安迪娱乐主管-地址电动车 我国电动自行车产业的发展现状 温 州市开元 电气有限公司 ( 3 2 5 0 2 8 ) 唐苏亚 摘要的一种新型交通代步工具，具有环保、节能、快 捷和省力等特点 。文中就我国电动 自行车的技术 发展 、市场前景以及今后仍需解决的几个问题进 电动自行车是近年来我国消费市场上出现 行了分析和阐述 。 叙词 电动车辆直流电动机 电池控制 1 引言 纵观近两年的我国消费市场 ，有一处亮点非 常引人注 目，那就是电动自行车以令人惊讶的速 度和广度进入市场 ，进入令中外市场开拓者垂涎 的中国普通老百姓的消费生活中 。电动自行车的 出现，是我国自行车行业的一次...

　　电动车 我国电动自行车产业的发展现状 温 州市开元 电气有限公司 ( 3 2 5 0 2 8 ) 唐苏亚 摘要的一种新型交通代步工具，具有环保、节能、快 捷和省力等特点 。文中就我国电动 自行车的技术 发展 、市场前景以及今后仍需解决的几个问题进 电动自行车是近年来我国消费市场上出现 行了分析和阐述 。 叙词 电动车辆直流电动机 电池控制 1 引言 纵观近两年的我国消费市场 ，有一处亮点非 常引人注 目，那就是电动自行车以令人惊讶的速 度和广度进入市场 ，进入令中外市场开拓者垂涎 的中国普通老百姓的消费生活中 。电动自行车的 出现，是我国自行车行业的一次重大革新 。由于 它具有环保 、节能 、快捷和省力等待点 ，因而深 受广大工薪阶层的青睐，同时也使我国交通工具 向“绿色领域”跨进了一大步。随着科学技术的不 断发展，电动 自行车的技术也在不断完善提高，它必将给社会生活和经济发展注入新的生机 。 2 电动自行车正迎来第三次开发热潮 早在上个世纪60年代，我国自行研制的第一 代电动 自行车样品就 问世了，但生不逢时 。80年 代，我国的电动自行车在环保和节能的潮流带动 下再度兴起 ，但由于种种原因仍好景不长 。90年 代中期 ，我国再度掀起开发电动自行车的热潮 。 业内人士分析，我国电动 自行车第三次升温主要 有三大原因 ：首先是得益于政府的支持 。从1997 年底起国内许多省市相继出台了一些限制摩托 标 准 名 称标 准 名 称 标准编号 标准编号 标 准 名 称标 准 名 称 标准编号 标准编号 号 执行修订状态 号 执行修订状态 号80- 315) 43 Y M系列木工用 三相异步电动 JB／ T 8682 1998 机技术条件 44 Y DFZ 系列 阀门电动装 置用三 J B／ T 2195 1998 相异步电动机技术条件 45 Y G 系列辊道用三相异步电动 J B／ T8733-1998 机技术条件(机座号1 12-225) 46 换向器和集电环的定 义术语 J B／ T 8156- 1999 IEC 60279： 1968 47 轧机辅传动直流电动机 48 直流电动 电枢绕组匝间绝缘试 J B／ T9617- 1999 J B／ T 81 63 1999 IEC ／ a0034-1 3： 1980 验规范 49 有刷三相同步发电机技术条件 J B／ T8981． 1999 ( 机座号132--400 ) 5O 三相交流稳频稳压电源机组及 J B／ T 8982 1999 系统技术条件 电机技术~2004(2) 5l 小型无刷三相同步发电机技术 J B／ T 3320． 1． 2000 条件 52 小型单相同步发电机技术条件 JB／ T 3320． 2-2000 53 Y R K S 、 Y R K S- W 、 Y R Q F系 J B／ T 1 03141． 1 -2002 列高压绕线转子三相异步电动 机技术条件( 机座号355--630) 54 Y R K 、 Y R K K -W 系列高压绕 JB／ T 10314． 2-2002 线转子三相异步电动机技术条 件( 机座号355--630) 55 Y K S 、 Y K S- W 、 Y QF 系列高 JB／ T 10315． 1-2002 压三相异步电动机技术条件 ( 机座号355--630 ) 56 Y KK 、 Y KK W系列高压三相 JB／ T 10315． 2-2002 异步电动机技术条件(机座号 355--6301 ( 未完待续) ．39 ． 维普资讯 车、 、 燃油助力车上路行驶的规定 ，这在宏观上为 电动 自行车的发展创造了一个较好的环境和机 遇 ；二是市场的需求。近年来 ，城市范围不断扩 大，人们的收入水平不断提高 ，部分工薪族购买 省力轻便的代步工具的需求越来越旺 ，私家汽车 消费目前还不适合上班族，所以电动 自行车成为 老百姓交通工具的首选 ； 第三也是电动自行车被 广泛接受的最重要的原因，就是技术的进步 。