電動輔助自行車
關於E-bike

【E-bike電動輔助自行車的組成】 馬達篇

接下來的幾篇文章屬於『極度乾貨』,希望各位能耐心閱讀,一定能幫助未來車種的挑選時的邏輯更加清晰。

從馬達驅動位置可分為 :

  • 輪轂馬達「Hub motor」
  • 中置馬達「Mid-drive motor」

深入講解馬達前我們先來簡單了解一下自行車前進時的動力傳遞路線。

  1. 腿腳發力踩踏踏板 >
  2. 踏板帶動曲柄及大齒盤 >
  3. 大尺盤轉動帶動鏈條 >
  4. 鏈條帶動後飛輪轉動 >
  5. 後飛輪帶動花轂轉動 >
  6. 花轂藉由輻條轉動輪組 >
  7. 輪組轉動推動整車前進!
電動輔助自行車馬達

電動輔助自行車的構成

  1. 基本自行車:沒錯,就是最基本最基本的人力腳踏車!
  2. 馬達系統:一般由傳感器、控制器、儀錶以及馬達構成。
  3. 電池組:一切助力能量的來源。

輪轂馬達形式介紹

輪鼓馬達

所謂輪轂馬達(Hub motor),顧名思義就是將馬達安裝在自行車輪的花轂(Hub)的位置,位於輪組的正中心,而輪轂馬達可以是在前輪或是在後輪。

藉由傳感器揣摩騎士的運動狀態,再經由控制器的計算決定要從電池抽取多少電力來讓馬達轉動,進而推動整台車來輔助騎士騎行,達到省力的目的。

說到這邊有沒有發現,上述的傳動過程完全沒有提到『鍊條』,所以在騎行的過程中,人力與電助力是不在同一個力量傳遞路線上的。

馬達接收到電力就自行轉動起來推著車走,這種感受就接近把電門或轉把轉移到腳踏區的電動自行車。

如果程式的調整沒有做好同步,助力給太快可能腳踩迴轉速度趕不上導致空踏感,助力給太慢可能會有類似『擋煞』的拖拉感喔。

輪轂馬達

2019 EUROBIKE/ -STORMER+

中置馬達形式介紹

中置馬達

中置馬達(Mid-drive motor)安裝位置位於自行車五通(BB)處,為整車的踩踏中心,同樣需要各式的傳感器(可能是踏踩頻率、踩踏扭力、前後傾角或是行車速度)來揣摩騎士當前的運動狀況。

接著一樣須通過控制器計算決定馬達助力的大小,這裡與輪鼓馬達最大的差異在於馬達的助力是提供給『騎士的腳』,讓踩踏踏板帶動齒盤這件事變得輕鬆,而非直接轉動輪組喔!

在中置馬達形式的電動輔助自行車上,一樣是依循著正常的自行車動力傳遞路徑,所以會更為接近自然踩踏自行車的騎行感受喔!

中置馬達

2019 EUROBIKE/FLYER

馬達優缺點分析

【5個輪鼓馬達優點】

1.整車外型更為簡潔:外型隱蔽,對外觀簡潔有強迫症的人,可以好好考慮輪鼓馬達。

2.整車價格較便宜:輪鼓馬達製造商(尤其中國大陸)的發展早,產能大、價格低,品質也都十分穩定。

3.車架自由度高:車架甚至不需修改,就可輕易安置在任何形式的車架上(可以輕松DIY改裝)

4.對鍊條負擔小:輪鼓馬達接收電力後就會自行轉動,非倚靠鍊條帶動,所以相同的鏈條,使用在後輪鼓馬達上壽命理論上是會延長的喔!

5.有電動機車一般的操縱感受:輪鼓馬達可以直接驅動輪組,甚至在台灣有些還有安裝電門以滿足生活習性,所以能有騎機車一樣的操縱感受,『重點,甚至鍊條斷了,只要有電都還能持續前進!』

【5個輪鼓馬達缺點】

1.整車重量分配不均:輪鼓馬達占了整車很大比例的重量,置於後輪時上坡可能產生拖拉感。倘若將馬達放置於前輪,由於自行車前段約占整車重量1/3左右,若地面稍光滑、上坡或是扭力過大,都可能導致抓地力不佳而降低操控穩定性。

