วิศวกรรมจักรยานไฟฟ้า - การวิเคราะห์ช่วง
ช่วงแตกต่างกันอย่างไรระหว่างฮับมอเตอร์และมอเตอร์กลางไดรฟ์ E-Bikes?
เจาะลึกประสิทธิภาพของแรงบิด สมรรถนะบนพื้นถนน และระยะทางจริง — และความหมายที่แท้จริงสำหรับระยะทางที่คุณจะได้ในการขับขี่ครั้งถัดไป
คำตอบโดยตรง: มอเตอร์ดุมกับมอเตอร์ขับเคลื่อนกลางที่อยู่ในระยะ
โดยทั่วไปแล้ว e-bike ที่มีมอเตอร์ขับเคลื่อนกลางจะให้ช่วงที่มากกว่า e-bike แบบมอเตอร์ฮับถึง 10% ถึง 30% เมื่อใช้ความจุของแบตเตอรี่เท่ากัน เพราะพวกเขาใช้ประโยชน์จากเกียร์ของจักรยานยนต์เพื่อส่งกำลังได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นในภูมิประเทศที่แตกต่างกัน บนภูมิประเทศที่ราบเรียบและสม่ำเสมอ จักรยานไฟฟ้าที่มีมอเตอร์ฮับพร้อมแบตเตอรี่ 500Wh อาจเดินทางได้ระหว่าง 25 ถึง 40 ไมล์ ในขณะที่ e-bike แบบขับกลางที่มีแบตเตอรี่เดียวกันมักจะวิ่งได้ 30 ถึง 50 ไมล์ภายใต้สภาวะที่เหมือนกัน บนพื้นที่เนินเขาหรือทางผสม ช่องว่างจะกว้างขึ้นอีก เนื่องจากระบบขับเคลื่อนกลางจะปรับแรงบิดที่ส่งออกผ่านระบบขับเคลื่อน ในขณะที่มอเตอร์ดุมจะใช้แรงบิดที่ค่อนข้างคงที่โดยไม่คำนึงถึงความลาดชัน
อย่างไรก็ตาม ระยะไม่ได้ถูกกำหนดโดยประเภทมอเตอร์เพียงอย่างเดียว ความจุของแบตเตอรี่ น้ำหนักผู้ขับขี่ ระดับการช่วยเหลือ แรงดันลมยาง และภูมิประเทศ ล้วนมีปฏิสัมพันธ์กับสถาปัตยกรรมของมอเตอร์เพื่อสร้างตัวเลขสุดท้าย บทความนี้จะแจกแจงรายละเอียดว่าทำไมมอเตอร์ดุมและมอเตอร์ขับเคลื่อนกลางจึงมีพฤติกรรมแตกต่างกัน คุณคาดหวังได้จากระยะทางจริงเท่าใด และวิธีเลือกการตั้งค่าที่เหมาะสมสำหรับความต้องการในการขับขี่ของคุณ รวมถึงที่ที่ ebikes น้ำหนักเบา ให้เข้ากับสมการพิสัย
เหตุใดประเภทมอเตอร์จึงเปลี่ยนสมการช่วง
มอเตอร์ดุมจะอยู่ภายในล้อหน้าหรือล้อหลังและขับเคลื่อนล้อโดยตรง โดยไม่ขึ้นอยู่กับเกียร์ของจักรยานยนต์ มันให้แรงบิดค่อนข้างคงที่โดยไม่คำนึงถึงความเร็วหรือความลาดเอียง ซึ่งหมายความว่าจะต้องทำงานหนักขึ้นและดึงกระแสมากขึ้นเมื่อขึ้นเนินหรือเร่งความเร็วจากจุดหยุด ในทางตรงกันข้าม มอเตอร์ขับเคลื่อนกลางจะติดตั้งอยู่ที่ข้อเหวี่ยงของจักรยานยนต์ และส่งกำลังผ่านระบบโซ่และเกียร์ที่มีอยู่ ซึ่งช่วยให้มอเตอร์ทำงานภายในช่วง RPM ที่มีประสิทธิภาพสูงสุดตลอดเวลา คล้ายกับที่เครื่องยนต์ของรถยนต์ได้ประโยชน์จากระบบเกียร์
