電動自行車行駛里程不足的原因探究分析

　　電動自行車實(shí)際使用時經(jīng)常發(fā)現(xiàn)一次充電后的行駛里程過短，其根本原因是電池的實(shí)際容量減小所造成的。電池的容量是指在一定的放電條件下，完全充足電的電池所能提供的電量。電池的容量是標(biāo)志電池對外放電能力，是衡量電池優(yōu)劣以及選用電池的最重要指標(biāo)。電池的容量與放電率、放電終止電壓和放電溫度和關(guān)。放電率包含放電電流和放電持續(xù)時間，用小時率（h）來表示，依據(jù)歐洲IEC標(biāo)準(zhǔn)，放電率分別為20h、10h、5h、2h、1h、0.5h等等。放電率不同，放電終止電壓也不同。如圖1為不同放電電流下的放電特性。由圖1可知，放電電流不同，電池的實(shí)際容量也不同，當(dāng)放電電流為5A時，實(shí)際容量為10Ah；而放電電流為12Ah，實(shí)際容量僅為6Ah。因此，放電電流增大，電池的實(shí)際容量將減小。

　　電池出廠時規(guī)定的額定容量就是在一定的放電電流、終止電壓和放電溫度下取得的。國家標(biāo)準(zhǔn)GB17761-1999《電動自行車通用技術(shù)條件》對電動自行車電池容量的規(guī)定是：36V180W的電機(jī)，電池容量為10Ah，2h率，即用5A放電可達(dá)2h，也就是行車速度(Tempo)20km/h，可行駛40km。由于該標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)條件為：載重量不超過75kg，環(huán)境溫度為25°，無風(fēng)，道路(Strada)平整，不需要頻繁剎車和起動，一般電動自行車均能滿足該標(biāo)準(zhǔn)。但由于實(shí)際行駛條件與標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)條件存在很多差異，這將造成電動自行車所用電機(jī)的工作電流發(fā)生變化，從而造成電池的實(shí)際容量發(fā)生變化。

　　電動自行車所用電機(jī)一般均為永磁直流電機(jī)，其特性是當(dāng)外界負(fù)載增大時，能增大輸出轉(zhuǎn)矩以克服相應(yīng)的負(fù)載，由于轉(zhuǎn)矩與電流成正比關(guān)系，因此電流也必相應(yīng)增大，這將造成電池在較大的放電電流下放電，使電池的實(shí)際容量下降。又因?yàn)殡姍C(jī)的設(shè)計原則是在滿足電動自行車正常行駛情況下（負(fù)載轉(zhuǎn)矩為4-8N·m）具有較高效率，而不是以起動和爬坡時所需轉(zhuǎn)矩作為電機(jī)的設(shè)計依據(jù)。因此，實(shí)際使用時，外界負(fù)載增大，只能依靠電機(jī)的轉(zhuǎn)矩過載（即增大電流）來滿足使用要求。

　　電動自行車在實(shí)際行駛過程中遇到的阻力為：

　　F阻＝F1＋F2＋F3＋F4

　　式中：F1為空氣阻力，根據(jù)空氣動力學(xué)原理，空氣阻力與氣流狀態(tài)、行駛速度(Tempo)以及風(fēng)阻面積有關(guān)，當(dāng)行駛速度(Tempo)加快或頂風(fēng)騎行時，F(xiàn)1迅速增加；F2為路面摩擦阻力，它與載重量、路面平滑系數(shù)、輪胎氣壓狀態(tài)有關(guān)，如果載重量較大，路面粗糙，或輪胎氣壓不足，則F2將迅速增加；F3為上坡阻力，在路面有坡度狀態(tài)下會出現(xiàn)重力分量，當(dāng)坡度角為φ，則F3＝mgsinφ，上坡時，F(xiàn)3表現(xiàn)為阻力狀態(tài)，下坡時F3則呈動力狀態(tài)，顯然，F(xiàn)3與坡度角φ和載重量有關(guān)；F4為加速阻力，F(xiàn)4＝ma，顯然，F(xiàn)4與載重量和加速有關(guān)，這種阻力在起動時表現(xiàn)得十分明顯。電動自行車的電機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩必須克服該阻力，而由于國標(biāo)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)條件下該阻力較小，因此所需電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩也較小，即電流也較小，因此其電池的實(shí)際放電容量較大，故能滿足國標(biāo)規(guī)定的行駛里程要求，但實(shí)際行駛時因載重量的增加，遇到逆風(fēng)、上坡、路面不平、輪胎充氣不足、頻繁的剎車和起動等造成行駛阻力增大，則所需電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩也增大，即電流增大，所以電池的放電電流增大，使電池的實(shí)際放電容量下降，而造成實(shí)際行駛里程減小。

　　另外，電池放電容量還與放電溫度有關(guān)，低溫時放電容量小，高溫時放電容量大，因此，氣溫較低時，電池的實(shí)際容量也將下降。這些原因都將造成電動自行車在實(shí)際使用時的行駛里程過短。■