Doordat er nog geen goede metingen zijn verricht op het gebied van de efficiëntie is het nog niet duidelijk waar de grootste verliezen zitten in de opstelling. Echter zijn er in de loop van het project wel enkele punten naar voren gekomen. Deze punten zullen in dit hoofdstuk worden aangekaart zodat hier eventueel een vervolgopdracht uit kan komen.
Bewegingsomzetting doormiddel van fietsen
De grootste oorzaak van efficiëntie is de fietsbeweging zelf. Als we kijken hoe koppel ontstaat zien we al in hoofdstuk 5, afbeelding 1, dat de kracht op te trapper loodrecht moet staan op de crank om koppel te genereren. Echter is er maar één moment in de hele cyclus waarbij dit het geval is en dat is als de crank volledig horizontaal staat en dus de voet hier evenwijdig aan is. De rest van de cyclus staat de trapper onder een andere hoek en zal de kracht die de voet op te trapper zet worden ontbonden. In dit geval zal maar een deel van de kracht zorgen voor koppel. Dit deel is afhankelijk van de hoek tussen de trapper en de crank.
Een manier om dit te verbeteren is om gebruik te gaan maken van SPD-pedalen. SPD staat voor Shimano Pedaling Dynamics en is een systeem van klikpedalen. Hierdoor klikt de schoen vast aan het pedaal waardoor de voet vast zit aan het pedaal. Hierdoor kan er ook kracht worden gezet bij de opgaande beweging wat ten goede komt voor het opgewekte vermogen. Een kanttekening hierbij is dat dit systeem niet de efficiëntie verbeterd met de effectiviteit. Er moet immers meer energie geleverd worden die eerst niet geleverd werd. Echter bied het wel een mogelijkheid om deze bewegingsenergie over te brengen aan de motor.
Interne inverter MagicPie motor
De MagicPie motor bevat een interne inverter/controller die oorspronkelijk zorgt voor de aansturing van de motor. Zo kan met behulp van gashendels het toerental van de motor worden bepaald en kan de cruise control worden ingesteld. Echter worden al deze functies niet gebruikt omdat de motor in deze opstelling wordt gebruikt als generator. De inverter zorgt alleen voor de gelijkrichting van de wisselspanning van de motor naar een
gelijkspanning. Omdat de inverter nog meer ongebruikte elektronica bevat ligt het rendement van de motor maar op 78%.
Dit getal is enigszins te verlagen door de interne inverter los te koppelen en extern voor de gelijkrichting te zorgen. Als de drie fases van de motor worden gelijkgericht door een gelijkrichtersbrug, gevolgd door een elco om de spanning af te vlakken, zal de efficiëntie hoger liggen dan dat deze op het moment is. Vervolgens kan er gemeten worden om de nieuwe efficiëntie te bepalen.
Ok4E inverter & DC/DC converter
De apparatuur waar gebruik van wordt gemaakt om de functionaliteit te kunnen bieden gebruiken ook elektrische energie waardoor er energie verloren gaat in de energieomzetting van de opstelling. Zowel de OK4E inverter als de DC/DC converter hebben beide geen rendement van 100%. Hieronder staat de efficiëntie van de apparaten in procenten.
Naam apparaat Efficiëntie [%]
Overbrenging
In de huidige opstelling wordt de trapenergie overgebracht op de motor met behulp van een kettingoverbrenging met versnellingen. Dit systeem bevat een derailleur om te kunnen schakelen tussen de verschillende versnellingen. Omdat dit onderdeel een bewegend onderdeel is zal deze warm worden tijdens het gebruik van de opstelling. Er zal hierdoor al 2 tot 5% van de energie verloren gaan. Met een vieze of roestige ketting zelfs al het dubbele.
Om deze verliezen te verminderen kan er voor gekozen worden de derailleur en de versnellingen te vervangen door één vaste tandwiel overbrenging. Het is in dat geval niet meer mogelijk om de weerstand van de fiets te regelen doormiddel van de versnellingen. Om dit op te lossen kan er gekozen worden om de weerstand te regelen doormiddel van een PowerFET. Voor meer informatie over de PowerFET verwijs ik naar hoofdstuk 11, onder het kopje “Weerstand opstelling regelen”. Hierin wordt uitgelegd hoe dit systeem werkt.
Aanbevelingen
Allereerst zal er meer gemeten moeten worden aan de opstelling om het volledige beeld omtrent verliezen te krijgen. Echter zijn er in dit stadium al enkele verliezen in beeld. Om deze te verminderen kan er gekozen worden voor een SPD systeem waardoor de opgaande beweging ook omgezet kan worden. Verder kan de interne MagicPie inverter worden
losgekoppeld en de drie fases van de motor extern gelijkrichten door middel van een gelijkrichtersbrug en een elco.
Om de verliezen in de overbrenging te verminderen kunnen de versnellingen worden
vervangen voor een vaste tandwieloverbrenging. Om toch de weerstand van de opstelling te kunnen regelen kan er doormiddel van een PowerFET de stroomsterkte van de opstelling geregeld worden die invloed heeft op de weerstand van de opstelling.
Om meer inzicht te krijgen in de verliezen kan er buiten de metingen met de geplaatste sensoren ook een beeld worden gemaakt met een warmtecamera tijdens het fietsen. Door te kijken welke gebieden het meeste warm worden kan er worden geconcludeerd dat deze gebieden energie verliezen aan warmte. Vervolgens kan men onderzoeken wat de oorzaak van dit energieverlies is en hier de nodige maatregelen voor treffen.