меня зовут Маша, я работаю в КРОК. Некоторые уверены, что для найма на приличную работу сертификат крайне желателен. Вообще, в спорах о полезности ...

«Противостояние» на PHDays 8 — взгляд со стороны SOC

В мае этого года прошла конференция Positive Hack Days 8, на которой мы вновь поучаствовали в роли SOC в уже традиционном Противостоянии (The Standoff). Атакующие — молодцы! В этом году организаторы учли прошлые ошибки и Противостояние началось в срок. Нападали ...