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老生常谈,爬坡到底应该快一点还是慢一点

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本帖最后由 许超 于 2019-7-12 21:37 编辑

在换了智能控后,经过多次爬坡实践,发现出了一个结论,那就是

你的电机和控制器在正常情况下可以满足能上去的坡,即使限流开大让电机处于过载状态一样能上得去,而在正常情况下满足不了的,上不去的坡,即使进一步开小限流一样上不去!

装有电流表的玩家,或者通过看电池压降变化,或许并不能看出其中的端倪,速度越慢,电流当然越小。但是你看到的只是母线电流,没有考虑相电流的存在。

在平路上,以25km/h以内巡航,电机大约需要输出8-10牛米的扭矩,50km/h,大约需要18-20牛米的扭矩,100km/h则需要50-55牛米的扭矩

我们来做个小小的计算,计算之前我们先做个假设,完全忽略空气阻力的存在。

可以得到,功率约和转速成正比

电机功率的计算公式是,转速(相电压)×转矩(相电流)除以系数(一般是9550)=功率

约分之后,会得到一个很匪夷所思的结果,那就是,如果没有了空气阻力,那么无论你以多快的速度开,电机需要输出的扭矩相同,即相电流不变!

当然这里就不考虑轴承能承受的最大速度、漆包线最大耐压,和其它的一些奇葩问题了。

当然爬坡,也是一样的,如果不考虑空气阻力,那么无论你以多快的速度爬坡,你都会发现,电机需要输出的扭矩是相等的,也就是说通过电机的相电流是相同的(铜损是相电流的平方×相电阻)!

很明显,15km/h爬坡,25km/h爬坡,35km/h爬坡,这三者的情况下无功功耗几近相同,而速度快的有功功耗大,无功功率占比比速度慢的要小,因此效率明显是速度越快越高。

那么速度快电机需要多输出的扭矩哪里去了呢?毫无疑问,是因为克服空气阻力而增加的。因为空气阻力的增加和速度是非线性的。

当然在现实当中,是有空气阻力存在的,这里就需要把空气阻力考虑进去。

那么这个经济速度到底是多快呢?20?30?40?还是50?

我们平路以50km/h巡航时,基本上,机械阻力和空气阻力所消耗的功率大约55开,因此相比慢慢开,会明显感觉到耗电。这个速度巡航功率一般是1300W,空气阻力消耗的功率约650W。

但是爬坡,尤其是重载爬陡坡,以50km/h,电机就可能需要输出6500W的功率,那么此时650W的空气阻力就已经完全不足一提了。

当然如果是缓坡,以50km/h,电机需要输出的功率可能是3000W,也可能是4000W,空气阻力消耗的功率占比也相应提高了,所以相比爬陡坡,就不再有那么经济。

得出结论:最省电且经济的爬坡速度,根据坡度和车的自重不同,这个速度区间应该会在30-60之间。

另外就是,龟速爬坡是否会爆控?

首先,判断控制器的压力大不大不是看母线电流,而是看相电流,避免控制器持续输出最大相电流是减小控制器压力的一大方法。

而控制器的发热大小,也是直接和相电流大小有关的,假设两台相同的控制器,A母线电流输入30A,相电流输出40A,而B母线电流只输入20A,但是相电流却输出120A,哪个发热大,毫无疑问是B大。

控制器的发热功耗一般可以通过母线电流的平方×[管阻÷(管数÷6)×2]÷占空比得出大概(实际发热还需要加上驱动管子斩波的损耗和除管子之外电路的导通电阻的发热)

而占控比则是母线电流和相电流的比值

举例三种情况,假设一个12管的控制器,管阻10毫欧

A.母线输入20A,相线输出20A
B.母线输入20A,相线输出40A
C.母线输入40A,相线输出40A

A发热为20×20×[10÷(12÷6)×2]=4W
B发热为20×20×[10÷(12÷6)×2]÷(20÷40)=8W
C发热为40×40×[10÷(12÷6)×2]=16W

而龟速爬坡和保持一定的速度爬坡,电机需要的相电流是差不多的(保持一定速度爬坡电机会因为需要克服额外风阻增加一些相电流,但增加比例很小)。

龟速爬坡可以近似B的情况
而保持一定的速度爬坡可以近似C的情况

可以看到,龟速爬坡给控制器的压力,依然是要小于保持一定速度爬坡对控制器的压力,龟速爬坡控制器发热会更小。

这里就谈到控制器什么情况会爆的问题了

爆控分很多种情况,首先可以分为冷爆和热爆两种
先说热爆,热爆很明显就是管子温度过高爆了,通常发生在爬坡,而不会发生在巡航,如果你的车是经常爬坡这种情况下,就要尽可能留大控制器的余量,可以通过买大控开小电流来留余量,也可以通过更换更低定速的电机来留余量,还可以通过降低电压的方式来留余量。
冷爆情况就有很多了

1.小马拉大车,管子瞬间电流过载,通常发生在起步时没有控制好相电流超过管子极限损坏,智能控可以精准控制相电流一般不会存在这个问题,当然一样要避免小马拉大车。
2.电机发生故障,相线出现短路,质量不够硬的控制器会爆控。
3.与电机匹配不好,起步出现抖动或类似电机缺相的声音,空转电流大,落地行驶控制器容易出问题,严重会爆控。
4.溜坡的时候速度过快,或者弱磁开的太大了,运行时突然关闭电门,或者控制器退出弱磁做的不好,电机反电势会超过管子的耐压,导致爆控。
5.控制器使用了假管,拆机管,管子质量不到位,或者控制器组装工艺不到位,管脚过长或过短,没有紧贴散热片等
6.电子刹车功能会增加控制器的冲击力,导致更容易坏控,当然智能控可调的情况下不会有这个问题
通常绝大多数爆控,都是冷爆,热爆是可控的,甚至可以加水冷来避免,而冷爆更多时候只能听天由命,冷爆即使加液氮冷却也照样无法避免

