深度循環充電與騎乘實驗

本實驗利用太陽能電池模組搭配自製充電電路對深度放電之鉛酸電池進行充 電，並紀錄長時間充電過程相關參數之變化，充電之相關實驗設備如下：

分流器：用以量測電流值。分流器即能承受大電流之低阻抗精密電阻，運用歐姆

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自行車碼表：用以量測電動腳踏車之騎乘距離、騎乘時間，本研究使用Echowell 公司生產之Bri-3 碼表，如圖 5.13 所示。

T 型熱電偶：用以量測騎乘實驗當天之大氣溫度變化。

HR1300 紀錄器：一台紀錄熱電偶傳回之大氣溫度數據，另一台則用以量測鉛酸電 池之開路電壓。

騎乘電動腳踏車前先啟動HR1300 紀錄大氣溫度變化，取樣頻率為每十分鐘一 次，接著量測騎乘前鉛酸電池之開路電壓，之後便開始騎乘實驗。本實驗於台大

校園內進行，騎乘員與電動自行車之質量和將近120kg，啟動電動腳踏車開關後踩 動踏板產生初始速度以啟動馬達，待馬達產生動力便停止踩踏並轉動電門轉把使 馬達成為唯一動力輸出並增加行駛速度，當達到適當速度後便固定電門轉把一段 時間以啟動定速模式，待定速模式啟動後即放開電門轉把，此時馬達輸出固定，

電動腳踏車在平坦路面上作等速度行駛。本實驗力求騎乘過程中能維持等速度行 駛，但校園內人車往來較多，因此難免遇到減速之情形。由於電動腳踏車在電力 充足時續航力可超過60km，必須分數次進行騎乘，每次設定一期程距離，該距離 可為15km 或 10km，視電量而定，待騎乘該設定距離後便關閉電源並紀錄行駛距 離與行駛時間，接著將鉛酸電池靜置至少1 小時後紀錄其開路電壓，隨後進行下 一次騎乘。當鉛酸電池開路電壓偏低，下次騎乘實驗便騎乘電動腳踏車至電量不 足，馬達不再提供動力為止。本實驗之結果如表5.1 與圖 5.14 及 5.15 所示，其中 表5.1 之開路電壓 34.31V 為 7 月 11 日充電前所量測。

經過前一日之充電，電動腳踏車之續航力達到62.54km，根據圖 5.1 假設充電 後之鉛酸電池回復至90%之電量狀態，即剩餘 13.5Ah 之電量，並假設騎乘過程電 池電壓維持固定且鉛酸電池所有剩餘電能完全轉換成動能，利用表3.1 空氣密度以 外之參數並假設空氣密度為1.16kg/m³，代入3.8 式與 3.9 式即可計算電動腳踏車在 17.4km/h 之行駛速度下，其續航力約為 58.2km，與實際值接近，然而以充入之電 能1542kJ 來計算，其續航力僅 51.3km，推測此差異與騎乘之環境溫度有關，電池 在高溫環境下放電反應效率較高，因此可輸出更多電能。而藉由圖5.14 可發現在 等速度騎乘狀態下，騎乘距離與鉛酸電池開路電壓約略為線性關係，因此騎乘距 離與電池電量亦為線性關係，而後段開路電壓下降較快，推測與負載電壓快速下 降有關，如圖4.3 所示，電池之負載電壓在低電量時快速下降，而電動腳踏車在等 速度行駛下消耗功率固定，因此藉由3.7 式可得知電池輸出電流增加，進而加速電 量消耗，並使得電池開路電壓快速下降。

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