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EspañolIngeniería de bicicletas eléctricas: análisis de alcance
¿Cómo varía la autonomía entre las bicicletas eléctricas con motor de cubo y con motor de tracción central?
Una mirada cercana a la eficiencia del torque, el desempeño en terreno y el kilometraje en el mundo real, y lo que realmente significa para la autonomía que obtendrás en tu próximo viaje.
La respuesta directa: motores de cubo versus motores de tracción central en rango
Las bicicletas eléctricas con motor de tracción media suelen ofrecer entre un 10% y un 30% más de autonomía que las bicicletas eléctricas con motor de buje cuando utilizan la misma capacidad de batería. , porque aprovechan los engranajes de la bicicleta para aplicar potencia de manera más eficiente en diferentes terrenos. En terreno plano y constante, una bicicleta eléctrica con motor de cubo y una batería de 500 Wh puede viajar entre 25 y 40 millas, mientras que una bicicleta eléctrica de tracción media con la misma batería a menudo puede cubrir de 30 a 50 millas en condiciones idénticas. En terreno montañoso o mixto, la brecha se amplía aún más, ya que los sistemas de transmisión central ajustan la salida de torque a través del tren motriz, mientras que los motores de cubo aplican un torque relativamente fijo independientemente de la pendiente.
Dicho esto, la autonomía nunca está determinada únicamente por el tipo de motor. La capacidad de la batería, el peso del ciclista, el nivel de asistencia, la presión de los neumáticos y el terreno interactúan con la arquitectura del motor para producir un número final. Este artículo desglosa exactamente por qué los motores de cubo y los motores de tracción central se comportan de manera diferente, qué rango real puede esperar de cada uno y cómo elegir la configuración adecuada para sus necesidades de conducción, incluido dónde bicicletas eléctricas ligeras encajan en la ecuación de rango.
Por qué el tipo de motor cambia la ecuación de rango
Un motor de cubo se encuentra dentro de la rueda delantera o trasera y acciona la rueda directamente, independientemente de las marchas de la bicicleta. Ofrece una cantidad bastante constante de torque independientemente de la velocidad o la inclinación, lo que significa que tiene que trabajar más duro (y consumir más corriente) al subir colinas o acelerar desde una parada. Por el contrario, un motor de tracción central está montado en la manivela de la bicicleta y envía potencia a través de la cadena y el sistema de engranajes existentes. Esto permite que el motor funcione dentro de su rango de RPM más eficiente en todo momento, de forma similar a como el motor de un automóvil se beneficia de una transmisión.
bicicletas eléctricas ligeras
Un motor de tracción central no sólo mueve la bicicleta: funciona con el propio engranaje de la bicicleta, de la misma manera que una transmisión permite que el motor permanezca en su rango eficiente.
Eficiencia de par y consumo de energía
Debido a que un motor de tracción media puede multiplicar el torque a través de marchas más bajas en una subida, no necesita consumir tanta corriente bruta para producir la misma fuerza de avance que un motor de cubo. Las pruebas de eficiencia independientes han demostrado que los sistemas de transmisión central pueden ser entre un 15 % y un 20 % más eficientes energéticamente que los motores de cubo de transmisión directa en rutas montañosas. , lo que se traduce directamente en más millas por carga. En terreno llano, la brecha de eficiencia se reduce considerablemente, ya que ningún tipo de motor necesita trabajar contra la gravedad.
Distribución del peso y resistencia a la rodadura
Los motores de cubo añaden peso no suspendido a la rueda, lo que puede aumentar ligeramente la resistencia a la rodadura y reducir la eficiencia general de la marcha, especialmente en superficies rugosas. Los motores de tracción media mantienen el peso centralizado cerca del pedalier de la bicicleta, mejorando el equilibrio y reduciendo la energía perdida por el bamboleo o la vibración de las ruedas. Ésta es una de las razones por las que muchos bicicletas eléctricas ligeras en las categorías de rendimiento y cercanías se basan cada vez más en sistemas de tracción media: la masa centralizada respalda un mejor manejo y un alcance más predecible.