ebikes น้ำหนักเบา
มอเตอร์ขับเคลื่อนกลางไม่เพียงแค่ขยับจักรยานเท่านั้น แต่ยังทำงานร่วมกับระบบเกียร์ของจักรยานยนต์อีกด้วย วิธีที่ระบบส่งกำลังช่วยให้เครื่องยนต์อยู่ในระยะที่มีประสิทธิภาพ
ประสิทธิภาพแรงบิดและการใช้พลังงาน
เนื่องจากมอเตอร์ขับเคลื่อนกลางสามารถเพิ่มแรงบิดผ่านเกียร์ต่ำขณะไต่ระดับได้ จึงไม่จำเป็นต้องดึงกระแสไฟดิบมากนักเพื่อสร้างแรงเดินหน้าเช่นเดียวกับมอเตอร์ดุม การทดสอบประสิทธิภาพโดยอิสระแสดงให้เห็นว่าระบบขับเคลื่อนกลางสามารถประหยัดพลังงานได้มากกว่ามอเตอร์แบบขับเคลื่อนโดยตรงบนเส้นทางที่เป็นเนินเขาถึง 15% ถึง 20% แปลโดยตรงเป็นไมล์ที่มากขึ้นต่อการชาร์จหนึ่งครั้ง บนพื้นที่เรียบ ช่องว่างด้านประสิทธิภาพจะแคบลงอย่างมาก เนื่องจากมอเตอร์ทั้งสองประเภทไม่จำเป็นต้องต้านแรงโน้มถ่วง
การกระจายน้ำหนักและความต้านทานการหมุน
มอเตอร์ดุมจะเพิ่มน้ำหนักที่ไม่ได้สปริงให้กับล้อ ซึ่งสามารถเพิ่มความต้านทานการหมุนได้เล็กน้อย และลดประสิทธิภาพการขับขี่โดยรวม โดยเฉพาะบนพื้นผิวที่ขรุขระ มอเตอร์ขับเคลื่อนกลางจะรักษาน้ำหนักไว้ที่ศูนย์กลางใกล้กับกะโหลกของจักรยาน ปรับปรุงการทรงตัวและลดพลังงานที่สูญเสียไปจากการโยกเยกหรือการสั่นสะเทือนของล้อ นี่เป็นเหตุผลหนึ่งที่หลายๆ คน ebikes น้ำหนักเบา ในประเภทประสิทธิภาพและผู้เดินทางนั้นถูกสร้างขึ้นมากขึ้นโดยใช้ระบบขับเคลื่อนกลาง - มวลรวมศูนย์รองรับทั้งการควบคุมที่ดีขึ้นและระยะที่คาดเดาได้มากขึ้น
การเปรียบเทียบระยะจริงตามประเภทภูมิประเทศ
ตัวเลขช่วงจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับเงื่อนไขการทดสอบ ดังนั้นตารางด้านล่างจึงสะท้อนถึงผลลัพธ์ในชีวิตจริงโดยทั่วไปสำหรับจักรยานไฟฟ้าระดับกลางที่มีแบตเตอรี่ 500Wh ระดับการช่วยเหลือปานกลาง และผู้ขับขี่ที่มีน้ำหนักประมาณ 70 กก. (154 ปอนด์)
| ประเภทภูมิประเทศ | ฮับมอเตอร์ช่วง | ช่วงมอเตอร์กลางไดรฟ์ |
|---|---|---|
| ถนนในเมืองแบน | 30–40 ไมล์ | 35–50 ไมล์ |
| ภูมิประเทศแบบผสมผสาน (เนินเขา) | 22–30 ไมล์ | 28–38 ไมล์ |