关 键技术如电机 、电池及充电技术已趋成熟 ，特别 是核心技术的规范化为电动 自行车进入市场扫清 了道路 。我国电动自行车起步不晚 、 技术领先， 其质量的整体水平及可靠性与世界发达国家相比 毫不逊色 ，生产技 术在世界上已达国际领 先水 平，并逐步跻身于世界出口大国的行列 。 据中国自行车协会统计资料表明，目前我国 从事电动自行车开发生产的企业有600多家(除台 湾省外) ，且还有不断发展的趋势 。其生产企业囊 括了我国现有的各类所有制企业，包括最权威学 术机构在内的大专院校 、研究所以及装备精 良的 大型军工企业等 ，尤以江苏 、上海和浙江等省市 最为集中。笔者最近对市场上销售的电动自行车 进行了粗略地调查，仅江苏生产电动自行车的企 业就有上百家 。这些企业的绝大部分产品按车轮 直径可分为四种 ：5lOcm(20英寸) 、550cm(22英 寸) 、610cm(24英寸)和660cm(26英寸) 。按蓄电 池标定电压可分两种 ： 24V和36V ， 且大部分采用 全封闭免维修铅酸蓄电池，也有极少部分采用镍 氢电池 。电动自行车的快速发展也带动了相关产 业的繁荣 。目前 ，我国与电动 自行车相配套的零 部件 、电机 、电池和控制器等企业已有2 000多 家，一个以电动 自行车整车为主 ，零部件为辅的 新型产业群体在我国形成 。 3电动自行车的关键技术有了长足 发展 电动自行车的关键技术是电机 、电池和控制 器技术等 。 经过近几年的不断研究和发展，我国 ． ．40 ． ． 在这方面已取得了长足的发展 。 3． 1 电机 由于 电动 自行车 要 求的功 率 较小 ( 1 5 0 250W)，所带的能源有限 ，故希望电机驱动系统体 积小 ，效率高，而其中以直流电机最为合适 。目 前，电动 自行车所使用的电机大多数为有刷直流 电机 ，但随着技术的进步以及电子元器件成本的 不断下降 ，无刷直流电机将成为今后电动自行车 的发展主流 。 3． 1． 1 有刷直流电机 电动自行车上使用的有刷直流电机主要有两 种 ：一是印制绕组电机，二是线绕盘式电机 。前 者的应用较后者略多些 。有刷直流电机的优点是 控制系统简单，成本较低，过载能力强 。但需要 换向器(整流子)，影响电机效率。 有刷直流电机又可分为有齿和无齿两种 。有 刷有齿电机是一种高速电机，所谓“有齿”就是通过 齿轮减速机构，将电机转速降低(因国家标准规定 电动 自行车时速不得超过20km， 故电机的转速应 在170r／ min左右) 。由于高速电机通过齿轮减速，其 特点是起动时骑车者感觉动力较强，而且爬坡能力 较强 。 但是电动轮毂是封闭的，只是在出厂前加注 了润滑脂，用户很难进行日常保养，而且齿轮本身 也有机械磨损，一年左右因润滑不足导致齿轮磨损 加剧，噪音增大，使用电流增大，影响电机和电池 寿命。另一种是有刷无齿电机，这是一种外转子式 低速电机，没有齿轮减速机构，直接采用低速输 出，消除了齿轮啮合噪音，其电机输出转矩较有刷 有齿电机要小，故动力性能和爬坡性能相对弱一 些。 但运行安全(冲击力小)，电刷磨损小(其低速 性能决定了电刷磨损只有有刷有齿 电机的1／ 6左 右) 、噪音小，这是它的优点。 有刷直流电机的生产技术比较成熟，如桂林 电器科学研究所生产电动自行车用印制绕组电机及 电动轮毂，年产量达40万台，是我国目前唯一能批 量生产印制绕组电机的厂家。 低速有刷直流电机的 生产厂家有包头市永磁电机研究所。 该所研制生产 电机技术))2004(2) 维普资讯 的电动自行车用有刷低速永磁直流电机至1996年投 放市场以来，先后进行了两次改进设计，目前已步 入产业化生产 ，年生产能力达2O万台。 3． 1． 2 无刷直流电机 无刷直流电机由于没有电刷，不需要齿轮减 速 ，从根本上消除了电刷磨损和齿轮磨损 ，不存 在定期更换电刷，而且噪音很小 。因此 ，它无干 扰 、寿命长 、效率高 、运行可靠 、维护简单 ，且 转速由于不受机械换向的限制，可在宽广的范围 内平滑地调速，与有刷直流电机相比成本低 ，但 控制系统复杂，成本高 。 无刷直流电机就其基本结构而言，是由电动 机本体 、转子位置传感器 以及电子换向电路三部 分组成 。电动自行车上采用的无刷电动轮毂电动 机一般制成 多相 ，如采用三相 。它的电枢放置在 定子上 ，永磁磁极位于转子上 。