電動機車規格、性能之探究

林炳明

2000.4

710492@itri.org.tw

工業技術研究院機械工業研究所

新竹縣竹東鎮中興路四段195號58館

   行政院環保署補助新購電動機器腳踏車多年，「執行要點」為國內電動機車製造廠研發推出新產品的重要依循規範之一。電動機車市場，在中央及地方機關大力推動下，亦逐漸熱絡，但畢竟電動機車仍屬新產品，必須讓消費者瞭解其與傳統引擎機車相異之處，才能物盡其用，發揮所長，消費者瞭解被補助購買的內涵，才能進一步監督製造廠做好品質管理，形成良性循環，促進市場蓬勃競爭，淘汰劣質產品。本文即就執行要點中補助項目規定包括基本規格及配備項目之內涵、實質意義及測試方法作一淺顯解說。

1. 前言

2. 基本規格

3. 配備項目  -- 動力系統    電池種類    電池管理系統 

4. 現有市售車型介紹

1. 前言

行政院環保署補助新購電動機器腳踏車執行要點初於84年9月公告第一版，每車補助5000元起，歷經86年12月，87年5月、9月、12月，88年12月多次修訂公告，除積極鼓勵製造廠投入，消費者購買外，也為應付更多不同車型上市的規格要求，趨於嚴謹完整，一般民眾也由對電動機車不了解而到如今普遍有所認知。執行要點與製造廠、消費者最有關係的莫過於「補助金額表」了，因為補助金額表決定車價，影響製造廠車型研發的方向，然而消費者購車時，隱藏在補助款，性能數據後的真義，卻較少探究，若製造廠或經銷商斷章取義、誇大不實，或不積極對消費者做說明，常常造成誤解或過度期望，使電動機車的推廣反而受到負面效果，令人扼腕。站在第一線的地方政府及推廣單位，若能對電動機車規格及性能有較深入的解讀，所謂「講清楚，說明白」，推廣工作應該更能務實有力，消費者越瞭解產品，越能對製造廠形成監督，促進優勝劣敗。以下便對補助金額表所載內容作一探究。

2. 基本規格

2.1符合交通部輕型機器腳踏車標準

交通部路政司對輕型機器腳踏車標準的規定僅在馬力上區分，馬力值則逕由製造廠提供的數值認定，目前規定電動機車馬達及控制器最大輸出馬力在5hp以下者，歸類為輕型機車，在5.1hp以上者，歸類為重型機車，重型機車騎士駕照需要路考，目前市售電動機車都登記為輕型機車。環保署則以無法於30秒內加速至50km/h之機車歸類為乙類機車，採用不同的行車型態量測油耗污染，由於製造廠競相在馬力上比高下，乙類機車已無法滿足消費者需求，目前市售引擎機車全部為甲類機車，部份電動機車為延長續航距離，極速達不到50km/h，市場區隔上自然略受限制。電動機車較被交通部關切的是安全問題，有關電動機車安全要求由經濟部標準檢驗局研訂中準備納入CNS，一旦公告而國內又有認證能力時，交通部可能將其做為電動機車車型審查的標準。

　

2.2 最高車速：平坦路面每小時40公里以上

根據對國人使用機車習慣調查（中華徵信所）（表1），50km/h的車速可以滿足56%民眾的需求，然而對現有電動機車擁有者使用習慣調查，受限於電動機車性能，97%平常騎車速度在50km/h以下（衛適密）（表2），電動機車所載電池容量有限，提高車速會縮短續航距離，車速過低，在繁亂的都會交通裡反而有危險的顧慮，因此製造廠必須在車速與續航力間取得平衡點，以獲取最大補助額度及滿足不同消費區隔需求。最高車速需與續航力相提並論，否則可能都誇大不實。有的車型利用切換方式改變極速高低，沒必要時儘量保持溫和的速度騎乘。

最高車速（極速）是測試車經過充分暖機後在平坦路面或車體動力計上測得，一部電動機車充飽電後，初始極速稍低，待各部機件暖機後，極速升至最高，而後隨電池電量逐漸流失，電壓下降，極速逐漸變低，至電池放完電時，極速可能降至80%以下，視電池種類及其管理系統而異。

