電動自行車的設計依據和重要技術參數釋疑

www.sail-shipping.com 來源：中國電動車網　　　電動車商情網作者：俠名類別：電動車維修時間：2005-6-13

一、《電動自行車通用技術條件》—GB17761—1999，國家標準規定：整車主要技術性能：電動自行車最高車速應不大于20KM/h；電動車的整車質量（重量）應不大于40kg；電動車一次充電后的續行里程應不小于25KM；電動車的電動機額定連續輸出功率應不大于240W；電動車蓄電池應有良好的密封性。在正常安裝位置條件下，充放電時不應有滲漏現象；蓄電池標準電壓應不大于48V。試驗條件：騎行者質量（重量）：75Kg，不足75kg者應加配重至75kg；試驗路面：平坦的瀝青或混凝土路面。二、電動自行車用密封鉛酸電池的主要技術要求電動自行車用密封鉛酸蓄電池的技術要求，是依據《電動自行車通用技術條件》指定的。 1.電動自行車電池的容量目前電動自行車的電機為36V180W。電池容量規定為10Ah（安時），2HR（時率）。即用5A放電可達2小時。含義是：電動自行車5A放電，可使用2小時，行車速度(Tempo)20km，可行駛40km，當電池容量下降到70%時，即放電時間為1.4小時，行駛里程尚有28KM。符合電池充一次電行駛里程大于25km的要求。當行車時工作電流大于5A時，行駛不到40KM；少于5A時，可超過40KM。 2.根據對蓄電池容量和壽命的技術條件可描述為：電動自行車，在標準條件下，平均工作電流不應大于5A。新電池時，可行駛40KM，蓄電池壽命終止時尚可行駛28KM。電動自行車行駛里程從40KM降到28KM的時間應在一年以上。三、電動自行車的市場(Rialto)現狀電動自行車屬高新技術產品，主要指的是稀土高導磁率的無刷電機和能用2小時率大電流工作的密封蓄電池。目前良好的電動自行車，平均工作電流在4-4.5A，最佳的可達3.8-4A。不但行駛里程在50KM左右，電池的使用壽命都在一年以上。如果電動自行車的平均工作電流在6-7A，不但行駛里程只有30幾公里，電池壽命也難保一年。四、正確使用電動自行車電池目前電動自行車使用的密封鉛酸蓄電池（6-DZM-10），已成定型產品。這是唯一商品化的品種。其他如鋰離子電池、鎳氫電池、鉛布電池，在技術上都沒有達到商品化的水平，僅僅處在試制試用階段，其工藝上的難關，是不易攻克的。五、電動自行車重要技術參數釋疑 “續行里程”標稱：電動自行車續行里程是這樣定義的：“新電池時充滿電，騎行者重量配置至75公斤在平坦的二級公路上（無強風條件下）騎行，騎至電池電壓小于10.5V/節予以斷電，在以上條件下，得到的騎行里程被稱為電動自行車的續行里程”。一般配用36伏12安·時優質電池的各名牌電動車的續行里程大約都標稱為40-50公里，而有個別廠家的標稱會上升至60-70公里，這有虛假宣傳的嫌疑。因為達到這種標稱值表示其電機的效率要比名牌廠采用電機的效率提高了近40%。若某名牌廠生產的電機在上面描述的工作狀態時的效率為75%，則標稱60-70公里的廠家的電機效率已達到了100%以上，這顯然是不可能的，這一點特別提醒廣大消費者注意。在實際使用過程中，充足電到底能行駛多少公里？這與許多因素有關，與廠家有關的因素主要是電機的效率特性、蓄電池的容量和壽命特性，與其它客觀情況有關的因素為：騎行者的體重、經常騎行的路面情況、是否需要經常使用剎車、騎車人的騎行習慣如何等等。需要提醒消費者注意的另一個問題是：電池容量是會隨著使用時間的增長逐步變小的，充足電可以行駛的距離也會隨之減少，當舊電池的最大行駛距離不能滿足一天的交通需要時，就可以考慮將蓄電池送去維護或更換新電池。電機最大輸出功率和最大輸出扭矩：電機最大輸出功率是衡量電動車輸出扭矩能力的關鍵指標，一般各個電動車廠都會根據自身的技術水平設置一個最大工作電流，當外在負載較大時，電動車的工作電流達到最大值，輸入功率也就達到最大值，例如，某電動車最大工作電流設置為12A，工作電壓為36V，則其最大的輸入功率就達到432W。再例如，某電動車的最大電流限制為15A，電壓也為36V，則最大輸入功率達到540W；顯然，有些電機在大電流狀態下可以保持高效率，而有些電機在大電流狀態下效率嚴重下降。