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电动自行车的设计依据和技术参数


  一、《电动自行车通用技术条件》―GB17761―1999,国家标准规定:

  整车主要技术性能:电动自行车最高车速应不大于20KM/h;电动车的整车质量(重量)应不大于 40kg;电动车一次充电后的续行里程应不小于25KM;电动车的电动机额定连续输出功率应不大于240W ;电动车蓄电池应有良好的密封性。在正常安装位置条件下,充放电时不应有渗漏现象;蓄电池标准电压应不大于48V 。

  试验条件:骑行者质量(重量):75Kg ,不足75kg 者应加配重至75kg ;

  二、电动自行车用密封铅酸电池的主要技术要求电动自行车用密封铅酸蓄电池的技术要求,是依据《电动自行车通用技术条件》指定的。

  目前电动自行车的电机为36V180W。电池容量规定为10Ah(安时),2HR(时率)。即用5A放电可达2小时。

  含义是:电动自行车5A放电,可使用2小时,行车速度20km,可行驶40km,当电池容量下降到70% 时,即放电时间为1.4小时,行驶里程尚有28KM。符合电池充一次电行驶里程大于25km 的要求。

  当行车时工作电流大于5A时,行驶不到40KM ;少于5A时,可超过40KM 。

  2. 根据对蓄电池容量和寿命的技术条件可描述为:电动自行车,在标准条件下,平均工作电流不应大于5A。新电池时,可行驶40KM,蓄电池寿命终止时尚可行驶28KM。电动自行车行驶里程从40KM降到 28KM的时间应在一年以上。

  电动自行车属高新技术产品,主要指的是稀土高导磁率的无刷电机和能用2小时率大电流工作的密封蓄电池。目前良好的电动自行车,平均工作电流在4~ 4.5A ,最佳的可达3.8~ 4A。不但行驶里程在50KM 左右,电池的使用寿命都在一年以上。如果电动自行车的平均工作电流在6 -7A ,不但行驶里程只有三十几公里,电池寿命也难保一年。

  目前电动自行车使用的密封铅酸蓄电池(6-DZM-10),已成定型产品。这是唯一商品化的品种。其他如锂离子电池、镍氢电池、铅布电池,在技术上都没有达到商品化的水平,仅仅处在试制试用阶段,其工艺上的难关,是不易攻克的。

  续行里程标称:电动自行车续行里程是这样定义的:新电池时充满电,骑行者重量配置至 75公斤在平坦的二级公路上(无强风条件下)骑行,骑至电池电压小于10.5V/节予以断电,在以上条件下,得到的骑行里程被称为电动自行车的续行里程。

  一般配用36伏12安时优质电池的各名牌电动车的续行里程大约都标称为40~50公里,而有个别厂家的标称会上升至60-70公里,这有虚假宣传的嫌疑。因为达到这种标称值表示其电机的效率要比名牌厂采用电机的效率提高了近40% 。若某名牌厂生产的电机在上面描述的工作状态时的效率为75%,则标称60-70公里的厂家的电机效率已达到了100%以上,这显然是不可能的,这一点特别提醒广大消费者注意。

  在实际使用过程中,充足电到底能行驶多少公里?这与许多因素有关,与厂家有关的因素主要是电机的效率特性、蓄电池的容量和寿命特性,与其它客观情况有关的因素为:骑行者的体重、经常骑行的路面情况、是否需要经常使用刹车、骑车人的骑行习惯如何等等。需要提醒消费者注意的另一个问题是:电池容量是会随着使用时间的增长逐步变小的,充足电可以行驶的距离也会随之减少,当旧电池的最大行驶距离不能满足一天的交通需要时,就可以考虑将蓄电池送去维护或更换新电池。

  电机最大输出功率和最大输出扭矩:电机最大输出功率是衡量电动车输出扭矩能力的关键指标,一般各个电动车厂都会根据自身的技术水平设置一个最大工作电流,当外在负载较大时,电动车的工作电流达到最大值,输入功率也就达到最大值,例如,某电动车最大工作电流设置为12A,工作电压为36V,则其最大的输入功率就达到432W。再例如,某电动车的最大电流限制为15A,电压也为36V,则最大输入功率达到540W;显然,有些电机在大电流状态下可以保持高效率,而有些电机在大电流状态下效率严重下降。