另外，碼表顯示的車速往往已灌水10~30%，真正的車速需要依賴準確的儀器測得。

　

2.3 爬坡性能：8度坡每小時達10公里以上

一般市區道路最大坡度約5~6⁰，地下停車場至地面最多12⁰，故宮至陽明山花鐘最大坡度8~9⁰，10km/h是保持穩定騎車的最低車速，因此8⁰坡每小時達10公里以上為電動機車基本需求。加速性能與爬坡性能有直接關係，都需要電池輸出最大電流，因此也需適當的與續航力取得平衡，旅次中經常的加減速或爬坡會嚴重縮短續航距離。電池容量降低時可輸出最大電流亦隨之降低，加速及爬坡性能都受影響，跟引擎機車性能與油量多寡無關迥異。製造廠提供的規格通常是電池充飽狀況下的性能，這項規格同樣是測試車經充分暖機後在車體動力計上測得。

　

2.4 電能效率：平坦路面30公里/小時，耗電率27瓦小時/公里以下

電動機車除了環保效益外，也有節能的好處，因此作基本限制，乃在避免電動機車效率不佳，反而更加耗用能源。以電動機車27瓦小時/公里的耗電率計，相對於引擎機車每公升汽油在定速30km/h下可跑65公里時，仍較節省原始能源消耗40%。以電動機車走走停停的市區耗電率35瓦小時/公里計，相對於引擎機車每公升汽油可跑40公里時，則節省原始能源消耗近50%。（表3）

以目前市售電動機車的效率估算，充一度電（1kWh）約可跑20公里，相當約一塊錢電費可跑8公里，而計程車一塊錢只跑20公尺（以1.5公里起跳70元估算），引擎機車一塊錢跑2公里，就日常消耗而言，騎電動機車不可不謂非常省錢。

　

2.5 電池能量：3小時率放電，1千瓦小時以上

承載電池能量，目的在規範電動機車基本續航能力，根據對國人使用機車習慣調查（中華徵信所），68%消費者每天騎乘距離在25公里以下（表1），承載1千瓦小時（1kWh）電池的電動機車已可滿足這項需求，然而可能基於以下原因，仍會讓部份消費者覺得不足：

• 單趟旅次經常超過10公里，只能在辦公處所或在家充電者，且偶而需要額外的騎車旅次者

• 有的電動機車電量表指示不準，讓騎乘者無法把握是否可以安然抵達充電處所

• 電池會老化，續航能力會逐漸降低

有的製造商安裝較大能量的電池，提高續航力，卻加大車重，影響駕控性及移動方便性，如果沒有配合提高能量使用效率，徒然適得其反。

3. 配備項目

除達到基本規格外，環保署鼓勵製造廠生產能滿足更多消費者需求的電動機車，即對可靠性較高，續航力較好，電池壽命較長，充電時間較短的產品，給予較高的補助購買金額，也基於較好的產品，可能需要投入更多研發，零件成本較高，因此在配備馬達、電池種類及車上充電器依不同等級，給予不同金額的補助。

3.1 動力系統

依實用性考量，電動機車多採永久磁鐵馬達，「有刷式」馬達逕行切換電池電壓相位，控制簡單，因此較便宜，但碳刷需定期保養，碳刷摩擦的損失及轉子繞線不易散熱的先天問題，使其效率較低且不能長時間高負荷運轉。「無刷式」馬達繞線在外圈，散熱較易，因此同樣馬力下，可利用較高磁通密度的磁鐵而做得較小，也因為沒有碳刷，幾乎完全不需保養，可靠度高，壽命也較長，但得靠電晶體切換電壓相位，控制複雜，馬達與控制器成本約需「有刷式」的兩倍以上，因此環保署給予較優厚的補助。

3.2 電池種類

電池是電動機車中最具爭議性的零件，源於其不易客觀規範，驗證時間很長，生產品質難以均一，性能受管理系統影響，騎乘者有不同的使用習慣，且經常有新產品發表，以致於宣稱的數據往往莫衷一是。

