关于我国电动自行车的技术路线建议*

阮 立张恒靖朱苡琼 叶帅宏陈 林傅万进

（1-台州市质量技术监督检测研究院 浙江 台州 318000 2-浙江方圆检测集团股份有限公司）

引言

随着我国经济的飞速发展和人们生活水平的日益提高，居民出行距离也逐渐变远，鉴于私家车的高成本，给很多普通家庭增加了生活压力，而城市公交系统由于线路的限制无法完全保障居民的出行需求，因此，以电池为动力的电动自行车就成为了居民的出行必备用品，而且日益受到普通居民的青睐，并发展成为城乡道路交通中占据重要份量的交通工具。

电动自行车使用便捷，具有灵活度高，使用方便，节约能源和经济耐用等优点，相对于其他交通工具，电动自行车具有极大的便捷性和经济性[1]，因此电动车逐渐成为大街小巷普通大众热爱的交通工具，今年电动自行车一直在快速增长，并不断改进其外观、体积及电池性能等方面，越来越得到大众的喜爱，小小的电动自行车为完善我国城镇交通做出了重大贡献。

1 电动自行车技术现状

电动自行车的主要构成部分是车体和驱动系统，而蓄电池、充电器、电机和控制器等构成了电动自行车的驱动系统，这几个部分是电动自行车的技术精髓所在，也是研究的重点。

1.1 电池

蓄电池为电动车提供了动力，它对电动自行车的质量和使用成本具有重要的影响作用，同时也直接决定了用户对电动自行车的信赖度。

目前，电动自行车的蓄电池依然以铅酸蓄电池为主[2]。铅酸蓄电池自从1854年发明以来，其生产技术已基本走向成熟，而且铅酸蓄电池经久耐用，具有很强的生命力。随着科技进步，其生产工艺过程也逐渐完善，大大降低了铅酸蓄电池的生产成本。

锂离子蓄电池是20世纪末逐步得到广泛应用的高容量可充电电池，这种电池的比能量大，可利用循环周期长，有效电能利用率高，无记忆效应和对环境无污染，是目前各国重点研究的能量存储技术对象。锂离子蓄电池的正极是锂金属氧化物，负极是贮锂碳材料，通过锂离子在正负电极之间的漂移来完成充放电过程。

1.2 充电器

在日常使用中，为了延长电池的循环使用寿命和增大放出的总电容量，常常需要控制充电器充电时的放电深度，从而有效保证蓄电池的周期和总行驶路程。

由于电池的充电参数受不同生产工艺的影响，因此，不同生产厂家、甚至不同批次的产品之间都具有差异性，同时鉴于蓄电池技术的离散特点，较难在充电器行业间推广统一的充电器模式，而且统一的充电器模式也很难适应不同人群的需求，因此，统一充电的难度较大。

1.3 电机

目前，电动自行车所采用的电机类别主要有2种，具体为有刷直流电机和无刷直流电机。

有刷直流电机的主要组成部分是定子和转子，其中，定子由5大装置组成，分别为主磁极、换向器、端盖、机座和电刷。机座主要作为各磁极间的磁路连接和机械支撑作业。电刷装置一方面可接通转动的转子绕组与外电路，给电流提供从电刷进入电枢的通路；另一方面可配合换向器获得直流电。转子为机械能和电能之间的转换提供了基础，它的主要组成部分是电枢铁心、电枢绕组和换向器3部分。

无刷直流电机的主要组成部分也是定子和转子，其中电枢绕组、位置传感器和机壳3部分构成了定子的主要结构，而永久磁钢则构成了转子的主要结构。且鉴于转子的永磁材料，不但简化了结构，减轻了质量，而且提高了电机的性能和可靠性。

1.4 控制器

控制器是电动自行车的“大脑”所在，控制电动自行车的行为。电动自行车控制器根据其电机类型可分为有刷和无刷2种电机控制器。有刷电机控制器具有结构简单和价格低廉的特点，而无刷电机控制器结构较为复杂，而且对功率要求较高，价格也偏高。现在电动自行车广泛应用的是三相无刷直流电机，这种电机的驱动控制器由3部分构成，分别为逻辑换向控制、功率驱动电路和其它一些外围电路，这3部分构造为电流传输变换、电机运行调速、提供显示和各种保护功能的实现提供了保证。

1.5 车体

电动自行车的车体主要由车架、车把、车轮和车闸4部分组成，部分电动自行车包括链轮。现阶段，国家针对电动自行车的车重、车宽和车架强度等都给出了具体的标准，并制定了国家标准，而一些新材料、新技术、新设计和新工艺技术的出现和进步也为电动自行车的车体改造提供了变革的契机。

2 电动自行车的发展趋势

2.1 电动自行车对电池行业发展提出的要求

1）加快新型电池的研发

面对科技进步和环境污染，电动自行车行业在新型燃料电池的研发上倾注了很大的期望，期望找到一种环保、经济的动力源。后期，还需要不断加快对新型燃料电池及其他新型电池的研发，尽快研制出科学环保、经济便捷的动力电池。

