電動自行車：續航力 ( II )

本文來繼續討論電動自行車中的續航力的配置及真實表現。

首先要說明，關於電動自行車的補助模式，是可以客制化設定的，包括段數及每段的強弱；本文介紹的並非適用全部的車款，自行車商會針對車種特性進行細部調整。

若以目前常見的五段設定，照上篇的電動自行車規格，時速上限為25公里，續航力100公里，電池為14安時(Ah)，電池電壓為36V，對照電池的放電能力，則可計算各段的工作電流、輸入功率及續航力

1. 滿足續航力條件：工作電流3.5A，輸入功率126W，續航力100公里2. 電池放電規格0.5C：工作電流7A，輸入功率252W，續航力50公里
3. 電池放電規格1C：工作電流14A，輸入功率504W，續航力25公里
4. 電池放電規格1.5C：工作電流21A，輸入功率756W，續航力18.75公里
5. 電池放電規格2C：工作電流28A，輸入功率1008W，續航力12.5公里

由上述可知，使用到電池1C以上的規格，作為常態使用，非常的不合理，輸入功率會爆增，續航力會大幅下降。因此廠商會個別設定電流或功率的上限，以符合各自行車種的使用需求，如登山車的電流就可能開得較大一些，以得到較高的馬力，但勢必會犧牲續航力。 然而，需要真正注意的是，儀表上的段數設定，會限制電流或是功率的上限，以達到延長續航力的效果；但並非代表動力系統真的如此耗電，仍需以真實的負載情況來判斷，這也是續航力的評估往往會不準確的原因。由下圖的速度與電流關係可以得知，當電動自行車從停止到穩定時速，其實可分為兩個區間，其中時速還在持續變化增快的階段，為加速區；而當速度穩定時，就稱為穩態區。可以發現，其實只有在加速區才需要大量的電流，來滿足加速的行為。而當自行車穩速時，其實只要應付輪胎的摩擦損及風產生的阻力而已，因此在電流的消耗上並不算大。

動力系統電流表現

這現象是符合牛頓運動定律的，包括第一運動定律的動者恆動，靜者恆靜；代表物體的速度狀態固定時，若沒有其它的外力影響，它會維持目前的速度狀態。以及第二運動定律的加速度定律，如下方的數學式，其中F為力量、m為質量、a為加速度；代表若要有速度的變化，需要考慮外力的強弱及本身的質量。而電動自行車中的動力系統來源是永磁馬達，因此力量與電流為正比關係。當取得電動自行車加速度，並搭配自行車及騎乘者的整體重量，就可以求得當下的力量，也就得到了電流值。反之，當電動自行車限制了電流的上限值之後，就會導致電動自行車的加速能力變弱。  

加速度定律

一但不再需要加速時，對力量的需求就消失了，因此電流就大幅度的下降，進入了穩速狀態。因此若您是長時間穩速在騎乘的使用情況下，就會覺得續航力的表現符合預期，甚至可能高於預期，因電力系統還是會有個安全保留量。但若是走走停停的狀態，肯定會覺得續航力不準確；但真正的原因就是加速時的電流使用狀態，會大於預估，且受到整體重量及加速時間的影響。 反之也可以發現一件事，設定是最大電流為14A時，輸入功率應為504W，然而過了加速區後，真正的耗電會大幅下降。依筆者實際量測，平路維持在時速25公里時，電動自行車的實際耗電流僅為4A，代表輸入功率僅144W；只有在起步及爬坡時，會真正使用到12~14A的電流。 因此選擇比較大的動力系統，也不一定比較耗電，僅是代表加速及爬坡性能較好而已。但若規格大超過10倍，可能就真的不適合了，因馬達的轉換效率不可能達到100%，代表動力系統有個基本損耗值存在。以10KW的動力系統，假設效率為95%，代表基本損耗約為500W，這損耗大於上述電動自行車平路時速25公里的需求144W，變成是大砲打小鳥的使用，就不合理了；除非目標是做超跑，只在意加速度的表現。

重點整理：
放大電流限制，其實僅是在起步或爬坡使用。
平路穩速的耗電，是端看摩擦損及風損而已。
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