電動自行車:馬達規格 ( I )

2022/08/26閱讀時間約 3 分鐘
本文討論電動自行車中的馬達相關問題,包括真正的需求及如何挑選。
首先電動自行車的馬達都會標示功率,但卻沒明白的表示是輸入功率還是輸出功律;這輸入及輸出之間,就會有個馬達效率的差異。若是以前,筆者是不會煩惱這問題,因理論上這未詳細描述的功率,應該是指輸出功率。但實在是吃了紅色供應鏈的虧,不得不越來越謹慎。在網路上可以查到700W的電動自行車,但配36V10Ah的電池,代表電池的放電能力要能達到2C以上才行,若僅以2C計算則電能的輸入功率為720W,假設動力系統效率為90%,則代表輸出功率也僅達到648W,而非700W;但實際上產品並未標示馬達效率,也沒標示電池的放電能力,因此真假實在不好判斷。就算去指責他,其實他也只要告知,這介紹的功率是指輸入功率,就完全合理了;他给了一個720W的輸入功率,還只標示700W算是有良心的商人。
輸入功率及輸出功率的數學關係式如下,其中V為電壓,I為電流,η是效率,Pin是輸入功率,Pout為輸出功率,T為轉矩,ω為角速度。
輸入功率及輸出功率的數學關係式
目前電動自行車業界的電池放電能力,普遍是使用2C,也就是額定電流的2倍;當電池標示14Ah,則搭配2C放電能力,就代表可以輸出28A的電流值。至於是否有更強的放電能力產品,是有的,但陷阱仍然很多。曾經有個客戶表示他購買的是3C放電能力的電池,後來筆者詳閱說明書後,發現是在溫度25度以下時,可以達到3C,超過25度則為2C;筆者當時腦中想著是,這台電動自行車是要去北極使用嗎?
此外,電動自行車標示的功率,是額定功率還是最大功率? 額定通常是指可以長時間使用的規格,最大則是短時間可達到的規格;但多短就還要在定義,一般是用溫度來做為限制條件的,如溫度超過80度,就會從最大功率縮小回額定功率。由上述可知,所謂的額定功率其實就是動力系統可以維持在安全不燒毀的工作功率。下圖為搭配250W動力系統的馬達驅動器,可看出其明確的標示工作電壓為36V,額定電流為7A,最大電流為15A;則可計算出額定輸入功率為252W,最大輸入功率為540W,若動力系統的效率為85%時,則額定輸出功率為214W,最大輸出功率為459W。將其列表比對如下
額定輸入功率:252W
額定輸出功率:214W
最大輸入功率:540W
最大輸出功率:459W
馬達驅動器規格
如此一來,這台標示250W的電動自行車,筆者也不確定是否應該說它造假。由於它的額定輸入功率為252W,它同樣可以事後告知,這是標示輸入功率的規格值,就可以安全下莊;但若是看輸出功率僅有214W,它應該標示200W才合理。而廠商更黑心一點,甚至可以宣稱此為450W的動力系統,因其最大輸出功率可達到459W;而黑到極致則可以標示這是一台540W的電動自行車。
因此請記得功率一詞,其實後面還有多重定義,包括輸入、輸出、額定及最大共四種。正常情況下,在電動載具當中,若只用功率兩個字,應該是指輸出額定功率。但在不同產業別,是不一樣的,也不要太泛用。
想要正確的挑選電動自行車,電池、驅動器、馬達,這三項的規格都要注意。電池看電壓、容量、放電能力及工作溫度;驅動器看效率、額定電流、最大電流及溫度上限;馬達看效率及溫度上限。不過,溫度上限一般不會標示,則可從額定功率來對比。
重點整理:
輸入、輸出、額定、最大,共有四種功率
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