鋰電池電動自行車的設(shè)計由來
雖然早在 1999年《 GB17761-1999電動自行車通用技術(shù)條件》對電動自行車有過名確的定義,也有著詳盡的規(guī)范,然而實際的現(xiàn)狀是絕大多數(shù)電動自行車突破了這個限制,經(jīng)過 10年演變成了與這個國家標(biāo)準(zhǔn)幾乎沒有什么關(guān)系的另外一種產(chǎn)品。在這里,單從技術(shù)的角度,笨重的鉛酸電池,電動自行車和電動摩托車概念的混淆是這個演變的最主要的罪魁禍?zhǔn)?。然而在這個演變的另外一個結(jié)果是,由于鉛酸電池較短的壽命,由于電動自行車的粗制濫造,電動自行車成為一個沒有任何安全,劣質(zhì)短命產(chǎn)品代名詞。
就在這個時候,用于電動自行車的鋰電池日漸成熟了,似乎遲到了 10年。這個時候,普通的消費者已經(jīng)很難分清合格電動自行車和電動摩托車(含電動摩托車和輕便電動摩托車)的區(qū)別了;這個時候,超標(biāo)的電動自行車已經(jīng)在中國市場飽和了;這個時候,超標(biāo)的電動自行車消費者和超標(biāo)電動自行車生產(chǎn)企業(yè)已經(jīng)敢于和制定電動自行車標(biāo)準(zhǔn)的國家標(biāo)準(zhǔn)化委員會叫板了。
然而,然而鋰電池必然和電動自行車有一個完美的結(jié)合,這是由于鋰電池獨有的輕便和超長壽命的本質(zhì)屬性決定的,鋰電池必然為電動自行車插上騰飛的翅膀。
在電動自行車行業(yè)已經(jīng)迎來第二次生命的今天,為了能讓電動自行車行業(yè)有一個健康的的發(fā)展,我們有責(zé)任來思考和回答一些最基礎(chǔ)問題。當(dāng)然這些問題都將圍繞著電動自行車的設(shè)計這個載體展開。
談到電動自行車車的設(shè)計,我們首先要搞清一些基本的問題。什么是電動自行車?電動自行車的工業(yè)基礎(chǔ)是什么?什么是電動自行車的靈魂?電動自行車有三種騎行狀態(tài),即純?nèi)肆︱T行,純電動騎行,電動力和人力騎行混合。三者的關(guān)系是什么,電動力和人力騎行混合是一種什么樣的混合?什么是設(shè)計電動自行車的第一要素?電動自行車的設(shè)計要求有:安全,時尚美觀,舒適便捷,便于規(guī)?;a(chǎn),長期穩(wěn)定性,維修便利等,在這些因素中誰是最重要的,誰是次要的,誰是應(yīng)當(dāng)兼顧考慮的;它們之間又是一種什么樣的關(guān)系?電動自行車和電動摩托及自行車的本質(zhì)區(qū)別是什么?電動自行車的理想模型是什么樣的?
第一,什么事電動自行車?
國標(biāo)委員會《 GB17761-1999電動自行車通用技術(shù)條件》的定義是:電動自行車是以蓄電池作為輔助能源,具有兩個車輪,能夠?qū)崿F(xiàn)人力騎行,電動或電動助力騎行的特種自行車。
從這個定義可已看出以下幾點:
1、電動自行車是特種自行車,屬于自行車的一種;
2、蓄電池為輔助能源;
3、能夠?qū)崿F(xiàn)人力騎行;
4、能夠?qū)崿F(xiàn)電動力或助力騎行。
這個解釋很好的回答了電動自行車是以蓄電池為輔助能源,電動自行車是自行車的一種,屬于特種自行車。但是沒有說明人力騎行,電動或助力騎行三者的辯證關(guān)系,沒有很好的回答電動自行車與自行車和輕便電動摩托的區(qū)別的本質(zhì)屬性是什么。我覺得這樣解釋更能說明電動自行車的本質(zhì)屬性即:電動自行是一種在自行車的基礎(chǔ)上融入電動功能,并且能夠?qū)崿F(xiàn)人力和電動力有機(jī)協(xié)同工作的一種輕便特種自行車。
第二,電動自行車的工業(yè)基礎(chǔ)是什么?
