電輔車的核心組件,電池、馬達怎樣挑選?

2019全球爆發新冠疫情,2022開始進入後疫情時期,加上環保意識抬頭,大家對於單車的需求逐漸升高,而電輔車就是一個相當便利的新興工具,不會排放廢氣,且老少咸宜,可以輕鬆享受騎單車的樂趣。但電輔車應該如何挑選呢,這邊整理出幾項重點給大家做參考!!
清水模前紅色運動感的BESV電輔車
BESV紅色電輔車

以下會介紹電池種類:鉛酸電池、鎳氫電池、鋰電池、三元鋰電池,以及不同馬達:前/後置馬達、中置馬達,經過了解核心常識後,就可以根據自己的偏好及需求選到自己最中意的電輔車,或是可以跟車店老闆討論,一起變成知識王!!

1.電池

a.鉛酸電池(2V)

湯淺鉛酸電池
湯淺鉛酸電池

是蓄電池的一種,電極主要由鉛製成,電解液是硫酸溶液的一種蓄電池。一般分為開口型電池及閥控型電池兩種。前者需要定期注酸維護,後者為免維護型蓄電池。按電池型號可分為小密、中密及大密。俗稱的電瓶主要指的是鉛酸蓄電池。一般分為可加水電池及閥控型(密閉式)電池兩種。前者需要定期注酸維護,後者為免維護型但須定期檢測蓄電池。鉛酸電池壽命大約 2~4 年,不過長期處於低電量的鉛酸電池壽命會縮短,大部分廠商提供 6~12 個月的保固期。

b.鎳氫電池(1.2V)

Tenergy Combo 9.6V 1600mAh 蝴蝶迷你鎳氫電池組
Tenergy Combo 9.6V 1600mAh 蝴蝶迷你鎳氫電池組

鎳氫電池(NiMH)是由鎳鎘電池改良而來的,其以能吸收氫的金屬代替鎘。若以相同價格的鎳鎘電池相比,擁有更高的電容量、較不明顯的記憶效應、以及較低的環境污染(不含有毒的鎘)。其回收再用的效率比鋰離子電池更好,被稱為是最環保的電池。 鹼性電池在長期不使用後可能會漏出具輕微腐蝕性及有害液體,然而鋰電池在不適當使用時有機會燃燒或爆炸。相對來說鎳氫電池算是比較安全的電池。

c.鋰電池(3.7V)

各式各樣的鋰電池
多種形式的鋰電池

我們日常生活中所說的「鋰電池」,以鋰離子電池為材料的一種高能量密度電池。,是屬於充電電池的一種,鋰離子電池還是智慧電池,它可以與專用原裝智慧充電器配合,達到最短的充電時間、最大的壽命週期及最大的容量。鋰電池是目前性能最好的電池。與同樣大小的鎳鎘電池、鎳氫電池相比,電量儲備最大,重量最輕、壽命最長、充電時間最短,無記憶效應。

d.三元鋰電池(3.7V)

近來在市場也常看到「三元鋰電池」這種新的電池,三元聚合物鋰電池是指正極材料使用鋰鎳鈷錳三元正極材料的鋰電池。 目前三元材料的電芯代替了之前廣泛使用的鈷酸鋰電芯,在筆記型電腦電池領域廣泛使用,近幾年來三元鋰電池也開始應用於電動汽車。 特斯拉嘗試了市面上超過300種電池後,選擇三元鋰電池的理由是其能量密度更大且穩定性、一致性更好可以有效降低電池系統的成本。但是三元鋰電池的一個較大缺點是受到撞擊和高溫時起火點較低,所以對三元鋰電池的保護要求很高。

其中鉛酸電池會早成鉛酸汙染,其餘三種則僅會造成輕度汙染,但相對的,製造成本方面低汙染的電池也會較高喔!

大家談及電池,最在意的不外乎是「續航力」,但電輔車電池並非手機電池那樣單純的使用模式,更多的是受不同地形,天氣等外在因素影響的使用情境,因此續航力並不能非常精準的是算出來,根據不同廠牌,不同電池會有各家標榜的續航力,但這邊也找到了能迅速大概計算出來的公式!!