所以说呢,龟速爬坡控制器发热其实会比满把爬坡要小,所以不会热爆,只会冷爆。如果你的控制器不能精准控制相电流,当你龟速爬坡时候,由于电机反电势很小,相电流会容易过载,控制器一个控制不好,就很容易就爆了。智能控的话,方案好的就不会那么容易爆,如果会爆,那是控制器方案不好或者水分太大了

但是电机的情况就完全不同了,因为降低速度,电机的相电流并不能降低,铜损是一样的,(即龟速爬坡电机的发热功耗其实是和保持一定速度一样,或略小于后者的)龟速下缺少空气流动给电机散热,而且龟速上坡需要更长的时间。

在空气阻力没有产生明显影响的时候,无功功耗是差不多的考验控制器可靠性的时候了。

爬坡是磁钢大小重要,还是用铜量重要?用铜量更重要,但其实都重要。磁钢的大小是决定一台电机的极限扭矩。在没有达到磁饱和之前,扭矩和相电流成正比。以下是一张满把起步加速到急速的相电流和母线电流变化关系图。
hkjfgjf.png
相电流最大的时候发生在起步的初期,所以说要磁饱和,要发生也只是在起步初期会发生。一台电机运行在一定速度下,输出的扭矩肯定达不到堵转扭矩,即使连续爬陡坡,输出扭矩也远不能达到磁饱和,但是磁钢小的电机,相应槽也会小,塞不下更多的铜线。

总结一下:
论能耗,保持一定速度爬坡,必然比龟速爬坡能耗要低,更省电。
论可靠性,如果坡比较短,保持一定速度爬坡会比龟速爬坡更可靠,因为两者单位时间的发热是差不多的,保持一定速度爬坡,到达坡顶需要的时间少,发热也少,温度低,而坡足够长的情况下(保持一定速度爬坡在到达坡顶之前,电机温度达到发热和散热的平衡点)两者的可靠性是几乎一样的。

所以就是说,一台电机和控制器的用料已经确定了,车的自重已经确定了,它的爬坡能力就已经被确定了,而对于足够长度的坡来说最终能否爬上去和速度无关!(电量无限多,速度在0-经济速度范围内)换句话可以这么说,保持一定油门使电机堵转让车稳在坡上不溜坡,足够时间后,电机和控制器温度不会超过安全值,那么说明你的车可以胜任这个坡。



小龟王3拉1,力信7250,急速54续航130
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发表于 2019-7-12 21:39:14 | 显示全部楼层
好文章,学习了。
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收藏学习了。
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发表于 2019-7-12 21:56:28 | 显示全部楼层
说的太复杂了,其实自己体会,如果你在坡上不需要满把能保持恒定的速度上行,那就是电机和空余量很足。如果你满把上坡越跑越慢,那就说明控和电机危险了。需要下来推行降低负载。
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电机绕组温度越高,阻抗越高,能吃进的相电流就变少,所以爬坡越爬越无力,是电机温度过高的代表,电机能吃进的电流下降了
小龟王3拉1,力信7250,急速54续航130
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反正大电流的肯定是必须的
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发表于 2019-7-12 22:19:54 | 显示全部楼层
你第一个红字部分写反了
祖传老中医 专治吹牛逼
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发表于 2019-7-12 23:33:03 | 显示全部楼层
太专业了
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进来学习一下!
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高调做事,低调做人!
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最好有一种无刷有齿两档电机,里面的行星齿轮类似双速充电钻,有一个换档拉杆,爬坡通过行星齿轮组减速,变成低速高扭适应爬坡,平路拉到转子直连电机壳,变成高速低扭。如果是无刷无感控制器,可以改电机绕组,内置星三角连接切换。
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速度越大,阻力越大,电流越大,损耗越大。效率越低,
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一个理论通杀,越斩波 越耗电,速度起来最合适。
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我一直坚持爬长坡不超过30
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楼主辛苦了,谢谢分享。
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对的,我是扭矩电机,10-20°的坡,油门不需要太大,比平路多一点点就轻松上去了,完全没有压力,真过瘾,以前原车450瓦电机,带人在很小的坡路等红灯,绿灯后油门到底车都没有推背感,急死人
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爬坡速度多少算龟速?
我观察过仪表速度,一般两轮电动车最低稳定车速好像在15-16,个别情况可能12左右,骑行感觉比较难受,我能接受最低爬坡速度大概16-20,低速能上去绝对不用高速
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个人觉得,大功率车无所谓。小功率车,提速冲坡比慢慢骑要轻松
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就有这么一群奇怪的人, 本身是最底阶层, 利益每天都在被损害,却具有统治阶级的意识. 这么弱智的东西。。
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迅速就加精了
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中置就可以解决这个问题,不要考虑皮带,换链条。我这山区的,摩托车基本都是2挡,追不上踏板车,朋友的中置踏板,经常拉货,还载人,重来就没说爆控的,链条基本两年换一次。链条都是80块一套的,比起你们换什么凯丽,扭矩电机的强多了。
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这种结论不以为然,实践中当我的电池电量不多的时候,低速挡还可以爬上去,高速就可能直接控制器电池欠压保护了
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