1.爬坡能力在国标中未有规定: 爬坡能力在燃油助动车的国标中是有规定的,而国标GB17761-1999《电动自行车通用技术条件》中未规定,其原因: 1)电自行车问世的初衷是“助力”,而不是具有“强劲动力”。 2)电动自行车携带的能源有限,而爬坡需消耗较多的能量。 3)国标GB17761规定了电机的额定连续输出功率应不大于240瓦,远低于可爬4.5度坡、输出功率为数千瓦的燃油车。 4)爬坡能力强的电动自行车,其加速也快。因为它在非机动车道上行驶,所以从安全性出出发,标准未作规定。 2.爬坡阻力和转矩的计算: 电动自行车在爬坡过程中,受三种阻力,即轮胎和地面间的滚动摩擦力Fg、迎风阻力Ff和爬坡阻力Fα。为简化起见,在此忽略前两种阻力,仅计及爬坡阻力Fα,其大小等于 Fα=G·sinα(N) 式中G-车重+载重(N) α-坡度角(°) 爬坡转矩Mα Mα=Fα·RL=G·sinα·RL(Nm) 式中RL-轮胎半径(m) 近期不断出现可爬12度坡的报导,也有报导可爬15度甚至16度坡,下面就以12度坡为例计算所需转矩。 依标准,G=车重+载重=(40+75)Kg =1128(N) 18″车,轮胎半径RL=0.228(m) 将数据代入上式,则所需爬坡转矩 Mα=1128×sinα12×0.228=53.5(Nm) 考虑到滚动阻力和迎风阻力,电机所提供的转矩 M>Mα=53.5Nm 3.电机的反电势系数Ke和转矩常数Km 电机的反电势系数Ke由多个电机参数,如绕组系数Kw,每相串联匝数W(对于有刷电机为 每支路串联匝数),电枢直径Da,有效铁芯长度lδ,气隙磁密Bδ等所决定。对于一台已经制作完成的电机,Ke基本上为一定值。 对于额定电压、转速相同的电机,即使类型不同、设计不同的电机,反电势系数Ke没有明显的差别,当然效率高的电机Ke稍大。 在一定的电磁单位制下,转矩常数Km和反电势系数Ke在数值上是相等的,例如,对于18″36V车速V=25Km/h的电动自行车所用电机,两参数如下: Km≈1Nm/A Ke≈1VS/rad 4.爬坡所需电流(峰值)计算 由转矩平衡方程: Me=Mo+ML =Mo+Mg+Mf+ Mα 式中 Me=KmImax —电磁转矩(Nm) Imax—{zd0}电流(A) Mo—电机空载转矩(Nm) Mg—轮胎和地面间的阻力矩(Nm) Mf—迎风阻力矩(Nm) 为计算简单起见,忽略Mo、Mg和Mf,则有 Me≥Mα KmImax≥Mα Imax≥Mα/Km=53.5/1=53.5(A) 也就是说,对于配备36V电源,车速为25 Km/h的18″车,要爬12度坡其峰值电流,要大于53.5A才可行,对于车速更高、轮胎直径小的电动自行车,其转矩常数Km更小,则需要更大的电流。 5.大电流的危害 为爬角度较大的坡,需要大电流产生大转矩,这将会引起以下严重后果: 1)大电流将对蓄电池产生冲击,影响其循环寿命,严重者电池使用1-2个月后性能已大大下降,达不到使用要求。这表面看来似乎是电池的问题,但其根源在电机和控制器。目前这一现象已在业界出现,务必引起注意。 2)大电流对控制器的要求提高,若不增加功率管的电流裕量,则控制器易被烧坏,造成故障,降低了可靠性,若增加电流裕量,控制器成本增加。 3)减小了充电一次续驶里程。 4)电机内损耗增加,易引起永磁体的热退磁和电流冲击退磁。 5)如前所述,爬坡能力强的电动车其加速快,在非机动车道上行驶,易造成安全事故。 在这里特别指出,上述计算的是电机内瞬时峰值电流,而非测功机测量的平均电流,对于电枢电阻小的电机,二则有较大的差别。 6)系统匹配问题。 再次强调,对于电动自行车而言,电机和控制器、电池和充电器以及车体是一个系统工程,{jd1}不可突出某一零件的功能和作用而对其他部件造成损害。尤其是对整车厂而言,应全面分析、判断各部件的匹配问题,使其各自发挥出应有的作用。而对于部件配套厂,为突出自身,为找卖点,不惜危害其他部件的作法是极其有害的。 对于目前业界出现的这一现象,务必引起大家的高度重视,否则有可能破坏目前电动自行车的大好形势 |