既然電動自行車是自行車的一種,是一種特殊的自行車,那么電動自行車的工業(yè)基礎(chǔ)就是自行車。電動自行車其他部件的和系統(tǒng)的設(shè)計都應(yīng)該圍繞這個工業(yè)基礎(chǔ)展開。偏離了這個基礎(chǔ),就會搞出一些四不象的怪胎。像摩托一樣超標(biāo)電動車就是一個典型的例子。
第三,什么是電動自行車的靈魂?
電動自行車有三種騎行狀態(tài),即純?nèi)肆︱T行,純電動騎行,電動助力。
三者的關(guān)系是什么,電動力和人力騎行混合是一種什么樣的混合?純?nèi)肆Σ忍をT行是基礎(chǔ),電動自行車不可避免的會出現(xiàn)路上電量用盡的時候,如果沒有人力騎行功能拋錨在路上是一件非常討厭的事情,同時沒有騎行功能電動兩輪車也不能成為電動自行車。但是現(xiàn)在的問題是電動自行車自從有了電動功能之后,騎行功能被忽視,不少電動自行車純?nèi)肆︱T行費力。實際上,如果電動自行車的腳踏功能越費力,則說明電動自行車的阻力越大,電動自行車的阻力越大,則同樣的電池容量電動自行車的續(xù)行距離越近。
在 2003年,一輛 36V12AH的鉛酸電池 24寸輻條輪電動自行車一次充電可以跑到 55公里,可惜現(xiàn)在這種產(chǎn)品已經(jīng)買不到了,而市場上現(xiàn)在流行款式,一輛 48V12AH的鉛酸電池 16寸一體輪電動自行車的續(xù)行距離為 58公里。不知道這是否是一種電動自行車產(chǎn)品技術(shù)的進(jìn)步?電動自行車的阻力是有前軸、后軸、中軸以及輪胎和地面的阻力等等構(gòu)成的,降低電動自行車的阻力應(yīng)當(dāng):
1減少前軸,中軸,后軸的阻力;
2選用阻力較小的輪胎, 增大車輪的直徑;
3改善整車結(jié)構(gòu),降低空氣的動態(tài)阻力; 4降低整車重量。
只有降低了電動自行車的阻力,電動自行車才有可能有良好的騎行能力,才能為電動自行車的純電動及電動助力騎行打下良好的基礎(chǔ)。
純電動騎行,毫無疑問純電動騎行是不用消耗騎行者的體力的,當(dāng)然在三中騎行狀態(tài)中也是最省力的,同時也是最耗電的一種騎行方式。但是長期純電動騎行會導(dǎo)致類似“摩托車綜合癥”影響健康。
助力騎行,目前的電動自行車助力方式有真假兩種,使用力矩傳感器智能助力騎行,使用速度傳感器助力騎行。下面就力矩傳感器和速度傳感做一下對比。
力矩助力傳感器
速度助力傳感器
優(yōu)點:
1.能夠?qū)崿F(xiàn)人機(jī)對話,便于對整車的控制;
2.能夠精準(zhǔn)實現(xiàn)人力和電動力力的協(xié)同工作;
3.騎行輕松,有益健康,變騎行為樂趣;
4.有利于挖掘人力節(jié)約電力,增加續(xù)行里程;
5.安全,杜絕推行輪盤和飛輪聯(lián)動導(dǎo)致的飛車。
優(yōu)點:
成本較低。
缺點:
1.成本較高;
2.技術(shù)成熟度較低。
缺點:1.完全不能實現(xiàn)人力和電動力的協(xié)同工作;2.騎行時掌控困難,有危險性; 3.推行時輪盤和飛輪聯(lián)動會導(dǎo)致飛車危險。
鑒于速度傳感器的騎行時和推行時的嚴(yán)重安全隱患,完全不能實現(xiàn)人力和電動力的協(xié)同工作,根本就不是什么助力傳感器。力矩助力傳感器則在安全等 5個方面有著明顯的優(yōu)勢則是真正的助力傳感器。