| เนินเขาสูงชันหรือเส้นทางภูเขา | 15–22 ไมล์ | 20–30 ไมล์ |
| ขี่ด้วยคันเร่งความเร็วสูงเท่านั้น | 18–25 ไมล์ | 22–28 ไมล์ |
โปรดสังเกตว่าข้อได้เปรียบช่วงของมอเตอร์ขับเคลื่อนกลางจะมีขนาดเล็กที่สุดบนพื้นราบและใหญ่ที่สุดบนเส้นทางที่เป็นเนินเขาหรือบนภูเขา หากการเดินทางในแต่ละวันของคุณค่อนข้างราบเรียบ ความแตกต่างในทางปฏิบัติระหว่างประเภทมอเตอร์อาจมีเพียงเล็กน้อย หากเส้นทางของคุณมีการปีนเขาเป็นประจำ ความได้เปรียบด้านประสิทธิภาพของระบบไดรฟ์กลางจะยิ่งมีความสำคัญมากขึ้น
ปัจจัยอื่นๆ ที่มีอิทธิพลต่อช่วงโดยไม่คำนึงถึงประเภทของมอเตอร์
ประเภทของมอเตอร์จะกำหนดประสิทธิภาพพื้นฐาน แต่ตัวแปรอื่นๆ อีกหลายตัวสามารถเปลี่ยนช่วงได้ 20% หรือมากกว่านั้นในทิศทางใดทิศทางหนึ่ง ไม่ว่าคุณจะเลือกระบบมอเตอร์แบบใดก็ตาม
ระดับการช่วยเหลือและสไตล์การขี่
การขี่ในโหมดช่วยเหลือต่ำและการใช้กำลังคันเหยียบมากขึ้นสามารถขยายระยะได้ 30% ถึง 50% เมื่อเทียบกับการขี่ในโหมดช่วยเหลือสูงสุดหรือโหมดคันเร่งเท่านั้น สิ่งนี้ถือเป็นจริงสำหรับทั้งระบบฮับและมิดไดรฟ์ เนื่องจากระดับความช่วยเหลือที่สูงกว่าจะดึงกระแสไฟจากแบตเตอรี่ออกมามากขึ้นเสมอ ไม่ว่ากระแสนั้นจะถูกแปลงเป็นการเคลื่อนที่ไปข้างหน้าอย่างมีประสิทธิภาพเพียงใด
ข้อมูล
การลดระดับการช่วยเหลือลงแม้แต่ก้าวเดียวสามารถขยายระยะของคุณได้อย่างมีนัยสำคัญโดยไม่ต้องออกแรงออกแรงมากนักบนพื้นราบ
น้ำหนักผู้ขับขี่และน้ำหนักบรรทุกสินค้า
น้ำหนักผู้ขับขี่หรือสินค้าบรรทุกที่เพิ่มขึ้นทุกๆ 25 ปอนด์ (ประมาณ 11 กิโลกรัม) สามารถลดระยะได้ประมาณ 5% ถึง 10% เนื่องจากมอเตอร์จะต้องทำงานหนักขึ้นเพื่อรักษาความเร็วและความเร่งเท่าเดิม ผลกระทบนี้จะเด่นชัดกว่าเล็กน้อยในระบบมอเตอร์ดุม ซึ่งไม่สามารถใช้การลดเกียร์เพื่อชดเชยภาระที่เพิ่มอย่างมีประสิทธิภาพเท่ากับมอเตอร์ขับเคลื่อนกลางสามารถทำได้
ความจุและอายุของแบตเตอรี่
