電動自行車：續航力 ( I )

本文討論電動自行車中的續航力。

早期筆者在遇到這問題時，大部份的詢問者都只想針對馬達做性能的調整；覺得只要馬達換成更高效率的馬達，續航力就能翻倍增長。實際上這顆永磁馬達的效率已經十分高了，由下圖中的特性曲線可知，其動力系統的整體效率可達到85%左右，這包括了馬達驅動器以及馬達的總合；一般而言，馬達驅動器上的電能轉換效能會落在95~98%之間，這代表馬達真實效率為86.7~89.5%之間。

若再次優化馬達效率，使其增加5%的效率，代表其效率值達到95%，再乘上馬達驅動器98%，則動力系統的整體效率為93.1%。將效率比對至續航力來計算，原動力系統效率85%，等同於續航力可長達到85公里；而優化後的馬達，整體續航力則可達到93.1公里，比對後其實只增加了8.1公里，改以比例來表示就只增加了9.5%。顯然改善馬達效率，達到續航力倍增，是不符合邏輯的，但為何會有這種想法? 其實是受了燃油引擎系統的影響，因為引擎的熱效率太低了，從過往的20%提升到40%的轉換效率，就會有續航力翻倍的感受；甚至從20%進步到30%時，油耗可以減少3成，這一切都是因為初始效率太低，導致的結果。

在提升馬達效率不彰的情況下，要使續航力爆增，就僅能從電能下手。最簡單的作法，就是電池容量翻倍，續航力就翻倍。這也是近幾年電動載具行駛距離持續拉長的原因，電池科技的持續進步，導致電池的容量越來越大。

我們來完整的梳理一下電動自行車的續航力計算；首先是法規的限制條件，電動自行車的時速上限為25公里，目前電動自行車常配的電池為14安時(Ah)，代表用電流14A的情況下，可以使用一小時。若目標是續航力100公里，則可導出下列計算公式，其中I為滿足此續航力可使用的電流值(A)，B為電池規格(Ah)，E為續航公里距離(km)，VL為每小時行使公里距離(km/hr)。

把算式口語的描述就是，當我想騎100公里，但時速只能25公里，代表我要騎4小時，而電池的14Ah要分4小時用完，因此就是14除以4，計算的結果可得到，滿足續航力100公里時的電流值為3.5A。代表電控系統只要將供給馬達的電流，限制在3.5A以下，則電動自行車的續航力就可以達到100公里的距離。因此無論騎乘者想要達到多遠的續航力要求，經過簡單的計算後，電動自行車僅需要限制電流的使用情況，就可以達到續航力的目標。

然而，在騎乘的感受上會有什麼變化呢? 若用最簡單的功率來比對，電壓乘上電流即為輸入功率，3.5A乘上36V，只得到126W的輸入功率，還要乘上動力系統的效率85%，才是真正的輸出功率，則會得到107W的輸出功率。然而在騎乘者購買電動自行車時，所標示的功率為250W，顯然與實際上所提供的，產生了落差。

重點整理： 續航力其實是容易達到的KPI，確認電池規格其實比較重要。

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