  电机在540W输入功率时效率仍可高达75%。可以输出5400.75=405W,最大输出扭矩达到25N.m,而大多数电动车电机在430W输入时效率已降至55%左右,最大输出功率为4300.55=236W,最大输出扭矩仅为14N.m,显而易见,一辆最大扭矩为25N.m的电动车与一辆最大扭矩为14N.m的电动车在爬坡能力,允许载重能力以及抵抗风阻的能力等诸多方面都会有很大的差别,骑行的感觉是完全不同的。消费者在购车时若需对车辆的最大输出扭矩进行试验,最简单的方法是 负重爬坡 。

  电机额定输出功率和输出功率范围:电机额定功率是一个电机进行型式试验时的重要参数,它表示当电机工作在这个功率点时,该电机可以连续地可靠地运行,表明了电机设计的热平衡点。一般电动车电机的额定功率点可以是150W,80W或200W以上,额定点越高表示电机的热性能越好,成本也越高。

  由于电动车是不可能工作在空载状态下的,一个正常的骑车人重量一般会达到30公斤以上,再考虑正常风阻等因素,电动车的最小工作点(输出功率)大约为80W,最大输出功率则取决于电机的设计方案。目前市售较好的电动车的最大输出功率一般可以达到200W以上,个别较差的电机不足200W,输出功率范围越大,骑行性能则越好。

  电动车效率和效率区间:电动车效率是电动轮毂效率、控制系统效率和机械转动损耗的综合体现,但主要是取决于电动轮毂(电机)的效率,它可以反映在相同的电池,相同的骑行负载条件下骑行里程的长短,效率高则骑行里程长,效率低则反之,对于使用者而言,选购较高效率的电动车无疑是正确的。但是,电动车的效率也需要有一个区间,因为电机效率在不同的扭矩下是不同的,表示为一种马鞍型曲线形式,有些电动车电机在小功率时效率较高,一旦输出扭矩增加,效率值则急剧下降,这种车往往表现为平坦路面速度很快,一旦上坡速度就急剧下降,耗电水平也会随之大幅度增加。

  用效率区间的概念来代替单纯的额定效率的概念是电动自行车的一个重要特色,因为车辆负载是一个变化很大的负载,其工作点会随着车辆负重状态、路面坡度、行驶风阻的不同而发生很大的变化,追求某一个工作点的高效率而忽略整个工作区域的效率特性是毫无意义的。

  电动车将效率值大于70%以上的区域称为电动车效率区间,一般为100-400W,也就是说这种电机可以在100W-400W的范围内均可保持70%以上的效率状态,最高效率达到80%以上,常用工作点(如130W)和最大工作点(400W)的效率应达到75%以上。市场上有些性能较差的电机可能其最大效率点的效率也可达到80%以上,但效率区间却十分狭窄,一般为80W-180W,体重稍重的人骑这种电动车会十分费电,电池也很容易损坏。用户可以用变换负载的方法来鉴别效率区间是否狭窄,当轻载时车速较快而重载时(负重或爬陡坡)车速迅速下降的电动车就属此例。

  蓄电池容量和寿命:容量和寿命是衡量蓄电池的主要指标,容量一般用安时来表示,表明是蓄电池储备能量的能力。例如一个标称为12 安时的新的电动车专用蓄电池组按最近制定的行业标准,则必须达到以6安培放电,放至终止电压31.5V的时间应不低于2小时的水平。将这种电池用于电动车,载重75公斤,在平坦路面骑行,工作电流约为4安培,放电时间应大于3个小时,时速为20公里,那么它的理论续行里程将达到50公里,若考虑途中刹车、起动等费电的因素,采用这种电池的电动车标称续行里程40-50里程是合适的。

  影响蓄电池寿命的因素:影响蓄电池寿命的因素可分成三个方面。首先是蓄电池本身的性能和质量其次是电动车中与之配合的因素,第三是使用者的使用情况。我们将重点对第二个因素展开讨论。

  影响蓄电池使用寿命的最主要因素有两个,一个是电机的效率状态,其次是充电器的设计。如果电机效率范围较窄,一方面耗电水平增加。另外,经常工作在低效率区,电机内部容易发热,当温度过高时,磁性材料就会出现不可逆的退磁,久而久之,效率进一步下降,从而进入恶性循环,即使更换了电池也会无济于事,另外导致电机降低效率的因素还有:电刷的过度磨损、平面换向器的磨损,减速系统的磨损,等等。

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