แบตเตอรี่ขนาดใหญ่ขึ้นซึ่งวัดเป็นหน่วยวัตต์-ชั่วโมง (Wh) จะขยายช่วงได้โดยตรงโดยไม่คำนึงถึงประเภทของมอเตอร์ แบตเตอรี่ 750Wh สามารถให้ระยะทางมากกว่าแบตเตอรี่ 500Wh ประมาณ 50% ภายใต้สภาวะเดียวกัน อายุแบตเตอรี่ก็มีความสำคัญเช่นกัน: แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน e-bike ส่วนใหญ่สามารถเก็บประจุได้ประมาณ 70% ถึง 80% ของความจุเดิมหลังจากชาร์จเต็ม 500 ถึง 800 รอบ ซึ่งหมายความว่าแบตเตอรี่รุ่นเก่าจะให้ระยะการทำงานที่น้อยลงตามธรรมชาติ แม้ว่าตัวมอเตอร์จะไม่เปลี่ยนแปลงก็ตาม
คำเตือน
หากอายุการใช้งานของ e-bike ของคุณลดลงอย่างเห็นได้ชัดเมื่อเวลาผ่านไป แบตเตอรี่ที่มีอายุมากขึ้น (ไม่ใช่มอเตอร์) มักจะเป็นสาเหตุที่แท้จริง
แรงดันลมยางและความต้านทานการหมุน
ยางที่เติมลมน้อยเกินไปจะเพิ่มแรงต้านการหมุนและลดระยะได้ 5% ถึง 15% สิ่งนี้ใช้ได้กับมอเตอร์ทั้งสองประเภทเท่าๆ กัน เนื่องจากมอเตอร์จะต้องชดเชยการลากพิเศษไม่ว่าจะติดตั้งไว้ที่ใดบนจักรยานก็ตาม
อุณหภูมิแวดล้อม
แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจะสูญเสียประสิทธิภาพในสภาพอากาศหนาวเย็น และผู้ขับขี่สามารถเห็นช่วงลดลง 10% ถึง 20% เมื่ออุณหภูมิลดลงต่ำกว่า 40°F (ประมาณ 4°C) เมื่อเทียบกับสภาพอุณหภูมิห้องที่ไม่รุนแรง ผลกระทบนี้เป็นสารเคมีมากกว่าเชิงกล ดังนั้นจึงมีผลเหมือนกันกับมอเตอร์ฮับและ e-bikes ที่มีมอเตอร์ขับเคลื่อนกลางเหมือนกัน การเก็บแบตเตอรี่ไว้ในที่ร่มก่อนการเดินทางในสภาพอากาศหนาวเย็น แทนที่จะปล่อยทิ้งไว้ข้ามคืน สามารถช่วยลดการสูญเสียนี้ได้
ความต้านทานลมและความเร็วในการขี่
ความเร็วที่สูงขึ้นจะเพิ่มแรงต้านตามหลักอากาศพลศาสตร์อย่างมาก และการใช้พลังงานจะเพิ่มขึ้นโดยประมาณตามความเร็วยกกำลังสอง การขี่อย่างต่อเนื่องที่ 20 ไมล์ต่อชั่วโมง แทนที่จะเป็น 12 ไมล์ต่อชั่วโมงสามารถลดระยะได้ 25% หรือมากกว่านั้น เพียงเพราะว่ามอเตอร์จะต้องเอาชนะความต้านทานลมที่มากขึ้นอย่างมากเพื่อรักษาอัตราการก้าวที่เร็วขึ้น ลมปะทะจะยิ่งเพิ่มผลกระทบนี้เข้าไปอีก ไม่ว่าจักรยานยนต์จะใช้ดุมหรือมอเตอร์ขับเคลื่อนกลางก็ตาม
ต้นทุน น้ำหนัก และการแลกเปลี่ยนระหว่างทั้งสองระบบ
ช่วงเป็นปัจจัยสำคัญ แต่ไม่ควรประเมินแยกกัน มอเตอร์ดุมและมอเตอร์ขับเคลื่อนกลางยังมีค่าใช้จ่ายล่วงหน้า น้ำหนักจักรยานโดยรวม และความต้องการการบำรุงรักษาระยะยาวที่แตกต่างกัน ซึ่งทั้งหมดนี้ส่งผลต่อประสบการณ์การเป็นเจ้าของโดยรวม
