挑選電動自行車規格時,針對電池的部分有幾個常見規格描述,如電壓(V)、安時(Ah)及瓦時(Wh)等,其關聯性如下圖的數學式所列,也就是電壓值(V)乘上電流值(A)就等於功率(W),再導入時間函數並以小時(h)為單位來定義,將此定義作為一種電池容量的描述。由於安時(Ah)與瓦時(Wh)皆係用於告知電池的容量大小,因此這兩個數值越大就代表電池的容量越大,也就表示此款電動自行車的續航力會較遠,然而附帶的反面意義就是這顆電池又重又貴,其整車重量及價格都會往上增加,頗有一分錢一分貨的意思。

電動自行車如何挑選:電池

數學關係式

至於為什麼要分成安時(Ah)或瓦時(Wh)兩種名稱,其實跟使用者習慣較有關係,當我們挑了一款250W的馬達動力系統時,搭配500瓦時(Wh)的電池,就可以簡單的預估騎乘時間將達到2小時,就是用500除以250即可求得。

但這樣披露的資訊量其實並不足夠,對於較為熟悉的電池的使用者而言是不詳細的,主要是電池內還有些隱藏參數,如放電能力及充電能力等,是以C作為標示,目前常見的放電能力為2C,但充電能力為0.5C。要使用這C的參數,就必須搭配安時(Ah)的資訊,假設購買的電池規格為10安時(Ah),代表此顆電池的最大放電能力為20A,也就是說2C就是兩倍的概念;筆者最高曾經聽過5C的,但C數越高,也代表電池越貴,因此目前以2C為大宗。而充電能力為0.5C就代表充電時,一小時最多充5安時(Ah)進去,則此顆電池就是1C使用一個小時的話,但要花兩個小時的0.5C充電。當然近年隨著消費者對於充電時間的在意,充電能力的C數也持續的增加,但這一切其實都是由消費者買單的。

因此直接標示安時(Ah)對技術者而言是更直接的描述,不僅對電池容量能理解,對於最大可釋放的電流也一目了然,甚至馬達最大轉矩值也會直接獲得;馬達內部有個轉矩常數,此常數乘上電流值就可以轉換為轉矩,因此獲得電流資訊,對筆者來說非常方便直觀。
而對於電壓的選擇,其實法規有個硬上限,不允許超過60V以上。主要是一但超過60V以上,電器相關的安全規範會嚴格許多。以耐壓絕緣的法令標準來看,低於60V的電力系統,絕緣耐壓測試是以600V為標準,但超過60V,則會變成1100V加上2倍工作電壓;以家中110V的電壓為例,則家電產品的絕緣耐壓標準,是要能承受到1320V才符合法定的安全規範。善心提醒,其實各國對於電器安全的規範標準是不盡相同的,且每年都有可能修改相關法令,因此商品販售時,還是得要注意一下當年度的法令規範,確認是否有異動。

電動自行車如何挑選:電池

電壓法規限制

由於功率(W)是電壓(V)乘上電流(A)的結果,因此在相同安時(Ah)的規格下,較高的電壓就代表瓦時(Wh)較高。而對於馬達來說,升壓一直是比較好的選擇方案,可以提高馬達效率,降低電流導通的損失。

電動自行車如何挑選:電池

36V-13.4Ah -482Wh

電動自行車如何挑選:電池

48V-15Ah-720Wh

上例是將36V及48V電池相比對,36V電池的能量密度為0.176(W/g),代表每一公克承載0.176W的能量;而48V則為0.223(W/g),代表每一公克乘載0.223W的能量。這代表升壓的好處不僅僅是將電池容量加大了,還提高了電池的能量密度,同時拉高的馬達的效率表現;其實這也是為何市面販售的電動車,內部的工作電壓會拉高到400V以上的原因。可惜的是,這件事廠商也知道,因此電壓較高的電池,單價也較高。因此重量、容量、能量密度及價格之間的抉擇,只能由使用者自行決定了。

重點整理:
高壓有絕對優勢,但價格就要看個人是否能接受了。

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。
從 勞動部勞動及職業安全衛生研究所找到的資料:

1. 為保護電氣作業員在使用電氣設備時,不致因環境之差異或本身生理狀況的變化,各國皆訂定嚴謹之安全電壓標準(如表1所示)。人在潮濕的環境或身體受潮時,整體電阻甚低,若接觸25伏特以上的電壓,很可能因感電致死。因此,在我國勞工安全衛生設施規則第249條規定:在良導體機器設備內從事檢修工作所用之照明燈及工具,其電壓不得超過24伏特,且導線必須為耐磨損與絕緣良好者,並不得有接頭,以保護作業勞工之安全。

