2013年12月1日 星期日

自強班三大元件快速懶人包

這篇里柯是寫給欲入門自強班的同好們,讓大家能夠快速而大致上的了解自己所需要的控制器、電機與電池組初步的選配方向,為一觀念上概括性的介紹,類似素描的輪廓。

【電池】
◎種類:
→鐵鋰:
優點:可高倍率充放(連續1-2C充、3-7C放,瞬間10-20C放)、耐熱(<80度)、長壽(1500+ 循環)
缺點:低溫時(<20度)內阻增加壓降變大、一致性維持不易、市面上之現行充電方案不甚理想,預測殘電量困難。


→三元:
優點:重量與體積僅有鐵鋰之一半,可連續0.5-1C充、1-3C放、瞬間5C,耐冷(<-20度),一致性極佳。
缺點:怕熱(<40度)、壽命較短(約500-700循環,但在特定使用條件下有機會大幅提高使用壽命)。


◎形式:
→鋁箔:能量比最佳,但要注意散熱與做防護。
→圓柱:配合支架,散熱性與結構安全性最佳,但犧牲空間。
→方型:散熱、空間能量比與結構安全性折衷,組裝與上手度最易。


◎連結:
→銅片+螺絲or螺帽鎖付:易於維修、改組與更替,材料取得與DIY皆容易。
→鎳片點焊接合:後續維修與變更不易,需具備相關設備與器材、技術門欄高。


【控制器】(僅介紹魔力士)
◎48150:
電池組使用電壓48V,最大主線電流150安培、相線200安培,持續總輸出功率7,200瓦。


◎72300:
電池組使用電壓48V-72V,最大主線電流300安培、相線300安培,持續總輸出功率21,600瓦。


【電壓、電流 V.S 電機的性能表現】
→電壓:決定速度,電壓越高電機轉速越快、極速就越高,但還須視電機為扭力型速度型,詳見下段【進階解釋篇】


→電流: 決定扭力(起步、加速、爬坡與負重的力道表現),電流越大扭力越強。


◎電壓:
扭力型電機:1V電壓小於或等於1Kph,相同電流下扭力較速度型佳與不易發熱,爬坡負重較不掉速度。扭力型電機可透過控制器的弱磁提速功能、或直接增加電池組電壓來提升速度,兼具速度與力道。


速度型電機:1V電壓大於1Kph皆是,相同電流下扭力較扭力型為差與容易發熱,爬坡負重時的掉速也較為顯著。速度型電機可透過增加電流來提升扭力,但發熱的情況會更加明顯,須格外留意。


◎電流:
1安培約等於1.5-2c.c的燃油機車扭力表現,例如希望能有125c.c燃油機車的扭力表現,則主線電流須至少設定60-80安培的輸出;相線電流建議設定為主線電流的2-3倍,若無特別柔順的起步與加速方面要求,直接設定為滿檔也是可行的。


電機在起步加速、爬坡與負重時電流會吃得比較大,待電機運轉到極速時,反而是電流吃得最小的"高效區"


【電機的升溫】
電機的工作溫度約為60-70度,升溫應以連續一小時運轉後仍能保持在70度以內為佳,70-80度為安全穩定的臨界區間,超過80度就要注意,最好配合控制器作過溫限流保護(電機需有內建溫度感應元件)。


【壓降現象】
"負載降壓"。車子在騎的時候電壓會下降,下降幅度與電池組所承受的放電倍率有關,電池組的放電倍率愈大、壓降越大。建議最大壓降應盡量控制在8%的幅度以內,對電池組較為"友善",若超過8%的降幅,則建議調小輸出的電流、或提高電池組的容量。


【電機形式概念篇】
電機的轉速 = 車子的速度,依繞入槽內的銅線份量與磁鋼片面積所形成的磁通量大小有關;磁通量大、動能大,但轉速慢;磁通量小、動能小,但轉速快。大致上的概念可以"水車"來做比喻,例如:


A水車上有46個水瓢,每個水瓢容量為40c.c,裝滿40c.c時就能因重量而將水車轉動到下一個空水瓢的位置;


B水車上也有相同46個水瓢,但每個水瓢容量為45c.c,一樣當裝滿45c.c的水時就能因重量將水車轉動到下一個空水瓢的位置;


如此,在水流量相同的情況之下,A水車將會比B水車轉動得來得快,而B水車內所蘊含的"動能"則比A水車來得大些。(A水車的每個水瓢比B水車少裝5c.c就能轉動到下一個空水瓢的位置、B水車的每個水瓢水量則比A水車來得多5c.c,動能較大)


數據化比較:
A水車轉完一圈所需的水量: 40c.c * 46個水瓢 = 1840 c.c
B水車轉完一圈所需的水量: 45c.c * 46個水瓢 = 2070 c.c


再舉一例:
A水車上有46個水瓢,每個水瓢容量為40c.c,裝滿40c.c時就能因重量將水車轉動到下一個空水瓢的位置;


B水車上則有48個水瓢,每個水瓢容量一樣為40c.c,一樣當裝滿40c.c的水時就能因重量將水車轉動到下一個空水瓢的位置;


如此,在水流量相同的情況之下,A水車將比B水車更快"轉完一圈",因為B水車需多裝兩個水瓢;但B水車也因此蘊藏了較大的動能


數據化比較:
A水車轉完一圈所需的水量: 40c.c * 46個水瓢 = 1840 c.c
B水車轉完一圈所需的水量: 40c.c * 48個水瓢 = 1920 c.c


以上兩例,水車就好比電機水瓢的數量就好比磁極柱數或槽數水瓢的容量則好比銅線繞入槽內的份量與磁鋼片的面積"水流量"則可想像成"磁通量""功率";同樣讓輪子轉動一圈,功率或磁通量大的自然"動能"就比較大,也相對的較耗電,所以並不是功率大的電機速度就一定比較快,只能說他的動能一定比功率小的電機為大。若動能小於電機所承受的阻力、不足以讓電機轉動(攻大斜坡或大負重),則稱"堵轉"嚴重的堵轉可導致控制器與電機燒損;也因為車速越快風阻越大,所以若希望車子能跑很快,除了電壓要提升以外、也需要一定的電流去對抗強力的風阻,速度才提升得上去


不知里柯以上這樣的比喻,大家在看完後現在能夠比較有點概念了嗎?至於"電池組的量身訂做"這個部份,絕非三言兩語可以簡單帶過,里柯將另開篇幅介紹,真的要懶人,那就是請要求店家要預做出可以隨時接上Cell Log作每串電壓診斷平衡/補救式充電的線路(兩者是一樣的線路,唯後者用線建議不宜低於22AWG的規格),動輒幾萬塊錢的東西,你絕對有權隨時知道它的狀況為何!




2 則留言:

  1. 里柯大,小弟對於文章內容提到:電池組的放電倍率愈大、壓降越大。建議最大壓降應盡量控制在8%的幅度以內,對電池組較為"友善"。該如何計算呢?如果以鐵鋰無負載電壓為52.6V來算,電壓約莫落在哪裡才算友善的愛它呢(不考慮放電倍數及容量)。謝謝

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    1. Hi Frank:
      純粹個人實際使用上的經驗,畢竟每間廠家所製作出來的電池都不一樣,配方、製程,動力型還是容量型,都會有壓降上的差異。若鐵鋰無負載電壓為52.6V,則最大壓降時不宜低於48V,您參考:)

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