一般而言，要獲得較長續航距離需要：（1）承載較大電池能量，（2）提高整車效率，（3）適當的性能匹配，（4）妥善的電池管理；而欲延長電池壽命，則繫於：（1）電池本質特性，（2）電池組品質均勻，（3）妥善的電池管理（充電放電管理），（4）定期檢查保養等等，在在需要優質電池、品質管理及完善的電池使用環境，因此有必要對較長續航距離，使用較長壽命電池之電動機車施以較優厚補助。

3.2.1 鉛酸電池

加水式鉛酸電池雖然較便宜，但機車傾倒時有漏液之虞，充電時溢出氫氣及酸味，腐蝕性高，且需經常加水，過去使用困擾頻繁，已逐漸被捨棄，故不鼓勵使用。

3.2.2 變速行駛續航距離

同一部電動機車，因騎乘者，路況，天候不同，續航距離會隨著變異，因此環保署採用固定的模擬市區變速行車型態（圖1），在控制的實驗室環境下測試電動機車續航距離。一般而言，測試數據可與實際騎乘里程相當接近，但若採用較低極速測試續航距離，或未妥善於電池電壓降低至某種程度時限制使用者進一步騎乘，都會使實際續航能力與宣傳的測試值有所差異，這種現象雖也普遍存在於引擎機車的耗油率及馬力值，但電動機車續航能力攸關消費者權益及騎乘安全，就不能等閒視之了。

目前環保署分40、50、60公里續航距離三等級補助，乃電池新裝於電動機車狀況下測得，隨著電池老化，續航距離會逐漸縮短，並非所有消費者都能瞭解這點。有的車型在規格表上以「定速」續航距離載列，也常常造成消費者的誤判，一般變速續航距離為定速續航距離的60%，製造商實有必要對消費者盡告知的義務。

另外最重要的一點是如何判斷電池電量，讓騎者容易估算允許騎乘距離，快沒電時，能適時警告騎乘者。目前市售車型雖然都裝有電量表，但大都不準確，甚至隨著機車加減速上下跳動，令人無所適從，騎者難以建立信心。有的車型在電池快沒電時，仍任令騎者繼續使用，致電池過放電，折損壽命甚大，完善的放電管理，應該在電池電量所剩不多時，便開始自動限制馬達輸出，一方面低速下可行駛較長距離，一方面有警示作用。

3.2.3 模擬行程循環壽命

電池循環壽命測試耗日費時，若直接裝於車上派專人輪班騎乘，雖較接近實際狀況，但測試條件包括人為、天候、負載等皆難以一致，且有安全顧慮，有的製造廠採用這種方式驗證電池壽命。

其他製造廠則採用模擬市區騎乘負載，直接在實驗室內對電池進行充放電的驗證方式，可減少人為及天候的差異性，重複性較高，能24小時不間斷進行，安全性高較有效率。但是如何讓實驗室測得結果與實際使用壽命相符合仍有如下問題難以克服：（1）消費者每次騎乘放電深度不同，（2）消費者每次充電時機不同，（3）製造廠在電池組配的品管有待加強，（4）實際騎乘環境條件惡劣許多。因此，模擬行程循環壽命，只是對電池壽命的評估指標，並非絕對的規格。

電池壽命終了，在技術上是以電池容量剩下原有容量的60%為準，亦即新電池續航距離40公里的車子在累積4000公里里程後，只能騎24公里。不同騎乘模式的消費者會對電池壽命有不同的看法，經常單趟里程較遠者會較對電池老化敏感，相反的，每次只騎幾公里的消費者就不敏感了。

3.3 電池管理系統

電池管理部份目前環保署僅對充電器的充電能力及充電器效率進行兩等級補助，除了鼓勵製造讓消費者能在較短時間充飽電的充電器外，也要求其滿足基本的節能效果。

4. 現有市售車型介紹

目前共有六家製造廠推出產品獲得環保署補助核可，其補助金額項目如下表所示。

(註: 最新獲補助金額已更改 ->請看"電動機車補助價格比較")

表 1：國人使用機車習慣調查（384人）

*依交通部統計處調查台灣地區機車使用狀況50cc以下機車每天平均行駛里程數85%低於15公里

資料來源：中華徵信所-電動機車消費者問卷調查

表 2：現有電動機車擁有者使用習慣調查（244人)

資料來源：衛適密-民眾購買電動機車使用情形問卷調查

表3 由動力系統效率推導至原始能源效率