电动自行车道路行驶效率探讨

齐超

摘要：电动自行车具有轻巧环保的特点，是居民短途旅行的一个选择。但是在部分地区，由于道路倾斜度严重，因此电子迁移被限制普及。对重庆的公路情况进行了调查，目前电动自行车适用现状部分过少，电动自行车变速器比例上升，对三种情况及其动态特性进行了调查分析。结果，电动自行车的效率得到了提高，电动自行车依靠攀岩能力维持距离的能力得到了很大的改善。

关键词：电动自行车;坡路道路;行驶效率

引言：

近年来，电动自行车产业发展很快。电动自行车的电功率和功率一直有一个“难解释”的问题。专门负责销售和采购的职员称电动自行车发动机的效率和功率迄今为止还没有得到人们的认识和明确的定义。我认为有必要讨论电动自行车发动机的效率和功率。电动自行车使用的马达按原理可分为永久直流马达和无直流马达两种。这两个马达虽然工作原理不同，但工作特性（负载特性）很相似。马达的基本电力性能是指转变为电压、输出、旋转速度、电流、效率、扭矩等。这些指标不是完全独立的参数。例如，可以利用周转数和速度计算功率和电压、电流、功率，计算效率。只有4个独立的指标，而不是6个，如果6个指标同时随机提出，就会出现2个不合理的指标，无法满足所有用户的要求。

一、电动自行车情况分析

目前，所有电动自行车发动机都没有对额定功率作出正确的定义，形成了一个巨大的市场混乱。比最大输出功率低的都是由制造商们确定为额定功率，因此也不排除额定功率。共用值越大，过载能力越小。根据制造公司分类，有的公司还将最大的出口设定为定额出口。因为出口功率越高，销售价格就越高，所以消费者很容易接受。实际上，电动机的功率受转换器的限制，当转换器和电刷不变时，电动机的安全电流是固定的。笔者对几台直流电力动机进行了测试，结果，中间商们表示，电动机的额定功率为350瓦，而将350瓦换算成350瓦的电刷的电流密度超过了保障（允许）电流密度的60%。如果在这种条件下工作，电器的寿命将大幅缩短，并在瞬间毁坏。

由于其能源的特殊性，电动自行车的设计应遵循“性能原则”。即电动机的高效设计要尽可能地高。很多人会说，“让我们提高引擎效率。”以提高效率为代价，获得了出色的材料（铜线，磁性材料，永磁材料）。效率越高，材料消耗越多，成本越高，电机就越重。传统电机设计的经典理论是每提高效率1%，效率原材料消耗就增加10%。如果是原动机自行车，为了大幅提高效率，不仅是材料成本，而且很有可能不允许车辆重量和体积。正如前面所说，双电马达应适用“性能原则”，但如何制定性能标准呢？电动双轮车的车身状态参数（轮胎形状、规格、燃气状态）和行驶状态参数（行驶速度、道路状态）非常复杂，目前的行驶状态不能用标准变量来解释。一般为20公里/h正速马达，标准负荷重量（75公斤），无风时耗电量95 - 115w，平均功率105w。这可以看作是电动摩托车“标准行驶状态”带来的发动机发动能力。风能小，有不连续性差（考虑减速），可在小背上行驶，并具有一定的动态性能（加速度），马达的功率为150～180瓦就足够了。电动自行车的速度常常变化得很快。在加速期间，马达的输出，输出（更准确地说功率也取决于速度）取决于控制器的电流限制。3倍的额定电流（标准乘方条件下的电流为105w，约36v）。输出速度也不一样，现在是有限控制器。在现有机种条件下，105w的电流36v时，马达的效率可使其产生3倍的12a （24v时18a）。为了更好的动态性能和登山性能，发动机的精液输出功率必须要在200w以上，而且在標准的起跑状态下行驶时，发动机的消耗最少。

二、提高电动自行车的驾驶效率

在公路上安装电车的最好办法是增加变速力。如果放入3个齿轮，就会变成1比1.5比2比3。表示变速后的动态特性具有比1：5变化更多的动态特性的曲线图。稍微倾斜的1%的驱动曲线接近最高驱动曲线。但是效率并不高。数据显示，3%的驱动曲线位于最佳驱动区，接近最佳驱动曲线，3%的最大驱动效率从65%提高到85%。比驱动曲线驱动领域最佳位置，最佳驱动曲线接近。5%的循序渐进的变化的情况下，最大的动力效率从55%上升到85%。驱动率和10%的最高效率是75%。车辆行驶可以在20%以上。从整体效率性提高的理论上看，路灯的效率将从75%提高到85%，提高1%。路灯将从1%提高到3%，效率将从65%提高到85%。道路周边将从3%提高到5%，效率将从55%提高到85%。路灯效率由10%提高到80%，由5%提高到10%，由15%提高到70%。公路坡面效率由0%提高到60%，由15%提高到20%，20～30个坡面由0提高到50%，按照重庆市各坡面比例，综合效益提高了35%。但由于下坡路不需要动力，因此没能节约能源。因此，通过改善电动汽车可以节约17.5%的用电。经过改良，摩托车提高了爬坡能力，增加了行驶距离。变速摩托车的上行能力增加5%。如果速度发生变化，将经历20%左右的上升过程。随着行驶效率性的提高，行驶距离也有所增加。

这些结论特别重要，因为它们揭示了若干基本原理。首先，低速马达在稳定速度（低热矩）下工作时损失较大，但效率很高。高速马达在以同样的速度运行时效率不高，这是因为高速马达耗损（机械性铁损耗）大，减速系统消耗大。高速马达的加速、风力、斜坡等大旋转马达在旋转时效率高、消耗低。在城市里，自行车常常要反复更换加速，匀速，减速，制动的几种情况。因此，低速马达（例如无刷马达）的燃烧性能与高速马达的燃烧性能没有差别，甚至电子的燃烧性能可能要大一些。该曲线所显示的另一个基本原理是，最大效率上的转动力矩与最大功率上的旋转力矩不同。根据制造企业的介绍，与最大效率和最大输出力无关的数据，使用马达的高输出力以及卓越的速度比马达性能数据要快，或者效率曲线在平滑曲线的水平轴上增大。

结论：

通过对公路实况的统计及对电动自行车相应的继调速度和转动力矩的分析，查明了该地区不能推广电动自行车的主要原因。提出改进方案，对不同速率下的动态特性进行了检验和比较。结果在该电动自行车安装了变速装置，明显地提高了电动自行车的速度和效率，为推广提供了思路。

参考文献：

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[2] 王晓伟，王玉玲.张青电动自行车整车性能自动检测系统现代制造工程200（6）：127-129

[3] 白培钢，王志禹.论电动机功率和效率对电动自行车性能的影响.中国自行车2016（1）：72-73

作者单位：天津市自行车研究院