- โดยทั่วไปแล้ว จักรยานไฟฟ้าแบบใช้มอเตอร์ฮับจะมีราคาถูกกว่าในการผลิตและซื้อ ทำให้เป็นตัวเลือกทั่วไปสำหรับรุ่นที่ใช้เดินทางในราคาประหยัด
- มอเตอร์ขับเคลื่อนกลางจะเพิ่มความเครียดให้กับโซ่ เฟืองหลัง และตีนผี ซึ่งอาจส่งผลให้ระบบขับเคลื่อนสึกหรอเร็วขึ้นและค่าบำรุงรักษาสูงขึ้นเล็กน้อยเมื่อเวลาผ่านไป
- มอเตอร์ดุมช่วยให้ติดตั้งและซ่อมแซมได้ง่ายกว่า เนื่องจากมอเตอร์เป็นแบบครบวงจรภายในล้อ
- มากมาย ebikes น้ำหนักเบา ชอบระบบขับเคลื่อนกลางโดยเฉพาะ เนื่องจากน้ำหนักรวมศูนย์และการส่งกำลังที่มีประสิทธิภาพรองรับน้ำหนักจักรยานโดยรวมที่ลดลงโดยไม่กระทบต่อความสามารถในการปีนเขา
- โดยทั่วไประบบการขับกลางจะรับมือกับภูมิประเทศที่สูงชันและมีเทคนิคได้ดีกว่า ทำให้เป็นตัวเลือกทั่วไปสำหรับจักรยานไฟฟ้าแบบเทรลและแบบภูเขา
ความสำเร็จ
การจับคู่ประเภทมอเตอร์กับภูมิประเทศจริงของคุณ — แทนที่จะไล่ตามช่วงสูงสุดที่โฆษณา — เป็นวิธีที่น่าเชื่อถือที่สุดในการได้รับระยะทางตามที่คุณคาดหวัง
วิธีเลือกตามลำดับความสำคัญของคุณ
การเลือกระหว่างมอเตอร์ดุมและมอเตอร์ขับเคลื่อนกลางท้ายที่สุดจะขึ้นอยู่กับภูมิประเทศที่คุณขี่บ่อยที่สุด และระยะสูงสุดที่คุณให้ความสำคัญ เทียบกับค่าใช้จ่ายล่วงหน้าและความเรียบง่าย
- หากการเดินทางหรือเส้นทางปกติของคุณราบเรียบและคาดเดาได้ มอเตอร์ไฟฟ้าแบบดุมล้อสามารถให้ระยะทางที่ใกล้เคียงกันในราคาที่ต่ำกว่า
- หากการขี่ของคุณเป็นประจำประกอบด้วยเนินเขา ภูเขา หรือภูมิประเทศแบบผสม มอเตอร์ขับเคลื่อนกลางโดยทั่วไปจะขยายระยะของคุณอย่างมีนัยสำคัญ และลดความเครียดของแบตเตอรี่ในการปีน
- หากการลดน้ำหนักโดยรวมของจักรยานเป็นเรื่องสำคัญ ให้พิจารณาระบบขับเคลื่อนตรงกลาง ซึ่งเป็นเรื่องธรรมดามากกว่า ebikes น้ำหนักเบา ออกแบบมาสำหรับการขับขี่ทางไกลหรือสมรรถนะสูง
- หากการบำรุงรักษาต่ำและการซ่อมธรรมดาเป็นสิ่งสำคัญที่สุด ระบบมอเตอร์ดุมอาจเหมาะกับความต้องการของคุณมากกว่า โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับผู้ขี่ทั่วไปหรือไม่บ่อยนัก
