電動自行車：馬達規格 ( II )

本文討論電動自行車中的馬達相關問題，針對馬達轉矩的部份。

一般而言，在電動自行車的馬達規格介紹上，會獲得幾項資訊，其中的轉矩這一項，也讓筆者感覺到異常，有點不太確定它標示的心態為何。基本上輪轂馬達都標示30Nm以上，而中置馬達則標示50Nm以上。

當然，有標示轉矩是好事，使得騎乘者可以使用轉矩值來計算加速性能，其數學式如下，其中T為轉矩，J為慣量，α為角加速度。因此標示轉矩並沒有錯，只是在看到整台電動自行車的配置時，才又深深的感受到困惑。

由下圖中的馬達特性規格表可以查到，要達到輸出轉矩為30Nm時，需要配合輸入電流為22A；若能輸入更高的電流值時，馬達轉矩還可持續增加。因此筆者就產生了疑問，若僅是要單獨描述馬達能力，則轉矩值應該可以標示更高的數值；此馬達的堵轉轉矩甚至可以高達83.16Nm，堵轉是指馬達零轉速時的最大轉矩值。若是考慮到電流限制，則應該要標示清楚，此轉矩規格應配合能提供22A以上的電池及驅動器，才會符合30Nm的轉矩值。實際上發現此顆馬達搭配的驅動器，電流上限為15A，代表最大輸出轉矩僅能達到20Nm，但仍然標示30Nm。感覺在商品的標示上，十分的語意不詳，有許多的灰色地帶，讓業者可以自行解釋。

而這特性規格表，就又是另一個謎題了；絕大部份的電動自行車其實不會提供這表格，因此一般使用者也很難確認此套動力系統的效率及轉矩，是否符合產品標示。當然，這份表格對一般使用者而言，可能也太複雜；其實業者也能提供一些更簡化的資訊，讓使用者了解。目前電動自行車所使用的，皆為永磁馬達，這類型的馬達特性具有常數的優點，也就是電流與轉矩間為固定的比例關係，稱為轉矩常數，而電壓跟轉速之間也為固定的比例關係，稱為反電動勢常數。

當騎乘者獲得轉矩常數時，若電動自行車上有提供電流資訊時，直接相乘，就可以獲得轉矩資訊。馬達轉矩對應電流的方程式列表如下，而Kt就是轉矩常數。

由上述可知，若騎乘者想要確認電動自行車的狀態時，除了速度標示外，轉矩的標示也是重要的；當騎乘者無法直接讀取轉矩資訊時，查詢電流資訊也會有同樣的效果，因電流與轉矩之間，只差一個固定的常數關係。然而，電流又會受到電池及馬達驅動器的限制，當電流供給不足時，馬達的輸出轉矩肯定就會下降。不過，有趣的是，反電動勢常數告知我們，速度是跟電壓值有關，因此騎乘者在遇到電流限制時，其實不會從速度上發現異常，僅會表現在加速度的差異；因此大部份騎乘者很難發覺，畢竟是花了3秒還是3.5秒才達到最高轉速，對人來說太難察覺，也使得廠商有偷工減料的空間了。

重點整理： 電流是重要資訊，可以對應到轉矩。

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