電動自転車の主要部品に関する基礎知識

（1）モーター

モーターは電動自転車の重要な部品です。

電動自転車が持つ限られたエネルギーと、全天候型車両であることから、モーターは比較的過酷な環境に耐え、高い信頼性が求められます。

モーターはブラシ付きモーターとブラシレスモーターに分けられます。ブラシ付きモーターは従来の製品で、安定した性能を持ちます。電動自転車には優先的に選ばれるべきモーターです。ブラシレスモーターは新製品で、寿命性能はブラシ付きモーターより優れています。しかし、制御回路がより複雑で、部品の経年スクリーニングがより厳格です。モーター自体は長寿命ですが、制御回路が故障しやすいです。そのため、ブラシレスモーターを選ぶ際には、厳格な信頼性試験を通過させて品質を保証する必要があります。

モーターは出力伝達方式により、ホイールタイプ、ミドルタイプ、フリクションタイプに分けられます。

ホイールタイプは構造がシンプルで外観が良いですが、モーターシャフトに負荷がかかり、モーターへの要求が高いです。このタイプのモーターは電動自転車に適しています。

ミドルタイプは構造がより複雑ですが、モーターシャフトへの負荷が小さく、モーターへのダメージが少ないため、電動自転車でもこのモーターを選べます。

フリクションタイプは構造がシンプルですが、タイヤへのダメージが大きく、雨の日にはホイールが滑りやすくなります。電動自転車ではこのモーターは慎重に選ぶべきです。

モーターは動作速度により、低速・長距離用の直接駆動モーターと高速モーターの減速タイプに分けられます。前者はギアボックスが不要なため、騒音が低く、構造がシンプルで信頼性が高いです。しかし、後者より重くなります。ホイールタイプは低速直接駆動を採用すべきで、ミドルタイプは一般的に高速モーターの減速タイプです。

モーターには多くの種類がありますが、主流としては、現在市場に出回っている電動自転車は、希土類永久磁石ブラシ付きモーター、希土類永久磁石ブラシレスDCモーター、および希土類永久磁石ブラシレスDCモーターに分類できます。

実際の生産過程では、ブラシ付き歯付きDCモーターは高速モーターであるため、ギアの歯が非常に小さく摩耗しやすいですが、パワーが大きく、登坂能力が強いです。ブラシレスDCモーターは、2〜3年ごとにカーボンブラシを交換する手間が省けます。しかし、ブラシレスモーターの制御過程では、非常に高い精度が要求されます。また、ブラシレスモーターコントローラーのコストが高くなります。比較すると、ブラシ付きDCモーターはカーボンブラシの交換が必要ですが、交換は非常に簡単です。さらに、モーター制御が比較的シンプルで、モーターはスムーズに動作し、安全係数が高いです。

（2）バッテリー

電動自転車は化学電源で駆動されます。現在、電動車両は主に密閉型メンテナンスフリーの鉛蓄電池が主流です。バッテリーは電気機器の発展に伴って変化しています。現在では、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池、ナトリウム塩化ニッケル電池、プロトン交換膜燃料電池などがあります。現在、燃料電池や空気アルミニウム電池の開発は徐々に進んでいます。

 

 

 

ナノテクノロジーは新世紀のホットトピックになるでしょう。銭学森は1991年に次のように予測しました：「ナノメートル以下の構造は、科学技術発展の次の段階の焦点となり、技術革命となり、それによって21世紀のもう一つの産業革命となるでしょう。ナノ粒子をバッテリーの陽極および陰極材料として使用することが可能です。ナノ材料をバッテリーに使用すれば、バッテリーの性能は新たなレベルに達する可能性があります。車両電源における燃料電池の実用化は、今世紀初頭の目標となるでしょうが、最もクリーンな燃料は水素です。しかし、水素には貯蔵の問題があります。

（3）充電器

電動車両で広く使用されている鉛蓄電池の場合、充電器は最も初期に変圧器式充電器が使用されていました。しかし、変圧器式充電器はサイズが大きく、扱いにくく、コストが低く、充電効率が低いため、現在ではほとんど使用されていません。現在は電子式充電器が広く使用されています。充電器の入力交流電圧は約200Vで、出力端はバッテリーに接続され、その充電方式は以下の通りです：

まず、間欠放電と大電流パルス充電による補償。次に、定電流・定電圧のフロート充電により、バッテリーを充電状態に保ち、安定した電圧と電流を供給します。充電器には出力短絡保護、出力過電圧保護、過電流保護、および過充電保護機能があり、バッテリーの寿命を保証します。

最近の急速充電技術の発展により、従来の鉛蓄電池の急速充電性能が低いという概念が変わりました。実験結果によると、ほとんどのバルブ制御式鉛蓄電池は急速充電に耐えられ、合理的な急速充電は無害であるだけでなく、バッテリー寿命の延長に有益です。

しかし、リチウムイオンバッテリーは隠れたバッテリーとして防水性、長寿命を持ち、一般の人々にとって最良の選択と言えるでしょう。

 

 

 

 

 

 

（4）コントローラー

ブラシレスモーターには複雑なコントローラーが必要です。現在、市場に出回っている電動自転車のほとんどはブラシ付きモーターを使用しており、その制御システムは比較的シンプルです。当初は、リレー制御を使用して始動機能を実現できました。人々の電動自転車への要求が高まるにつれ、現在では一般的に電子コントローラー、さらにはデジタルコントローラーが採用されています。コントローラーは速度制御ハンドルと連携して、モーター速度、電流、モーター端子電圧、低電圧、およびモーター速度を制御できます。コントローラーは電流制御出力を行い、必要な電力を生成してモーターを焼損させません。

ガバナーハンドルには、ホール素子タイプ、新型電子タイプ、ポテンショメータタイプの3つの形式があります。現在、新型電子技術が最も成熟しており、信頼性が高く、最も広く使用されています。現在、パルス幅ガバナーが広く使用されています。電動自転車の全デジタルコントローラーの開発成功により、電動自転車はデジタルハイテク分野への第一歩を踏み出し、電動自転車のより広い市場を開拓することになるでしょう。