選購電動輔助自行車你應該要知道的事 | 介紹電輔車電機電控系統

電輔車電機系統的種類及其差異為何?

電機系統的動力傳遞主要由馬達、控制器、感測器等多個電子元組成,以馬達電機系統安裝位置不同分為中置馬達及前/後輪轂馬達,但前置電機因效能較差,已逐漸被淘汰,現在較常見的電機系統為中置馬達與後輪轂馬達。

市場上電動輔助自行車馬達常以最大功率標示規格,從 250W 到750W 不等,若常需要爬坡或需要長距離騎乘,選擇較高功率可讓騎乘較輕鬆,但相對價格也較高。若需求為通勤短距離或在平坦市區騎乘,則選擇價格較親民較低功率也足夠。

  中置馬達 後輪轂馬達
安裝位置 車架中間下方。 整合在後輪組中。
適合車種
  • 長途騎行的公路跑車。
  • 爬坡性能佳的登山車。
  • 適合親子短程代步胖胎車。
  • 日常通勤市區騎行電輔車。
優點
  • 中置設計體積較小。
  • 操控性較佳,扭力大。
  • 較接近自然踩踏感受。
  • 成本較低,維護方便。
  • 感受後輪的充足電輔動力。
  • 結構較為簡單。
缺點
  • 成本高。
  • 維修價格貴。
  • 電力消耗相比中置馬達較多。
  • 長時間騎行散熱較差。

電輔車的電機助力系統種類

電輔車的電機助力系統主要分為速度傳感(Speed Sensor)和力矩傳感(Torque Sensor),主要的差異在於提供助力的判斷依據和騎乘體驗上的不同。

  速度傳感 力矩傳感
原理 以感應踩踏的速度為基準,提供助力。 以感應踩踏的施力為基準,提供助力。
特點
  • 助力啟動條件低。
  • 助力強度固定。
  • 適合一般道路、通勤或休閒騎行。
  • 成本較低。
  • 助力與踩踏力量成正比騎乘感覺更自然。
  • 起步平穩助力更平滑。
  • 適合需要較大控制力的路況,如山路爬坡。
缺點 起步或爬坡時助力可能不如預期。 需較精密的感應器和控制器統,成本也相對較高,對於騎行者本身的騎踏的力量,也須一定的要求配合。

選擇何種助力系統取決於騎行的需求。如果屬於日常代步或休閒,速度頻傳感/踏頻傳感已足夠;如果需要更自然的騎行體驗,尤其在山地或長距離騎行時,則力矩傳感更為適合。

電輔車電池的種類及差異為何?

目前市面上的電輔車的電池有鋰離子電池及鉛酸電池兩種,鋰離子電池為市場上的主流。其優缺點如表列::

  鋰離子電池 鉛酸電池
優點
  • 重量輕體積較小。
  • 能提供較長的續航力。
  • 重複充放電的次數多,壽命較長。
  • 高能量密度無記憶效應,隨時充電。
  • 充電速度較快。
  • 維護簡單。
成本較低。
缺點 相較於鉛酸電池,成本較高。
  • 重量重、體積大。
  • 續航力相對較短。
  • 重複充放電次數壽命較短。
  • 需要定期檢查電解液並補充,維護較繁瑣。
  • 且使用時會釋放微量氣體。
其他
  • 電池過充或過放電時都可能會引發起火或是爆炸,故在選擇時首要注意事項,務必需挑選具「合格標章優良電池」的車輛。
  • 充電時盡量選擇室內陰涼處,避免高溫或潮濕環境導致電池受損。另外要用原廠或認證合格的充電器,降低風險並延長電池壽命。

電輔車電池存放的注意事項

  • 電輔車的電池一般都沒有記憶效應,在每次產品使用完畢後,「無論剩餘多少電量」,都可以立即充飽電,維持電池正常運作。
  • 電池在存放時會自動放電,過長時間未充電會造成過度放電,導致容量降低以及電池損壞,將無法再正常充電使用,至少每3個月應要將電池充飽電量 1 次。
  • 存放環境溫度不可低於-10°C 或高於 40°C。

電池的電芯主要有哪些品牌?