2. 在遊樂場所之遊戲用電動車,其滑接導線與軌道間電壓限制在40伏特以下,以及部分控制電路或電動玩具等,皆使用低電壓方式供電,以保護使用者之安全。

各國採用安全電壓
國 名 安全電壓(V)
中華民國 24
日本 30
美國 25(AC)、60(DC)
德國 24
英國 24
比利時 35
瑞士 36
荷蘭 50
法國 24(AC)、50(DC)
捷克 20

所以電輔車的電池電壓想要提高,可能要先等法令通過後才能量產,或是有什麼特別的特例規定才能提高。這也是為什麼早期的電輔車都是 24v 的居多,後來逐漸提高,到現在幾乎失控了。

鋰電池電壓升高很簡單,只要電池並聯組繼續串聯下去,就可以如電動汽車一樣達到 200v 以上,但是對於使用電線的材質絕緣性,耐燃性 規格就必須非常慎重,稍微疏忽就容易引起線路短路導致電池爆炸,高溫猛烈燃燒,而且很難撲滅,德國消防局的估算: 一台電動車起火 約需 70 噸的水才能撲滅。一般燃油汽車大約 4 噸的水就可以。

電輔車是個交通工具,免不了就有 碰倒,碰撞,摔車 ,,等的意外事件,這個意外事件如果導致電線絕緣外皮破裂,引起火災,爆炸,屆時該怎麼處理? 汽車 12v 的鉛酸電池在每次車禍中,都有可能因碰撞引起的電池線路短路引起火花,燃油爆炸,如此低的電壓都會引起意外火災,而且還是鉛酸化學電池( 在空氣中不會自燃,爆炸)。 電輔車為了減重是使用鋰電池 ( 鋰分子暴露在空氣中會自燃爆炸),如果因為意外事件而引起了鋰電池外殼破裂,只能 人 盡快跳車然後看著電池燒掉吧。鋰電池的組合電壓越高,所要承擔的風險也就越高。
電動輔助自行車的安全標準在哪裡? 廠商只管生產,販售,對於後續的安全使用卻不聞不問,今天看到一則相關的新聞:

大陸電動自行車起火事件頻發,引發公眾對車用鋰離子電池安全問題的關注。大陸官媒央視財經25日報導,從相關部門了解到,目前包括北京在內的多地都已制定了針對電動自行車用鋰離子電池安全性的地方性技術標準;另外,大陸的強制性國家標準即將出台。

大陸南京雨花台區23日發生火災,致15人遇難,初步分析,火災為6棟建築地面架空層電動自行車停放處起火引發;其後,北京豐台區和上海松江區25日分別發生一起電動車起火事故,引發公眾對電動自行車車用鋰離子蓄電池安全問題的關注。

為從源頭防範電動自行車質量安全事故的發生,2022年,北京市自行車電動車行業協會制定了團體標準《電動自行車用鋰離子動力電池組技術規範》,從單體電池過充電、過放電、電池組溫度保護和過充電保護等33項安全技術指標進行了規定。

中國電子技術標準化研究院安全技術研究中心副主任何鵬林,是工信部鋰離子電池及類似產品標準工作組長,同時也是該國家標準的主要起草人之一。

何鵬林表示,按照項目計畫,這項強制性國家標準將於今年發布。本標準將填補國家層面對電動自行車用鋰離子電池安全質量監管的技術依據空白。標準發布以後,按照大陸《標準化法》的規定,不符合強制性標準的產品、服務,不得生產、銷售、進口或者提供。

台灣的標準在哪裡? 台灣的電動車越來越多,鋰電池發生事故時目前看來都是以火災單一事件處理,沒有具體的管理與國家相關規定,這樣子是很危險的。
p205jack wrote:
鋰電池發生事故時目前看來都是以火災單一事件處理,沒有具體的管理與國家相關規定,這樣子是很危險的。


鋰電池的物理與化學原理本來就是會有此風險, 哪國的規定都沒有太大的不同. 所以現在國際上的飛航對於禁帶鋰電池上飛機的規定都是一致的, 頂多是允許的瓦數規定每家有稍微的不同, 但不會因為你帶的鋰電池是因為中國製,台灣製,日本製,美國製,德國製等等就不同, 反正只要規定超過的瓦數就禁止就是了, 不會因為是哪國製的就比較安全. 所以現在如果帶電輔車或鋰電池要托運的話總是一大傷腦筋的問題.
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