Comparación de alcance en el mundo real por tipo de terreno
Las cifras de autonomía varían ampliamente según las condiciones de prueba, por lo que la siguiente tabla refleja resultados típicos del mundo real para una bicicleta eléctrica de nivel medio con una batería de 500 Wh, un nivel de asistencia moderado y un ciclista que pesa aproximadamente 70 kg (154 lb).
| Tipo de terreno | Gama de motores de cubo | Gama de motores de accionamiento medio |
|---|---|---|
| Vías urbanas planas | 30 a 40 millas | 35 a 50 millas |
| Terreno mixto (colinas onduladas) | 22 a 30 millas | 28 a 38 millas |
| Colinas empinadas o senderos de montaña | 15 a 22 millas | 20 a 30 millas |
| Conducción a alta velocidad sólo con acelerador | 18 a 25 millas | 22 a 28 millas |
Tenga en cuenta que la ventaja de alcance de los motores de tracción media es menor en terreno plano y mayor en rutas montañosas o montañosas. Si su viaje diario al trabajo es totalmente llano, la diferencia práctica entre los tipos de motor puede ser menor. Si su ruta incluye subidas regulares, la ventaja de eficiencia del sistema de tracción media se vuelve mucho más significativa.
Otros factores que influyen en la autonomía independientemente del tipo de motor
El tipo de motor establece la eficiencia básica, pero hay otras variables que pueden cambiar el rango en un 20% o más en cualquier dirección, sin importar qué sistema de motor elija.
Nivel de asistencia y estilo de conducción
Conducir en un modo de asistencia baja y contribuir con más potencia del pedal puede ampliar el alcance entre un 30 % y un 50 % en comparación con viajar en el modo de asistencia máxima o solo aceleración. Esto es válido tanto para los sistemas de tracción central como de cubo, ya que los niveles de asistencia más altos siempre consumen más corriente de la batería, independientemente de la eficiencia con la que esa corriente se convierta en movimiento hacia adelante.
Información
Reducir su nivel de asistencia incluso un paso puede ampliar significativamente su alcance sin agregar mucho esfuerzo físico en terreno plano.
Peso del pasajero y carga de carga
Cada 25 libras (aproximadamente 11 kg) adicionales de peso del conductor o de la carga puede reducir la autonomía aproximadamente entre un 5% y un 10%, ya que el motor debe trabajar más para mantener la misma velocidad y aceleración. Este efecto es ligeramente más pronunciado en los sistemas de motor de cubo, que no pueden utilizar la reducción de engranajes para compensar la carga adicional con tanta eficacia como lo puede hacer un motor de tracción media.
Capacidad y antigüedad de la batería
Una batería más grande, medida en vatios-hora (Wh), amplía directamente la autonomía independientemente del tipo de motor. Una batería de 750 Wh puede ofrecer aproximadamente un 50 % más de autonomía que una batería de 500 Wh en las mismas condiciones. La antigüedad de la batería también importa: La mayoría de las baterías de iones de litio para bicicletas eléctricas conservan entre el 70% y el 80% de su capacidad original después de 500 a 800 ciclos de carga completos. , lo que significa que una batería más vieja naturalmente ofrecerá menos autonomía incluso si el motor en sí no se modifica.
Advertencia
Si la autonomía de su bicicleta eléctrica ha disminuido notablemente con el tiempo, la verdadera causa suele ser una batería vieja, no el motor.
Presión de los neumáticos y resistencia a la rodadura
Los neumáticos desinflados aumentan la resistencia a la rodadura y pueden reducir la autonomía entre un 5% y un 15%. Esto se aplica igualmente a ambos tipos de motor, ya que el motor tiene que compensar la resistencia adicional sin importar dónde esté montado en la bicicleta.
Temperatura ambiente
Las baterías de iones de litio pierden eficiencia en climas fríos y los usuarios pueden ver una caída del alcance entre un 10% y un 20% cuando las temperaturas caen por debajo de 40°F (aproximadamente 4°C) en comparación con condiciones templadas de temperatura ambiente. Este efecto es químico más que mecánico, por lo que se aplica de manera idéntica tanto a las bicicletas eléctricas con motor de buje como a las de motor de tracción central. Guardar la batería en el interior antes de un viaje en clima frío, en lugar de dejarla expuesta durante la noche, puede ayudar a minimizar esta pérdida.
Resistencia al viento y velocidad de conducción
Las velocidades más altas aumentan drásticamente la resistencia aerodinámica y el consumo de energía aumenta aproximadamente con el cuadrado de la velocidad. Conducir constantemente a 20 mph en lugar de 12 mph puede reducir la autonomía en un 25% o más, simplemente porque el motor debe superar una resistencia al viento significativamente mayor para mantener el ritmo más rápido. Los vientos en contra agravan aún más este efecto, independientemente de si la bicicleta utiliza un motor de buje o de tracción central.
Compensaciones de costo, peso y mantenimiento entre los dos sistemas
El alcance es un factor importante, pero no debe evaluarse de forma aislada. Los motores de buje y los motores de tracción central también difieren en el costo inicial, el peso total de la bicicleta y las necesidades de mantenimiento a largo plazo, todo lo cual afecta la experiencia total de propiedad.