- หากคุณบรรทุกสิ่งของหรือนั่งรถร่วมกับผู้โดยสารบ่อยครั้ง ให้พิจารณาใช้มอเตอร์ขับเคลื่อนกลางที่จับคู่กับความจุของแบตเตอรี่ที่มากขึ้นเพื่อชดเชยผลกระทบของน้ำหนักที่เพิ่มขึ้นต่อระยะทาง
อันตราย
อย่าพึ่งพาตัวเลขช่วงถนนเรียบเพียงเส้นเดียวในการวางแผนเส้นทางที่มีการเปลี่ยนแปลงระดับความสูงอย่างแท้จริง เพราะการปีนที่ไม่เพียงพออาจทำให้คุณติดค้างได้
ในทางปฏิบัติ ไม่มีมอเตอร์ประเภทใดที่เหนือกว่าในระดับสากล — ตัวเลือกที่เหมาะสมขึ้นอยู่กับการจับคู่จุดแข็งของระบบกับสภาพการขับขี่จริงของคุณ ผู้ขับขี่ที่ให้ความสำคัญกับความสามารถในการปีนเขา ประสิทธิภาพบนภูมิประเทศที่หลากหลาย และน้ำหนักรวมของจักรยานที่ต่ำกว่า มักจะหันไปหามอเตอร์ขับเคลื่อนกลาง ในขณะที่ผู้ที่ต้องการการตั้งค่าที่เรียบง่ายกว่าและราคาไม่แพงกว่าสำหรับเส้นทางการเดินทางแบบเรียบๆ มักจะพบว่ามอเตอร์ดุมมีเพียงพออย่างสมบูรณ์แบบ การทดสอบจักรยานภายใต้สภาวะที่คล้ายกับเส้นทางประจำวันของคุณยังคงเป็นวิธีที่น่าเชื่อถือที่สุดในการประมาณระยะทางที่คุณจะได้สัมผัสจริง
นอกจากนี้ ยังควรพิจารณาว่านิสัยการขี่ของคุณอาจเปลี่ยนแปลงไปอย่างไรเมื่อเวลาผ่านไป ผู้ขับขี่ที่เริ่มออกเดินทางบนถนนเรียบอาจต้องการสำรวจเส้นทางบนเนินเขาหรือขี่ในช่วงสุดสัปดาห์ที่ยาวนานขึ้น ในกรณีนี้ ระยะที่ขยายและประสิทธิภาพการไต่ขึ้นของมอเตอร์ขับเคลื่อนกลางอาจพิสูจน์ได้ว่ามีคุณค่าในระยะยาวมากกว่าการประหยัดต้นทุนเริ่มแรกของระบบมอเตอร์ดุม ในทางกลับกัน ผู้ขับขี่ที่ต้องการเพียงการเดินทางระยะสั้นๆ ไปทำงานหรือทำธุระอาจพบว่าฮับมอเตอร์ครอบคลุมความต้องการได้อย่างสะดวกสบายโดยไม่ต้องดันแบตเตอรี่จนใกล้ขีดจำกัด
ท้ายที่สุดแล้ว การเปรียบเทียบตัวเลขช่วงที่โฆษณาไว้เคียงข้างกันเป็นเพียงจุดเริ่มต้นเท่านั้น เนื่องจากระยะในโลกแห่งความเป็นจริงขึ้นอยู่กับภูมิประเทศ น้ำหนักของผู้ขับขี่ ระดับการช่วยเหลือ และแม้แต่สภาพอากาศเป็นอย่างมาก วิธีที่ดีที่สุดคือถือว่าการประมาณการของผู้ผลิตเป็นเพียงเพดานมากกว่าการรับประกัน การขอข้อมูลระยะที่ทดสอบภายใต้สภาวะที่ใกล้เคียงกับของคุณเอง เช่น การเดินทางบนเนินเขา น้ำหนักบรรทุกสินค้า หรือการขี่ในสภาพอากาศหนาวเย็น จะทำให้คุณเห็นภาพสิ่งที่คาดหวังได้แม่นยำมากกว่าตัวเลขทางเรียบเพียงเส้นเดียว