2）提高一次充电的续航里程

这个问题事关多项，需要保障电机、控制器、电池和充电器的性能并做好相互之间的匹配[3]，此外还要保证整车的装配质量，并维持较好的骑行习惯等。在这里我们先撇开其他因素不谈，仅对电池这一模块而言，在维持电动自行车用动力电池的体积和重量一定的同时，要采用科学的方法努力提高电池的容量和比能量，这也是未来一段时间内需要研究的课题。

3）延长寿命

对于电池研发，另外一个重要工作就是要延长电池的使用寿命，缩短电池的充电时间。因此，电池行业要依靠科技和信息的进步，提高电池性能，不断缩短充电时间，延长使用寿命，方便消费者使用。

4）完善售后服务

售后服务往往是电池行业维持稳定发展的有效保障，因此，要提高电池企业对售后服务重要性的认识，克服以往重销售轻售后的服务模式，加快健全和落实“三包”制度和售后服务制度的步伐，及时解决消费者面临的质量问题，在消费者层面实现售后服务社会化。

2.2 构建完善的服务体系

随着电动自行车的增加及普及，将电动车作为一个整体来考虑，在设计公共充电服务时遵循造型简单大方，操作便捷和优化用户体验的原则，同时为保证各年龄用户能无差别流畅地使用设施，应简单化和便捷化APP的操作流程。

1）建立相应的服务配套设施

首先，要建立相应的配套辅助设施[4]。电动车在骑行过程中，不但牵涉到充电，而且牵涉到充气，因此，在配套建设时，要考虑到给电动自行车充气的事情，在公共电动自行车充电站设计一个充气口就显得很必要，同时配备一些基础维修工具箱，为居民提供良好的出行保障。

2）建立相应的休息等待设施

在住宅小区和行走道路的设置中，可将区域划分为休息区和充电区。在充电区里可利用车轮卡扣固定电动自行车，保证位置固定，从而减少用户的操作，解决车辆乱停乱放的问题，休息区可设置木质座椅，让用户放松，从而减少等待时的焦虑，同时可准备一些充电桩，减少用户等待时的无聊。

3）建立防盗设施和资源长期被占的解决措施

在设计APP时，要设计异常通知模块，从而在通电异常停止时，发提醒到用户APP，从而实现监视功能。在模块上设置“恢复供电”和“联系服务人员”两个用户选项，用户如果无法及时确定财物安全，可以联系工作人员前去查看，并调取监控录像进行查验，当发现无问题后，可通过点击“恢复供电”来继续进行充电。

同时也应预防充电资源长时间被占用的措施，这项功能可通过在APP充电区进行功能设置而实现，通过提示并预警用户在完成充电后继续占有充电口，在充电完成后的时间采取加倍收费的措施，从而避免资源浪费的情况。

4）建立完善的线上线下服务体系

当今信息发展迅猛，采用电子计时的收费模式可以根据用户充电时间的长短进行收费，不但公平而且合理[5]。同时在移动端平台设置不同的模块，提供快、慢两种充电选项，从而有针对性地解决不同用户的需求。

2.3 提高电动自行车智能化制造

对于电动车产业而言，仅仅提高服务模式是不够的，还要在产品制造及相关层面达到智能化，现在智能化发展和应用的趋势也体现在了电动车制造领域、服务领域和检测领域。电动自行车的智能制造未来将体现在以下4个方面：

1）智能化建模仿真

当前阶段，在产品设计、生产及供应链管理的各个阶段，建模与仿真技术已经得到了较为广泛的应用，甚至应用到整个产品的生产周期过程。而在电动自行车生产过程中也要提高智能化应用，通过3D技术展示产品外形，完善电动自行车的设计比例。通过建模与仿真等减少测试和建模的支出，从而提高产品的成功率，降低产品风险，简化设计和制造过程，尽快使新产品进入市场。

2）应用智能装备

近年来，工业机器人的应用在生产领域中不断拓展和延伸，应用范围和功能都在增强，而且随着生产领域的自动化和智能化水平的提高，生产效率也得到了极大提升。因此，在电动自行车制造行业也要逐步使用智能装备[6]，使用工业机器人自动化生产线，未来的生产装备应将工业机器人自动化生产线成套装备作为主流的发展方向。

3）提高供应链管理

引入高科技信息管理手段，在资源规划时采用企业资源规划软件，在信息管理上采用无线电频率识别技术，对电动自行车的供应链进行高效管理，从而缩短订单流动的时间，提升产品的生产效率。

4）智能服务业模式

电动自行车制造商在生产中可采用嵌入式软件，从而结合无线连接和在线服务等流程，建立整合成一套完整的新的“智能”服务业模式，打通制造业与服务业之间的枢纽，从而提高消费者的产品体验。

3 结束语

中国作为人口基数很大的国家，电动自行车的出现和广泛使用极大地缓解了交通的沉重压力，同时作为绿色出行工具，对环境保护也具有重要的积极影响。但电动自行车的机会与挑战往往是共同存在的，人们在基本的需求被满足之后，对电动自行车的结构、部件、控制方式、蓄电池和外观都提出了更高的要求，所以说，电动自行车产业要朝着经济化、服务化和智能化发展，利用新科技、新技术和新工艺，提升电动自行车形象，推动电动自行车市场的成长。