2.維修稍嫌困難:在台灣可能許多傳統的自行車行不願意幫忙修理輪鼓馬達,一方面出於是不熟悉E-bike的自我保護,另一方面則是輪鼓馬達的拆卸的確比一般的輪組複雜,需要花更多時間,再者輪鼓馬達系統的各部件可能都是不同廠商提供,賣家庫存沒有管理好,很容易出現無料可補修的情況

3.電力使用效率較低:由輪鼓驅動整車,能量損耗較多,相同輸出下可能續航力較短,較為耗電。

4.對輪組負擔較大:輪鼓馬達較一般花鼓來的重,所以先天上會對幅條及輪框產生較大的負擔。

5.內變速器相容度低:輪鼓馬達大多置於後輪,但這也間接導致有內變速器需求卻也無法安裝,(變速器製造商日馳與電機製造商台優曾合作一款同時兼具內變速功能的的輪鼓馬達)

【5個中置馬達優點】

1.自然的騎行感受:馬達位於BB處,訊號的回饋以及助力的傳達都非常及時,並透過鍊條帶動整車,更適合喜歡追求細微操種感受的騎士。

2.電力使用效率高:由於助力直接作用於踩踏區,降低了許多的損耗,有助於續航的提升。

3.適當的重量配置:馬達位於整車的中心處,不會出現頭重腳輕等現象,同時與輪鼓馬達相比具有較低的重心,有助於整車的穩定性,尤其是一些off-road地形的使用時,感受更為顯著

4.方便進行維修:中置馬達相當於只取代了傳統自行車的BB,而其他地方都與傳統自行車無異。

5.系統整合度高:中置馬達大多是整套系統(含控制器傳感器儀表)進行販售而非單獨馬達,對於售後維修較容易診斷及處理,反觀輪鼓馬達因為各部件都可能分開採購,較有機會出現缺料而無法補修的現象。

【4個中置馬達缺點】

1.價格昂貴:中置馬達一般內藏了力矩傳感器以及專屬控制器,且電路板外型都會配合內部空間進行製做,另外需不停地承受騎士的踩踏,各式機械性能都較為講究,且需額外安裝一速度傳感器來回傳行車時速。

2.車架需配合修改:由於每一個中置馬達體積較大,且都有專屬的吊架要與車架連接,所以在五通(BB)處,視覺呈現較為突兀。

3.零件損耗較快:馬達的瞬間扭力過大,鍊條首當其衝需承受比正常人踩踏來的更大的作用力,需使用E-bike專用鍊條,並連帶後飛輪的磨耗也會相對來的比較快,要花費更多的金錢以及精力進行保養。

4.要花更多力氣?   嚴格來說,這並不能算是缺點,只是相較於輪鼓馬達,你需要出更多的力氣來取得更多的助力,但相信這仍是電輔車尚須教育市場的一環,有需要才給助力,這才是電動輔助自行車的初衷,畢竟是人在騎車,而不是車再推人,不然直接推薦去騎電動自行車或是電動機車就可以囉!

不論是輪鼓馬達還是中置馬達,所有的車廠在追求的不外乎以下點:

  1. 更精準判斷使用者的騎行需求進行助力,並呈現自然的騎行感受。
  2. 更完善地整合所有馬達零件,保持簡潔俐落的外觀。(看不出來是電輔車!)
  3. 更多元的服務使用者,提供傳統自行車所無法提供的騎乘資訊及身體數據。
  4. 更完善的售後支援,讓使用者能安心選擇及騎乘,不用為維修保固擔心受怕。

最後,感謝耐心閱讀完畢,希望未來每個有興趣的人都能對E-bike電動輔助自行車有更專業的認識,相信大家都專業,市場才會重視,市場重視,政府才會重視,政府重視了,我們的生活環境就會朝著友善於自行車的道路更加靠近!

在〈【E-bike電動輔助自行車的組成】 馬達篇〉中有 12 則留言

    1. 您本身有在騎車嗎? 雖說中置馬達的零件損耗來的快一些,台灣作為專業自行車王國,很多組件都已經特別針對Ebike進行強化跟生產了,
      壽命長其實也不太需要擔心要常常更換喔!!

    1. 非常開心能幫助到您理解,但中置馬達的大大的影響幾何設計很多時候還有待突破,有些輪鼓馬達搭配很好的控制器韌體其實展現的效果也不輸給中置唷!再次感謝您

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