วิธีคำนวณความสามารถในการปีน: ความสัมพันธ์ระหว่างแรงบิด น้ำหนักรวม และความชัน และเหตุใดรถสามล้อจึงต้องใช้

1. สร้างแบบจำลองทางกายภาพที่ถูกต้องก่อน

ความสามารถในการปีนเขาโดยพื้นฐานแล้วไม่ใช่คำถามของ "กำลังเท่าใด" แต่เป็น "แรงฉุดเพียงพอหรือไม่". ที่ความเร็วคงที่บนทางลาด ความต้องการแรงฉุดเท่ากับแรงต้านทางลาดบวกกับแรงต้านการกลิ้ง (แรงต้านอากาศน้อยมากที่ความเร็วต่ำ):

F(N) = m × g × sinθ + m × g × cosθ × f

โดยที่ m คือมวลรวมรวมถึงยานพาหนะและผู้โดยสาร (กก.), g = 9.8, θ คือมุมทางลาด และ f คือสัมประสิทธิ์แรงต้านการกลิ้ง (ประมาณ 0.015–0.03 สำหรับยางลมบนพื้นผิวแข็ง).

การปฏิบัติทางวิศวกรรมแสดงทางลาดเป็นเปอร์เซ็นต์: ทางลาด 10% ≈ 5.71°, 20% ≈ 11.31°.

2. ตัวอย่างที่คำนวณใหม่ได้

รถสามล้อเพื่อการพักผ่อนหย่อนใจน้ำหนักรวม 250 กก. ปีนทางลาด 10%:

F = 250 × 9.8 × sin(5.71°) + 250 × 9.8 × cos(5.71°) × 0.02 ≈ 244N + 48.8N ≈293N

ที่ความเร็วในการปีน 6 กม./ชม. (1.67 ม./วินาที) กำลังที่ต้องการที่ล้อ:

P = 293N × 1.67 m/s ≈489W

เมื่อพิจารณาประสิทธิภาพมอเตอร์ 85% และประสิทธิภาพคอนโทรลเลอร์ 96% ด้านแบตเตอรี่ต้องการประมาณ600W. ซึ่งหมายความว่าหน่วยที่ให้คะแนน 500W อยู่แล้วที่ — หรือเกิน — โหลดเต็ม บนทางลาด 10% ที่ 6 กม./ชม. และในทางปฏิบัติจะช้าลงเหลือ 4–5 กม./ชม. นี่อธิบายถึงข้อเสนอแนะทั่วไปว่า "ให้คะแนน 800W แต่ไม่สามารถปีนทางลาดของชุมชนได้".

3. ทำไมมอเตอร์ฮับจึงมีปัญหาบนทางลาด: ปัญหาการคูณแรงบิด

มอเตอร์ฮับขับเคลื่อนล้อโดยตรงโดยไม่มีเกียร์ทด ดังนั้นแรงบิดล้อทั้งหมดต้องมาจากมอเตอร์:

แรงบิดล้อ T = F × r (r คือรัศมีล้อ โดยทั่วไปคือ 0.25 ม.)

ในตัวอย่างข้างต้น: T = 293 × 0.25 ≈73Nm.

มอเตอร์ฮับแบบขับตรงส่วนใหญ่มีแรงบิดสูงสุดในช่วง 20–40Nm และสามารถปีนได้โดยอาศัยการโอเวอร์โหลดระยะสั้นส่งผลให้เกิดความร้อนสูง ประสิทธิภาพลดลง และอายุการใช้งานสั้นลง นี่คือเหตุผลทางเทคนิคที่ทำให้ "ดีบนพื้นราบ ร้อนเกินไปและช้าลงบนทางลาดใดๆ".

มอเตอร์แบบ Mid-drive หรือโซลูชันแบบมีเกียร์จะคูณแรงบิดผ่านอัตราทดเกียร์ ทำให้มอเตอร์ตัวเดียวกันสามารถส่งแรงบิดล้อได้หลายเท่า — แต่มีโครงสร้างที่ซับซ้อนกว่าและมีราคาสูงกว่า รถสามล้อใช้โซลูชันที่แตกต่างกัน.

