本文來繼續討論電動自行車中的續航力的配置及真實表現。

首先要說明,關於電動自行車的補助模式,是可以客制化設定的,包括段數及每段的強弱;本文介紹的並非適用全部的車款,自行車商會針對車種特性進行細部調整。

若以目前常見的五段設定,照上篇的電動自行車規格,時速上限為25公里,續航力100公里,電池為14安時(Ah),電池電壓為36V,對照電池的放電能力,則可計算各段的工作電流、輸入功率及續航力

1. 滿足續航力條件:工作電流3.5A,輸入功率126W,續航力100公里2. 電池放電規格0.5C:工作電流7A,輸入功率252W,續航力50公里
3. 電池放電規格1C:工作電流14A,輸入功率504W,續航力25公里
4. 電池放電規格1.5C:工作電流21A,輸入功率756W,續航力18.75公里
5. 電池放電規格2C:工作電流28A,輸入功率1008W,續航力12.5公里

由上述可知,使用到電池1C以上的規格,作為常態使用,非常的不合理,輸入功率會爆增,續航力會大幅下降。因此廠商會個別設定電流或功率的上限,以符合各自行車種的使用需求,如登山車的電流就可能開得較大一些,以得到較高的馬力,但勢必會犧牲續航力。 然而,需要真正注意的是,儀表上的段數設定,會限制電流或是功率的上限,以達到延長續航力的效果;但並非代表動力系統真的如此耗電,仍需以真實的負載情況來判斷,這也是續航力的評估往往會不準確的原因。由下圖的速度與電流關係可以得知,當電動自行車從停止到穩定時速,其實可分為兩個區間,其中時速還在持續變化增快的階段,為加速區;而當速度穩定時,就稱為穩態區。可以發現,其實只有在加速區才需要大量的電流,來滿足加速的行為。而當自行車穩速時,其實只要應付輪胎的摩擦損及風產生的阻力而已,因此在電流的消耗上並不算大。

電動自行車:續航力 ( II )
動力系統電流表現

這現象是符合牛頓運動定律的,包括第一運動定律的動者恆動,靜者恆靜;代表物體的速度狀態固定時,若沒有其它的外力影響,它會維持目前的速度狀態。以及第二運動定律的加速度定律,如下方的數學式,其中F為力量、m為質量、a為加速度;代表若要有速度的變化,需要考慮外力的強弱及本身的質量。而電動自行車中的動力系統來源是永磁馬達,因此力量與電流為正比關係。當取得電動自行車加速度,並搭配自行車及騎乘者的整體重量,就可以求得當下的力量,也就得到了電流值。反之,當電動自行車限制了電流的上限值之後,就會導致電動自行車的加速能力變弱。

電動自行車:續航力 ( II )
加速度定律

一但不再需要加速時,對力量的需求就消失了,因此電流就大幅度的下降,進入了穩速狀態。因此若您是長時間穩速在騎乘的使用情況下,就會覺得續航力的表現符合預期,甚至可能高於預期,因電力系統還是會有個安全保留量。但若是走走停停的狀態,肯定會覺得續航力不準確;但真正的原因就是加速時的電流使用狀態,會大於預估,且受到整體重量及加速時間的影響。

反之也可以發現一件事,設定是最大電流為14A時,輸入功率應為504W,然而過了加速區後,真正的耗電會大幅下降。依筆者實際量測,平路維持在時速25公里時,電動自行車的實際耗電流僅為4A,代表輸入功率僅144W;只有在起步及爬坡時,會真正使用到12~14A的電流。

因此選擇比較大的動力系統,也不一定比較耗電,僅是代表加速及爬坡性能較好而已。但若規格大超過10倍,可能就真的不適合了,因馬達的轉換效率不可能達到100%,代表動力系統有個基本損耗值存在。以10KW的動力系統,假設效率為95%,代表基本損耗約為500W,這損耗大於上述電動自行車平路時速25公里的需求144W,變成是大砲打小鳥的使用,就不合理了;除非目標是做超跑,只在意加速度的表現。

重點整理:
放大電流限制,其實僅是在起步或爬坡使用。
平路穩速的耗電,是端看摩擦損及風損而已。

馬達技術傳承計畫
想要馬達的技術嗎?想要的話可以全部給你,去找吧!
我把所有的知識都放在那裡了。
文章分享
評分
評分
複製連結

今日熱門文章 網友點擊推薦!