從電動自行車的三種騎行狀態(tài)不難看出,助力騎行兼顧了純?nèi)肆Σ忍をT行和純電動騎行的優(yōu)點。能夠?qū)崿F(xiàn)人力和電動力力的協(xié)同工作;.騎行輕松,有益健康,變騎行為樂趣;有利于挖掘人力節(jié)約電力,增加續(xù)行里程。就自行車來說純?nèi)肆Σ忍をT行功能是其本質(zhì)屬性;就輕便電動摩托車來說,純電動功能是其本質(zhì)屬性;那么什么才是電動自行車的本質(zhì)屬性呢,能夠?qū)崿F(xiàn)人力和電動力協(xié)同工作的助力騎行功能就是電動自行車的本質(zhì)屬性。助力騎行是自行車向電動自行車這一更高層次產(chǎn)品演化的區(qū)別和標(biāo)志,是電動自行車的靈魂。那種在電動自行車上把人力腳踏功能和純電動功能相互孤立的設(shè)計方案只能制造出沒有靈魂的電動自行車軀殼。
什么是設(shè)計電動自行車的第一要素?電動自行車的設(shè)計要求有:安全,便于規(guī)模化生產(chǎn),時尚美觀,舒適便捷,穩(wěn)定性,維修便利等,在這些因素中誰是最重要的,誰是次要的,誰是應(yīng)當(dāng)兼顧考慮的;它們之間又是一種什么樣的關(guān)系?
電動自行車作為一種交通工具來說,保護(hù)消費者在使用過程中的人身和財產(chǎn)安全無疑是最重要的。然而目前的市場上的超過 70%電動自行車由于使用了速度傳感器和自動定速功能(美其名曰自動巡航)有嚴(yán)重安全隱患的飛車,這實在電動自行車行業(yè)的最大悲哀!在電動自行車設(shè)計要素的排列關(guān)系應(yīng)當(dāng)是:安全第一;穩(wěn)定性其次;舒適便捷再次;便于規(guī)模化生產(chǎn)和維修便利是一對對稱的問題;在以上的基礎(chǔ)上才有資格談時尚美觀。
電動自行車的理想模型是什么樣的?
項目
參照指標(biāo)
安全性
不飛車
穩(wěn)定性
較長時間保持出廠時的狀態(tài)
續(xù)行里程
純電動>45KM, 純助力>90KM
電池及整車使用壽命
大于 3年
舒適便捷性
長距離駕駛不疲勞,操作便捷
速度及加速度
符合國標(biāo),加速平穩(wěn)
便于規(guī)?;a(chǎn)程度
部件一致化程度高,便于流水線生產(chǎn)
維修便利性
整車便于拆卸維修;部件一直化程度高,通用性強(qiáng)便于更換
時尚美觀性
以自行車的審美觀評判
剎車距離
距離較短,減速均勻
重量的分布均勻程度
重量分布均勻
電量顯示的偏差程度
能夠即使反映電池實際容量
線束布局合理及隱蔽性
簡練,能夠隱蔽盡量隱蔽
騎行阻力系數(shù)
以自行車為參照標(biāo)準(zhǔn)
整車重量
鋁合金<25KG,碳鋼<26KG
電動自行車和電動摩托及自行車的本質(zhì)區(qū)別是什么?
就自行車來說純?nèi)肆Σ忍をT行功能是其本質(zhì)屬性;就輕便電動摩托車來說,純電動功能是其本質(zhì)屬性;那么什么才是電動自行車的本質(zhì)屬性呢,融合純?nèi)肆Σ忍すδ芎图冸妱庸δ艿闹δ苁请妱幼孕熊嚨谋举|(zhì)屬性,是電動自行車區(qū)別于自行車和輕便摩托車的唯一標(biāo)志。搞清了這個問題,才不致于生產(chǎn)出與自行車沒有什么關(guān)系,讓交警分不出來是電動自行車還是摩托車的畸形產(chǎn)品來。