4. ทำไมรถสามล้อจึงต้องใช้เพลาหลังแบบ Differential

หากมอเตอร์ฮับอิสระสองตัวติดตั้งโดยตรงกับล้อหลังสองล้อของรถสามล้อ ล้อจะต้องเดินทางเป็นรัศมีที่แตกต่างกันในการเลี้ยว (ล้อด้านนอกจะครอบคลุมเส้นทางที่ยาวกว่า) หากไม่มี Differential:

• ล้อด้านในจะถูกบังคับให้ลื่นไถลหรือลาก ทำให้เกิดยางสึกหรออย่างรวดเร็ว;
• แรงต้านการบังคับเลี้ยวเพิ่มขึ้นและการเลี้ยวด้วยความเร็วต่ำจะแข็งขึ้น;
• การเอียงของตัวรถแย่ลงในการเลี้ยว ลดเสถียรภาพ.

ADifferential เชิงกลช่วยให้ล้อทั้งสองหมุนด้วยความเร็วที่แตกต่างกันในขณะที่กระจายแรงบิดมอเตอร์ระหว่างล้อ ดังนั้นสถาปัตยกรรมที่ถูกต้องสำหรับรถสามล้อเพื่อการพักผ่อนหย่อนใจและยานพาหนะชมวิวคือ "มอเตอร์เดี่ยว + เพลาหลังแบบ Differential" ไม่ใช่ "มอเตอร์ฮับคู่". สิ่งนี้มักถูกมองข้ามในการเลือก แต่มีผลโดยตรงต่อความทนทานและความปลอดภัยในการเข้าโค้ง.

5. ตัวแปรอื่นๆ ที่ส่งผลต่อการปีนเขา

1. น้ำหนักรวม: ผู้โดยสาร น้ำหนักบรรทุกในกระบะสินค้า หลังคา และแบตเตอรี่ ทั้งหมดนับรวม; 250 กก. เทียบกับ 400 กก. หมายถึงความต้องการที่เพิ่มขึ้น 60% ที่ทางลาดเดียวกัน;
2. ยาง: ลมยางอ่อนและการสึกหรอของดอกยางเพิ่มแรงต้านการกลิ้ง;
3. ขีดจำกัดกระแสของคอนโทรลเลอร์: ขีดจำกัดกระแสเป็นตัวกำหนดแรงบิดที่ส่งออกได้จริง; กำลังที่ระบุเพียงอย่างเดียวไม่ได้สะท้อนสิ่งนี้อย่างเต็มที่;
4. อุณหภูมิ: มอเตอร์และคอนโทรลเลอร์จะลดประสิทธิภาพลงที่อุณหภูมิสูง ทำให้ความสามารถในการปีนเขาลดลงอีก;
5. แพลตฟอร์มแรงดันแบตเตอรี่: เมื่อแรงดันไฟฟ้าลดลงเมื่อประจุเหลือน้อย ทั้งความเร็วและแรงบิดจะลดลง.

6. คำแนะนำในการเลือกสำหรับลูกค้าต่างประเทศ

1. ให้ทางลาดสูงสุด ความยาวทางลาด และน้ำหนักรวม — ไม่ใช่แค่ "เรามีเนินเขาที่นี่";
2. การปีนเขาที่ยาวนาน (กว่า 200 เมตร) ต้องมีการประเมินสมดุลความร้อน การปีนเขาที่สั้นสามารถอาศัยการโอเวอร์โหลดระยะสั้นได้;
3. สำหรับโครงการภูเขาหรือโครงการในที่ดิน ให้เลือกมอเตอร์แบบ Mid-drive พร้อมเกียร์ทด หรือเพลาหลังแบบ Differential พร้อมมอเตอร์แรงบิดสูง;
4. ระบุขีดจำกัดกระแสของคอนโทรลเลอร์และแรงบิดที่ระบุ/สูงสุด แทนที่จะเปรียบเทียบ "ตัวเลขกำลัง" เพียงอย่างเดียว.