Gogoro S 給許多人上了一課-"扭矩"和"輪上扭矩"

其實不完全是這樣的

當然輪上扭力越大,出力越大,但不代表加速越快

這牽涉到很多原因

很簡單的一個概念,目前GGR-s的減速比是7.5,如果我們發狠一點,減速比加大十倍,理論上輪上扭力就大十倍

假設不會孤輪(裝加速賽那種後導輪?),然後輪胎抓地力也夠,加速能力會是十倍嗎? 並不會

這可以分成兩個角度來看

一是瞬間的加速能力,一是平均加速能力,譬如這樣搞,可以很直觀判斷極速大概連30都不到,所以就不用考慮0-50的加速時間了(跑不到啊)。 但0-30這段的加速力會是原本的十倍嗎? 其實並不會

這跟馬達的轉速揚升限制有關,減速比加十倍,排除摩擦力的話,我敢說載重能力(機構撐得住的話)可以是十倍

但加速力不會是十倍

這裡有一個基本的物理公式

τ=Iα

τ: 力矩
I : 轉動慣量
α: 角加速度

這是從牛頓第二運動定律衍生而來(F=mA),由描述直線加速度延伸至描述角加速度

所以可以看得到,限制車身加速度的,不單只是輸出力矩有多大,還會受到旋轉物件的轉動慣量所影響

同時F=mA依然存在,所以輪上扭力乘上輪半徑(切線方向的力),與負載質量的關係。這兩個條件會同時限制這台車能達到的最大加速度 ( 當然最後要把摩擦力扣掉)

其實如果換個角度來看的話,評估加速能力還是要以功率為準(馬力)

但要將加速時的馬力曲線對時間做積分得到總輸出能量(因為馬力輸出是隨著轉速不同而不同的)

如果用比較簡單的角度來看

車身加速的過程,可以視為引擎對車身作功,而作功的結果是車身的動能增加

所以由引擎輸出的功,即可換得車身得到的動能(Ek),而動能又能換成速度(0.5mv^2),對時間做微分即得功率跟加速度


當然我不是說GGR-S的加速不會比較快,而是這個減速比要放多少,是有其背景意義的。

一直糾結在車身加速是靠輪上推力(由輪上扭矩X輪徑得來),會忽略掉一個重點

譬如你能推10KGF的力,推一個10KG的物體,不考慮摩擦力可以得到10m/s^2的加速度

問題是當你自己有沒有辦法用這樣的加速度前進? 如果沒辦法的話,你一把物體推出去,物體以10m/s^2的加速度出去,你沒辦法追上物體,下一秒你就無法再以相同的推力對物體施力,物體的加速度就降了

所以綜合評估轉動慣量跟負載質量後的結果才能知道真正的加速能力

而比較簡單的角度是直接用功來看,而評估作功的方式就是以功率(馬力)對時間做積分即得,會簡單很多


yvtc75 wrote:
嗯其實有在開手排車...(恕刪)
雖然馬達轉速0開始就是最大扭矩,但是驅動器的動力輸出曲線斜率才是影響馬達動力輸出的關鍵,因為當動力輸出大於輪胎磨擦力,就會發生打滑,而動力輸出太過迅速劇烈,甚至可能會"蓋棉被"(車頭揚起並往後翻車),所以為了安全,控制器本身要進行限制,即使偵測到駕駛者已經把加速握把全開100%,仍會用加速曲線斜率限制動力輸出,以避免造成操控上的危險,而且適當的加速曲線斜率也有助於降低電池、控制器、馬達的瞬間電流值,對於延長行駛里程及使用壽命有幫助

另一個迷思,扭力很大加速應該很好,但為何0-50km/h以及極速仍不夠快?因為減速比雖可以放大扭力,但也會降低傳動至輪胎的轉速,扭力放大多少倍,轉速就下降多少倍

例如GOGORO S的扭力是27/202NM(馬達/輪上),減速比為7.48,也就是說馬達轉速是輪胎轉速的7.48倍,GOGORO S的最大9.65匹馬力出現在5000RPM,也就是說輪胎此時轉速為668RPM,GOGORO S的後輪為110/60-12,胎寬110mm,扁平比60,直徑12吋(輪框安裝處),也就是輪胎直徑為66+66+304.8=436.8mm=43.68cm,輪胎周長為43.68*3.1415=137.22cm,輪胎以668RPM速度旋轉時,車輛每分鐘會前進173.22*668=91662.96cm=916.62m,每分鐘前進916公尺,也就是說前進速度超過時速55公里(916*60=54960m/h=54.96km/h)後,馬達就已經達到最大馬力輸出轉速,而最大扭力202NM只有在馬達0-2250RPM間輸出,此時輪胎轉速為300RPM,也就是GOGORO在時速24.7km/h前才有最大扭力輸出,因為超過2250轉後扭力會下降,所以讓0-50km/h的表現為3.7秒,而安全最大極速95km/h,表示馬達最終轉速會落在8630RPM,5000轉後馬力也會下降,使後段加速表現更差,除非縮小減速比,才能讓加速與極速得到較好的平衡,但是GOGORO馬達體積小,轉子慣性慣量也較小,仍需要一定的減速比來放大,才能應付車輛行走/加速所需的總慣性慣量,也可以避免馬達長時間運作在安全臨界值外造成壽命縮短

港都狼仔 wrote:
雖然馬達轉速0開始...(恕刪)


設計自排裝置弄個4AT
無窮迴圈的大學生 wrote:
設計自排裝置弄個4AT...(恕刪)


若要可變減速比,裝個CVT也是可以,但只要有傳動,就要考慮傳動效率問題,傳動過程中會損失動力,可用馬力/扭力也會受影響

港都狼仔 wrote:
若要可變減速比,裝...(恕刪)
搭載名流100的三速行星齒輪應該不錯
kgame carter wrote:
搭載名流100的三速...(恕刪)

名流三檔是有頓挫感的,不過動力傳遞的確不錯
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