電輔車的電池模組通常使用鋰離子電池,其內部電芯 (Cell)的品質,影響電池 及電輔車的使用的穩定性,同時也決定電池壽命的長短及價格。目前市場主要較知名的品牌:

  • 日本松下(Panasonic): 全球知名的電子產品和電池製造商,其鋰電池電芯在電動車領域有高知名度,穩定性強、高能量密度,價格成本較高,但品質和性能受到廣泛認可,是許多高端品牌級車款的常用選擇。
  • 韓國三星 (Samsung SDI):韓國三星集團旗下的電池供應池大廠,亦能提供高容量、高放電能力電芯,是許多品牌電輔車和 DIY 組裝的首選。
  • 韓國LG (LG Energy Solution LGES): 韓國LG集團旗下的電池公司,也是全球國際知名主要的鋰電池供應商之一。與松下、三星一同被許多電動車品牌用於高品質電池組。
  • 台灣國內專業電芯廠:台灣主要的電池電芯廠,包括台塑新智能、台泥能元科技及鴻海,是近年被點名的三大電池芯廠,各有專長滿足不同應用需求。格斯科技、昇陽先進能源等正積極佈局鋰電池芯領域。另許多車輛也會使用如加佰裕 、順達、新普科技、天宇電池模組的製造商所提供的產品。
  • 中國大陸供應電輔車電池電芯的廠商眾多,主要包括寧德時代 (CATL)、比亞迪 (BYD)、新能源科技(ATL)、億緯鋰能(EVE)、比克電池(BAK)、欣旺達(Sunwoda)等,一般而言大陸供應廠商適合供貨量大且高性價比,廣泛使用於大量生產的車款。

影響電輔車的續航力因素

購買電輔車消費者最常問的一個問題,電池充飽電可以騎多遠?

即使是同一款電輔車,使用相同電量相同健康程度的電池,也不會騎出同樣里程數的結果。因為影響電輔車騎行續航力因素甚多,騎乘習慣及方式,如使用較高助力模式會較快消耗電量;頻繁的變換速度,或長時間高速,會較平穩定速騎行消耗更多的電力。外在環境影響,如爬坡或逆風增加電機負荷,消耗更多電量;在低溫情況下會使電池的效能下降;在崎嶇或不平的路況下增加騎乘阻力,馬達輸出更多功率增加。騎士的本身,如騎乘者及載物的總重量越大,消耗的電力越多。車輛的狀態,如胎壓不足或煞車系統回位不順,輪胎阻力增加則馬達需要輸出較多功率,至騎行時消耗更多電量。上述因素都會不同程度降低電輔車的續航力。

回到電輔車的本身提供的續航力,取決於電池容量,電池的電容量越大,代表可 以騎乘的距離越長,但重量就會更重,價格也會越高。選購時應考慮適合騎乘的距離需求,及騎行使用情境與成本預算之間達最佳平衡。

40-60公里:適合短途通勤或休閒輕旅,用於短距離代步的使用者。

60-120公里:適合長途旅行或登山爬坡,需長距離騎行的使用者。

電輔車的續航力的估算

電輔車的助力來自電池,「電壓(V)」與「安時(Ah)」的組合,決定了輸出功率及續航里程數。

電壓(V):電壓越高,能提供的輸出功率就越大,一般常見於 36V、48V 或52V。

安時(Ah):用來表示電池可以提供多久的電能,數值越高表示容量越大,電池的續航力也越長。

以48V/14Ah的電池為例,估算的續航力如下:

  • 先計算電池電量瓦時 (Wh)數,48V × 14Ah = 672Wh。
    電輔車提供電力時輔助時感測器、控制器、顯示器、前後燈等電子元件消耗,功率約7W-10W。
  • 計算「最大動力輔助」理論續航時間與里程,以 250W 功率不斷輸出為假設(滿載情況)可粗略計算里程數為:
    672Wh/(10+250) * 25 ≈65KM ; 65/25=2.6h(小時),這是在正常平坦道路、天氣、及體重下,以持續以最高助力模式「最大動力輔助」下,理論續航時間與里程數。
  • 計算「最佳輔助動力」理論續航時間與里程,一般電輔省電助力ECO模式,電能轉換機械輔助動力約65%負載,加上人力腳踩動力騎行,即可發揮電輔車的輕鬆騎行的功能,亦可達較佳續航力,可略計算里程數為:
    672Wh/(10+250*0.65) * 25 ≈97KM ; 97/25=3.88h(小時),這是在正常平坦道路、天氣、及體重下,以以ECO助力模式輔助下,「最佳輔助動力」理論續航時間與里程數。

一般市面電輔車續航里程數大多標示單一里程數,未說明是何種助力下的里程數,或何種情況下實測的里程,目前市面僅安納瑪品牌的電輔車,將兩里程數清楚標示提供給消費者參考。

影響電輔車續航力的因素非常多,車款不同的設計、騎行者的本身、其騎行時的外在狀況等,都會影響續航里程數。上述為大概簡單的理論推算,僅提供參考。

參考資料:

參考資料01

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