電動自行車道路行駛效率探討

齊超

摘要：電動自行車具有輕巧環保的特點，是居民短途旅行的一個選擇。但是在部分地區，由于道路傾斜度嚴重，因此電子遷移被限制普及。對重慶的公路情況進行了調查，目前電動自行車適用現狀部分過少，電動自行車變速器比例上升，對三種情況及其動態特性進行了調查分析。結果，電動自行車的效率得到了提高，電動自行車依靠攀巖能力維持距離的能力得到了很大的改善。

關鍵詞：電動自行車;坡路道路;行駛效率

引言：

近年來，電動自行車產業發展很快。電動自行車的電功率和功率一直有一個“難解釋”的問題。專門負責銷售和采購的職員稱電動自行車發動機的效率和功率迄今為止還沒有得到人們的認識和明確的定義。我認為有必要討論電動自行車發動機的效率和功率。電動自行車使用的馬達按原理可分為永久直流馬達和無直流馬達兩種。這兩個馬達雖然工作原理不同，但工作特性（負載特性）很相似。馬達的基本電力性能是指轉變為電壓、輸出、旋轉速度、電流、效率、扭矩等。這些指標不是完全獨立的參數。例如，可以利用周轉數和速度計算功率和電壓、電流、功率，計算效率。只有4個獨立的指標，而不是6個，如果6個指標同時隨機提出，就會出現2個不合理的指標，無法滿足所有用戶的要求。

一、電動自行車情況分析

目前，所有電動自行車發動機都沒有對額定功率作出正確的定義，形成了一個巨大的市場混亂。比最大輸出功率低的都是由制造商們確定為額定功率，因此也不排除額定功率。共用值越大，過載能力越小。根據制造公司分類，有的公司還將最大的出口設定為定額出口。因為出口功率越高，銷售價格就越高，所以消費者很容易接受。實際上，電動機的功率受轉換器的限制，當轉換器和電刷不變時，電動機的安全電流是固定的。筆者對幾臺直流電力動機進行了測試，結果，中間商們表示，電動機的額定功率為350瓦，而將350瓦換算成350瓦的電刷的電流密度超過了保障（允許）電流密度的60%。如果在這種條件下工作，電器的壽命將大幅縮短，并在瞬間毀壞。

由于其能源的特殊性，電動自行車的設計應遵循“性能原則”。即電動機的高效設計要盡可能地高。很多人會說，“讓我們提高引擎效率。”以提高效率為代價，獲得了出色的材料（銅線，磁性材料，永磁材料）。效率越高，材料消耗越多，成本越高，電機就越重。傳統電機設計的經典理論是每提高效率1%，效率原材料消耗就增加10%。如果是原動機自行車，為了大幅提高效率，不僅是材料成本，而且很有可能不允許車輛重量和體積。正如前面所說，雙電馬達應適用“性能原則”，但如何制定性能標準呢？電動雙輪車的車身狀態參數（輪胎形狀、規格、燃氣狀態）和行駛狀態參數（行駛速度、道路狀態）非常復雜，目前的行駛狀態不能用標準變量來解釋。一般為20公里/h正速馬達，標準負荷重量（75公斤），無風時耗電量95 - 115w，平均功率105w。這可以看作是電動摩托車“標準行駛狀態”帶來的發動機發動能力。風能小，有不連續性差（考慮減速），可在小背上行駛，并具有一定的動態性能（加速度），馬達的功率為150～180瓦就足夠了。電動自行車的速度常常變化得很快。在加速期間，馬達的輸出，輸出（更準確地說功率也取決于速度）取決于控制器的電流限制。3倍的額定電流（標準乘方條件下的電流為105w，約36v）。輸出速度也不一樣，現在是有限控制器。在現有機種條件下，105w的電流36v時，馬達的效率可使其產生3倍的12a （24v時18a）。為了更好的動態性能和登山性能，發動機的精液輸出功率必須要在200w以上，而且在標準的起跑狀態下行駛時，發動機的消耗最少。

二、提高電動自行車的駕駛效率

在公路上安裝電車的最好辦法是增加變速力。如果放入3個齒輪，就會變成1比1.5比2比3。表示變速后的動態特性具有比1：5變化更多的動態特性的曲線圖。稍微傾斜的1%的驅動曲線接近最高驅動曲線。但是效率并不高。數據顯示，3%的驅動曲線位于最佳驅動區，接近最佳驅動曲線，3%的最大驅動效率從65%提高到85%。比驅動曲線驅動領域最佳位置，最佳驅動曲線接近。5%的循序漸進的變化的情況下，最大的動力效率從55%上升到85%。驅動率和10%的最高效率是75%。車輛行駛可以在20%以上。從整體效率性提高的理論上看，路燈的效率將從75%提高到85%，提高1%。路燈將從1%提高到3%，效率將從65%提高到85%。道路周邊將從3%提高到5%，效率將從55%提高到85%。路燈效率由10%提高到80%，由5%提高到10%，由15%提高到70%。公路坡面效率由0%提高到60%，由15%提高到20%，20～30個坡面由0提高到50%，按照重慶市各坡面比例，綜合效益提高了35%。但由于下坡路不需要動力，因此沒能節約能源。因此，通過改善電動汽車可以節約17.5%的用電。經過改良，摩托車提高了爬坡能力，增加了行駛距離。變速摩托車的上行能力增加5%。如果速度發生變化，將經歷20%左右的上升過程。隨著行駛效率性的提高，行駛距離也有所增加。

這些結論特別重要，因為它們揭示了若干基本原理。首先，低速馬達在穩定速度（低熱矩）下工作時損失較大，但效率很高。高速馬達在以同樣的速度運行時效率不高，這是因為高速馬達耗損（機械性鐵損耗）大，減速系統消耗大。高速馬達的加速、風力、斜坡等大旋轉馬達在旋轉時效率高、消耗低。在城市里，自行車常常要反復更換加速，勻速，減速，制動的幾種情況。因此，低速馬達（例如無刷馬達）的燃燒性能與高速馬達的燃燒性能沒有差別，甚至電子的燃燒性能可能要大一些。該曲線所顯示的另一個基本原理是，最大效率上的轉動力矩與最大功率上的旋轉力矩不同。根據制造企業的介紹，與最大效率和最大輸出力無關的數據，使用馬達的高輸出力以及卓越的速度比馬達性能數據要快，或者效率曲線在平滑曲線的水平軸上增大。

結論：

通過對公路實況的統計及對電動自行車相應的繼調速度和轉動力矩的分析，查明了該地區不能推廣電動自行車的主要原因。提出改進方案，對不同速率下的動態特性進行了檢驗和比較。結果在該電動自行車安裝了變速裝置，明顯地提高了電動自行車的速度和效率，為推廣提供了思路。

參考文獻：

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作者單位：天津市自行車研究院