電機在540W輸入功率時效率仍可高達75%。可以輸出540×0.75=405W，最大輸出扭矩達到25N.m，而大多數電動車電機在430W輸入時效率已降至55%左右，最大輸出功率為430×0.55=236W，最大輸出扭矩僅為14N.m，顯而易見，一輛最大扭矩為25N.m的電動車與一輛最大扭矩為14N.m的電動車在爬坡能力，允許載重能力以及抵抗風阻的能力等諸多方面都會有很大的差別，騎行的感覺是完全不同的。消費者在購車時若需對車輛的最大輸出扭矩進行試驗，最簡單的方法是"負重爬坡"。電機額定輸出功率和輸出功率范圍：電機額定功率是一個電機進行型式試驗時的重要參數，它表示當電機工作在這個功率點時，該電機可以連續地可靠地運行，表明了電機設計的熱平衡點。一般電動車電機的額定功率點可以是150W，180W或200W以上，額定點越高表示電機的熱性能越好，成本也越高。由于電動車是不可能工作在空載狀態下的，一個正常的騎車人重量一般會達到30公斤以上，再考慮正常風阻等因素，電動車的最小工作點（輸出功率）大約為80W，最大輸出功率則取決于電機的設計方案。目前市售較好的電動車的最大輸出功率一般可以達到200W以上，個別較差的電機不足200W，輸出功率范圍越大，騎行性能則越好。電動車效率和效率區間：電動車效率是電動輪轂效率、控制系統效率和機械轉動損耗的綜合體現，但主要是取決于電動輪轂（電機）的效率，它可以反映在相同的電池，相同的騎行負載條件下騎行里程的長短，效率高則騎行里程長，效率低則反之，對于使用者而言，選購較高效率的電動車無疑是正確的。但是，電動車的效率也需要有一個區間，因為電機效率在不同的扭矩下是不同的，表示為一種馬鞍型曲線形式，有些電動車電機在小功率時效率較高，一旦輸出扭矩增加，效率值則急劇下降，這種車往往表現為平坦路面速度(Tempo)很快，一旦上坡速度(Tempo)就急劇下降，耗電水平也會隨之大幅度增加。用效率區間的概念來代替單純的額定效率的概念是電動自行車的一個重要特色，因為車輛負載是一個變化很大的負載，其工作點會隨著車輛負重狀態、路面坡度、行駛風阻的不同而發生很大的變化，追求某一個工作點的高效率而忽略整個工作區域的效率特性是毫無意義的。電動車將效率值大于70%以上的區域稱為電動車效率區間，一般為100-400W，也就是說這種電機可以在100W-400W的范圍內均可保持70%以上的效率狀態，最高效率達到80%以上，常用工作點（如130W）和最大工作點（400W）的效率應達到75%以上。市場(Rialto)上有些性能較差的電機可能其最大效率點的效率也可達到80%以上，但效率區間卻十分狹窄，一般為80W-180W，體重稍重的人騎這種電動車會十分費電，電池也很容易損壞。用戶可以用變換負載的方法來鑒別效率區間是否狹窄，當輕載時車速較快而重載時（負重或爬陡坡）車速迅速下降的電動車就屬此例。蓄電池容量和壽命：容量和壽命是衡量蓄電池的主要指標，容量一般用安·時來表示，表明是蓄電池儲備能量的能力。例如一個標稱為12安·時的新的電動車專用蓄電池組按最近制定的行業標準，則必須達到以6安培放電，放至終止電壓31.5V的時間應不低于2小時的水平。將這種電池用于電動車，載重75公斤，在平坦路面騎行，工作電流約為4安培，放電時間應大于3個小時，時速為20公里，那么它的理論續行里程將達到50公里，若考慮途中剎車、起動等費電的因素，采用這種電池的電動車標稱續行里程40-50里程是合適的。影響蓄電池壽命的因素：影響蓄電池壽命的因素可分成三個方面。首先是蓄電池本身的性能和質量，其次是電動車中與之配合的因素，第三是使用者的使用情況。我們將重點對第二個因素展開討論。影響蓄電池使用壽命的最主要因素有兩個，一個是電機的效率狀態，其次是充電器的設計。如果電機效率范圍較窄，一方面耗電水平增加。另外，經常工作在低效率區，電機內部容易發熱，當溫度過高時，磁性材料就會出現不可逆的退磁，久而久之，效率進一步下降，從而進入惡性循環，即使更換了電池也會無濟于事，另外導致電機降低效率的因素還有：電刷的過度磨損、平面換向器的磨損，減速系統的磨損，等等。因此，應到期更換磨損零件，這樣有助于用好電動車。