电动自行车实际使用时经常发现一次充电后的行驶里程过短,其根本原因是电池的实际容量减小所造成的。电池的容量是指在一定的放电条件下,完全充足电的电池所能提供的电量。电池的容量是标志电池对外放电能力,是衡量电池优劣以及选用电池的最重要指标。电池的容量与放电率、放电终止电压和放电温度和关。放电率包含放电电流和放电持续时间,用小时率(h)来表示CONTROL ENGINEERING China版权所有,依据欧洲IEC标准,放电率分别为20h、10h、5h、2h、1h、0.5h等等。放电率不同,放电终止电压也不同。如图1为不同放电电流下的放电特性。由图1可知,放电电流不同,电池的实际容量也不同,当放电电流为5A时,实际容量为10Ah;而放电电流为12Ah,实际容量仅为6Ah。因此,放电电流增大,电池的实际容量将减小。
电池出厂时规定的额定容量就是在一定的放电电流、终止电压和放电温度下取得的。国家标准GB17761-1999《电动自行车通用技术条件》对电动自行车电池容量的规定是:36V180W的电机,电池容量为10Ah,2h率www.cechina.cn,即用5A放电可达2h,也就是行车速度20km/h
电动自行车所用电机一般均为永磁直流电机,其特性是当外界负载增大时,能增大输出转矩以克服相应的负载CONTROL ENGINEERING China版权所有,由于转矩与电流成正比关系,因此电流也必相应增大,这将造成电池在较大的放电电流下放电CONTROL ENGINEERING China版权所有,使电池的实际容量下降。又因为电机的设计原则是在满足电动自行车正常行驶情况下(负载转矩为4-8N·m)具有较高效率,而不是以起动和爬坡时所需转矩作为电机的设计依据。因此,实际使用时,外界负载增大,只能依靠电机的转矩过载(即增大电流)来满足使用要求。
电动自行车在实际行驶过程中遇到的阻力为:
F阻=F1+F2+F3+F4
式中:F1为空气阻力,根据空气动力学原理,空气阻力与气流状态、行驶速度以及风阻面积有关,当行驶速度加快或顶风骑行时,F1迅速增加;F2为路面摩擦阻力,它与载重量、路面平滑系数、轮胎气压状态有关,如果载重量较大,路面粗糙,或轮胎气压不足,则F2将迅速增加;F3为上坡阻力,在路面有坡度状态下会出现重力分量,当坡度角为φ,则F3=mgsinφ,上坡时,F3表现为阻力状态,下坡时F3则呈动力状态,显然,F3与坡度角φ和载重量有关;F4为加速阻力,F4=ma,显然,F4与载重量和加速有关,这种阻力在起动时表现得十分明显。电动自行车的电机输出的转矩必须克服该阻力,而由于国标规定的标准实验条件下该阻力较小,因此所需电机的输出转矩也较小,即电流也较小,因此其电池的实际放电容量较大CONTROL ENGINEERING China版权所有,故能满足国标规定的行驶里程要求,但实际行驶时因载重量的增加,遇到逆风、上坡、路面不平、轮胎充气不足、频繁的刹车和起动等造成行驶阻力增大,则所需电机的输出转矩也增大,即电流增大,所以电池的放电电流增大,使电池的实际放电容量下降,而造成实际行驶里程减小。
另外,电池放电容量还与放电温度有关,低温时放电容量小,高温时放电容量大,因此,气温较低时,电池的实际容量也将下降。这些原因都将造成电动自行车在实际使用时的行驶里程过短。