電動自行車如何挑選:系統搭配

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電動自行車產業喜歡玩數字之爭,因此有段時間筆者常被要求拉高馬達轉矩值;以中置馬達為例,開始基本要求的轉矩值為50Nm,之後一路擴增到120Nm,現今是否有再持續增加,筆者就沒有再追蹤下去了。

筆者不愛這數字之爭,主要是從系統搭配的角度來看,就算馬達能作到如此大的轉距動能輸出,其實整台電動自行車並沒有真的操作到那麼大的轉矩。因為電動自行車的輸出轉矩,並非是馬達一個人說得算;馬達僅僅是一個電能轉換為動能的裝置,要達到大轉矩的動能輸出,前提是電能輸入要夠給力,馬達才會有相對應的轉距動能輸出。

有鑒於此,就會有很多讓筆者啼笑皆非的車款產生;一台號稱500W的電動自行車,但標示著電池電壓為36V,電控的電流限制為12A,將電壓(V)乘上電流(A)即為功率(W),代表這套系統的輸入電能功率僅為432W,那這台電動自行車要如何達到500W的動能輸出功率?這類搭配錯誤的系統案例,其實蠻多的,代表許多自行車廠並不瞭解三電系統的搭配知識。

以下圖中的馬達數據表為例,此顆馬達最大轉矩可達到125Nm,但此時的電流輸入需達到167.8A,而這套系統選用的電池,可輸出的電流上限為25A,代表驅動器解除限制的情況下,電池也僅能輸出到25A,對照真正的輸出轉矩值,就只達到17.93Nm而已,而非馬達的最大轉距值。

馬達特性數據表

馬達特性數據表

在筆者眼中的電動自行車三電搭配,往往是如下圖所示。首先,馬達提供了一個充分的可使用範圍,電控驅動器加入後,往往因為電子元件的極限,會先進行一次的電流保護限制,導致馬達的輸出轉矩輸出極限受到封鎖無法使用。當電池加入後,基於電池本身的規格及放電能力侷限,則在一次對電流進行限制,而馬達的轉矩輸出就再次一被封鎖,最終三電搭配完成後,動力系統真正的動能輸出,就僅剩黃色範圍而已。此外,不僅僅會針對轉矩進行限制,其實法規上有時速的限制,因此在速度上也會進行一次的切斷,讓馬達變成一個去頭去尾的存在。

三電搭配結果

三電搭配結果

有趣的是,筆者使用數據監控系統,查看騎乘者長期的記錄,發現絕大部分的使用轉矩值,95%以上都在12Nm以下,偶爾少數的瞬間使用值會接近20Nm,但這其實是一顆30Nm的輪轂馬達,因此是有保留了30%左右的安全係數。主要使用轉距不高的原因,還是因為使用習慣,仍然將其視為自行車,在重負載使用時,如爬坡、載重等等,會切換較輕的變速齒比,人也會主動提供更大的腳力;簡單的說,騎乘者仍然有意識到是騎腳踏車,而非電動機車。

另外,高階的電輔車,內部還有個轉距感測器是用來量測騎乘者的腳力,之後會依照人出力的大小來決定馬達輸出馬力的值;這代表著騎乘者不出力踩,馬達也不出力!這就導致腳沒力的騎乘者,也踩不出最大馬力的輸出;而踩得出大馬力輸出的騎乘者,很可能根本不需要馬達的出力。為了這種讓筆者覺得奇怪的使用情境,筆者還與電控廠商討論過,但廠商認定邏輯上電輔車是輔助,人不出力就不該給輔助力。

有了以上的使用條件限定,馬達要完全出力的機會,真的是十分渺茫,筆者也僅有在電動機車的系統上,能比較硬操馬達而已。

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