- Las bicicletas eléctricas con motor de buje son generalmente menos costosas de fabricar y comprar, lo que las convierte en una opción común entre los modelos de viaje diarios económicos.
- Los motores de transmisión media ejercen una tensión adicional sobre la cadena, el cassette y el desviador, lo que puede provocar un desgaste más rápido de la transmisión y costos de mantenimiento ligeramente más altos con el tiempo.
- Los motores de cubo ofrecen una instalación y reparación más sencillas, ya que el motor es una unidad autónoma dentro de la rueda.
- muchos bicicletas eléctricas ligeras Favorezca los sistemas de tracción media específicamente porque el peso centralizado y la entrega eficiente de potencia soportan un peso total más bajo de la bicicleta sin sacrificar la capacidad de ascenso.
- Los sistemas de tracción media generalmente se manejan mejor en terrenos técnicos y empinados, lo que los convierte en una opción común para bicicletas eléctricas orientadas a senderos y montañas.
Éxito
Hacer coincidir el tipo de motor con su terreno real, en lugar de perseguir la autonomía más alta anunciada, es la forma más confiable de obtener el kilometraje que espera.
Cómo elegir según sus prioridades
La elección entre un motor de cubo y un motor de tracción central depende en última instancia del terreno que recorra con más frecuencia y de cuánto valora el alcance máximo frente al costo inicial y la simplicidad.
- Si su viaje diario o su ruta típica es plana y predecible, una bicicleta eléctrica con motor de cubo puede ofrecer una autonomía casi comparable a un precio más bajo.
- Si su recorrido habitual incluye colinas, montañas o terrenos mixtos, un motor de tracción media generalmente ampliará su alcance de manera significativa y reducirá la carga de la batería en las subidas.
- Si minimizar el peso total de la bicicleta es una prioridad, busque sistemas de tracción media, que son más comunes entre bicicletas eléctricas ligeras Diseñado para recorridos de larga distancia o de alto rendimiento.
- Si lo más importante es el bajo mantenimiento y las reparaciones sencillas, un sistema de motor de cubo puede satisfacer mejor sus necesidades, especialmente para ciclistas ocasionales o poco frecuentes.
- Si transporta carga con frecuencia o viaja con un pasajero, considere un motor de tracción media combinado con una batería de mayor capacidad para compensar el impacto del peso adicional en la autonomía.
Peligro
No confíe en una sola cifra de alcance en una carretera plana cuando planifique una ruta con un cambio de elevación real: el déficit en las subidas puede ser lo suficientemente significativo como para dejarlo varado.
En la práctica, ninguno de los tipos de motor es universalmente superior; la elección correcta depende de adaptar las fortalezas del sistema a sus condiciones reales de conducción. Los ciclistas que priorizan la capacidad de escalada, la eficiencia en terrenos variados y un peso total de bicicleta más bajo tienden a gravitar hacia los motores de tracción media, mientras que aquellos que desean una configuración más simple y asequible para rutas de desplazamiento planas a menudo encuentran que los motores de cubo son perfectamente adecuados. Probar una bicicleta en condiciones similares a las de tu ruta diaria sigue siendo la forma más fiable de estimar la autonomía que realmente experimentarás.
También vale la pena considerar cómo podrían cambiar sus hábitos de conducción con el tiempo. Un ciclista que comienza a desplazarse por calles planas puede querer explorar rutas más montañosas o recorridos de fin de semana más largos, en cuyo caso el alcance ampliado y la eficiencia de ascenso de un motor de tracción media podrían resultar más valiosos a largo plazo que los ahorros de costos iniciales de un sistema de motor de cubo. Por el contrario, un ciclista que sólo necesita viajes cortos y planos para ir al trabajo o hacer recados puede encontrar que un motor de cubo cubre cómodamente sus necesidades sin necesidad de llevar la batería al límite.
En última instancia, comparar las cifras de autonomía anunciadas una al lado de la otra es sólo un punto de partida. Debido a que la autonomía en el mundo real depende en gran medida del terreno, el peso del ciclista, el nivel de asistencia e incluso el clima, es mejor tratar las estimaciones del fabricante como un techo en lugar de una garantía. Solicitar datos de autonomía probados en condiciones cercanas a las suyas (desplazamientos montañosos, cargas de carga o conducción en climas fríos) le dará una idea mucho más precisa de qué esperar que una sola cifra en carretera plana.
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