電動自行車如何挑選:電池

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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。

數學關係式

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。

電壓法規限制

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。

36V-13.4Ah -482Wh

36V-13.4Ah -482Wh

48V-15Ah-720Wh

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。

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