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1、车辆的爬坡能力车辆的爬坡能力2011年09月05日 车辆最大爬坡度的单位是指道路纵坡度的“%”，而非一般人想像的“”！大多数的汽车设计计算的空载时最大爬坡度是30%，换算成角度大约是16.7。如果能爬45的斜坡，则意味该车辆已经是具备了百分之百的爬坡能力。 电动自行车发展到现在，人们还从未像今天这样关注电动自车行的爬坡能力。更有甚者把爬坡能力的大小作为衡量电动自行车性能的最重要指标，整车厂把爬坡能力强作为卖点，消费者把它作为选购电动自行车的依据。究竟如何看待电动车的爬坡能力，本文以实例计算分析，爬坡能力强所需付出的代价以及带来的严重后果。 1.爬坡能力在国标中未有规定： 爬坡能力在燃油助动车的
2、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）电动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F。为简化起见，在此忽略前两种阻力，仅计及爬坡阻力F，
3、其大小等于： F=Gsin(N) 式中 G车重+载重（N） 坡度角（） 爬坡转矩M： M=FRL=GsinRL（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）Kg9.8N/Kg=1127(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： M=1127sin120.228=53.4（Nm） 考虑到滚动阻力和迎风阻力，电机所提供的转矩： MM=53.4Nm 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K
4、w，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l，气隙磁密B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1836V车速V=25Km/h的电动自行车所用电机，两参数如下： Km1Nm/A Ke1VS/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+ M 式中 Me=KmImax 电磁转矩（Nm） Imax最大电流
5、（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 MeM KmImaxM ImaxM/Km=53.4/1=53.4（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53.4A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。 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。 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
6、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。 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，绝对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。 附爬坡角度参考图： p