範例:我們常看到電動輔助自行車規格會標示: 36v/250W 無刷馬達, 36v/10ah 鋰離子電池等規格

以上述二項規格我們可以簡單的計算

電池總輸出功率 (P) = 電流 (I) x 電壓 (V)

288W = 10(ah) x 36(v) x 0.8 (電池最大放電量約只有八成 )

最大運轉時間:

大約為288 ÷ 250(W)= 1.15 小時,大約為 69分鐘

最大里程約為25km ÷ 60 x 69= 28.8km (25km為電助車法規速度上限,車廠通常會以此速限設計齒輪比) 另外大多數車廠計設車輛時,效能計算基礎通常設定整體總質量約為75kg左右 計算結果代表車輛平均時速25km騎乘,在沒有人力介入下將有28.8km續航力, (以上計算方式僅為簡單推估之用,因各家車輛設計不同,所以不表示所有廠商計算結果都會一樣。)

馬達

了解完電池後,來了解一下e-bike的馬達形式吧! 電輔車馬達主要可分為兩種「前/後置馬達」及「中置馬達」

a.前/後置馬達

前/後置馬達通常採用輪轂馬達,優點是「結構緊湊」、「可選擇車型多」、「入門款相對便宜」,部分車型可以純電動行駛,後置馬達的電輔車在行駛時還有比較強的推背感(加速度的爽感)。

輪轂馬達示意圖
輪轂馬達示意圖

電動輔助自行車在馬達不作動的情況下,依然可以透過人力的踩踏來正常騎乘,不過使用前/後置馬達的電助車在人力騎行的時候要克服輪轂馬達的磁阻,相對會更為費力一點。 再看實際應用方面,輪轂馬達的價格相對低廉,但是維護方面的成本要比中置馬達高。因為輪轂馬達附著在輪組上,需要經受顛簸、灰塵、泥水等重重考驗,會有更大的磨耗,相對於中置馬達,出現問題的機率也高出許多。不過,當出現問題時, 輪轂馬達在市場上替代品較多,相於中置馬達的DIY維修,則會比較容易取得材料。

b.中置馬達

中置馬達的電輔車
中置馬達的電輔車

相對於前置或後置馬達電動輔助自行車,中置馬達電助行車的馬達位於車架中下部。由於重量都在自行車的重心附近 ,對整車的平衡反而有加分效果,若以純人力騎乘相對阻力也小很多,而且電達可以配合機械變速器調整進而達到最佳化。中置馬達操控性好,而且扭力大,加速度快,車輛快速行駛時,可以反而可以達到前後平衡的作用。這也使中置馬達電動輔助自行車能適應更多的路況。

技術更先進的中置馬達,它是以內變速齒輪的組合機制,在馬達機殼內部以多個離合齒輪組成變速棘輪,使得其輸出扭矩提升,負載和爬坡的功率更高。而且其扭力感應器(又稱:力矩傳感器)也更加靈敏,感應曲柄的踩踏力度變化,會直接作用在中軸(BB)上,加速也更迅速更為符合人體功學。

沒有改變自行車整體的基本變速和傳動結構,騎行者還可以配合車輛原有的機械後變速機制,與中置助力協同使用,達到更高的騎行效率。並且,中置馬達所有傳感器,都整合在中置機殻中,僅有一條電線伸出,連接到車把上開關控制器,甚至電池連接都是隱藏式線路,這種精簡化的整合式設計,在使中置電機的車子維護更方便、外觀更簡潔、用戶使用更便捷之外,也使中置馬達的防塵防水性能更強,故障率更低。但相對的,中置馬達的電動輔助自行車價格也會比較高一些。

在海邊、沙灘上的電輔車
做個快樂的單車人!

以上電輔車硬體設備,稍微了解後,就快快根據自己需求,去挑一台自己的小寶貝吧!一起當個環保愛地球,又健康的快樂人~

文章參考自:神助不孤單車https://www.volaride.com/,想了解更多,請至此網站詳閱唷!

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