反映电动机定 、 转子相对位置的传感器输出信号，通过电子换向 线路去驱动与电枢绕组连接的相应的功率器件 ， 使电枢绕组依次馈电，从而在定子上产生一个跳 跃式旋转磁场 ，拖动永磁转子旋转 。随着转子的 转动，位置传感器通过电子换向线路不断地送出 信号，以改变电枢绕组的通电状态，保证在一定 范围内定子磁场与转子磁场成正交关系，保持转 矩连续不断地产生，输出机械功率，从而实现了 无接触式的电子换向。 我国电动 自行车用无刷直流电机的研制和生 产厂家有上海微电机研究所 、浙江卧龙集团等 。 上海微电机研究所在上个世纪9O年代中期就进行 了电动自行车用无刷直流电机的开发 、试制和生 产，目前已开发出lO多种不同型号规格的无刷电 动轮毂 。今后 ，二合一轮毂式无刷直流电机和无 位置传感器无刷直流电机将是电动 自行车用电机 的开发方向 。 3． 2 电池 电池是电动车的动力源，电池质量直接影响 电动自行车的行驶里程和寿命 。目前电动自行车 选用的电池分为铅酸电池 、镍镉电池 、镍氢电池 ((电机技术~2004(2) 和锂电池等 。 铅酸电池的比能量一般只有30 40wh／ kg， 循 环寿命300 500次，完全充电一般要8h左右 。它具 有可靠性高 、原料易得 、价格便宜的优点 ，加上 比功率可达 l 50w／ kg， 基本能满足加速爬坡的要 求 。但由于其比能量不高，所 以存在续驶里程 短 、充电时间长 、循环寿命差等不足 。但近年来 国内电池厂家通过改革工艺 ，优化配方以及充电 技术的改进 ，使电池的性能有了新的突破 ，电池 的使用寿命大有提高，36V 12Ah电池重12． 6kg， 一 次充电续行里程达70km(按检测条件 ) ，电池平均 寿命在一年以上 ，成为目前电动自行车主要的动 力源 。主要批量生产的厂家有 ：河北保定金风帆 蓄电池有限公司、中国科技集团公司第十四研究 所、沈阳中辽三普电池(沈阳)有限公司以及上海 复华有限公司等 。 镍镉电池属碱性电池，我国产量较大，主要 生产厂家有深圳比迪亚有限公司和上海电池厂等 。 镍镉电池的比能量可达55wh／ kg， 可以快速充电， 其过充、过放电性能均好，循环寿命较长，达2000 次 。但它的价格是铅酸电池的4． 5倍，而且旧电池 若得不到很好的回收，会因重金属镉造成严重的环 境污染 。常用的是24V 5A h， 重量3． 2kg ， 一次充电 续行里程 16km， 按标准80％放电，寿命约500次。 镍氢电池也属碱性电池，我国生产工艺 日趋 成熟，是很有前途的动力电池。基本特性与镍镉 电池相似，但不存在重金属污染问题 。其比能量 为75wh／ kg ， 比功率为200w／ kg ， 可以快速充电， 过充 、过放电性能均好 ，循环寿命也达l 000次。 唯一不足的是产量还很小，价格较高，是铅酸电 池价格的5 6倍。常用的镍氢电池为24V7Ah， 一次 充电续行里程23km， 目前已在部分电动自行车上 使用 。浙江中大电源有限责任公司是我国镍氢电 池产业化基地 。 锂电池品种较多，有锂离子电池 、高温锂熔 盐电池、锂聚合物电池和锂聚合物固体电解质电 池等 ，它们各有优缺点 。总的特 点是 比能量较 ．4 1 ． 维普资讯 高，理论值已达l 50w／ kg， 缺点是充放电特性还比 较差 ，循环寿命可达l 000次以上。 3． 3 控制器 控制器是电动 自行车的驱动系统 ，它是电动 自行车的大脑 。其主要作用是提高电机和蓄电池 的效率 、节省能源 、保护电机及蓄电池以及降低 电动自行车在受到破坏时的损伤程度 。 电动 自行车常用的无刷直流电机的控制器目 前有两种类型 ： 一是采用专用集成电路制作的控制 器 ；另一种是采用单片机作为控制器件的控制器。 前者针对无刷电机的控制要求，1, - 5控制逻辑集成在 芯片内，一般该类控制器称为模拟式控制器； 后者 采用单片机，用编程的方法来模拟无刷电机的控制 逻辑，其特点是使用灵活，通过修改程序可适应不 同规格的无刷电机，增加功能方便，如电机缺相保 护 、 堵转保护 、添加力矩传感器，可根据不同结构 的电机进行控制的优化以达到良好的匹配等，通常 将此类控制器称为数字式控制器。但无论是模拟式 还是数字式控制器，其工作原理大致相同 ： 用电子 装置代替电刷控制电机线圈电流换向，根据电机内 的位置传感器(霍尔电路)信号，决定换向的顺序和 时间，从而决定电机的转向和转速 。 有刷直流电机由于采用机械换向，不需要位 置反馈进行电子换向，所以控制器相对简单些，只需要一个功率开关管和一个续流二极管，再加 上一些辅助电路即组成一个完整的控制器 。 我国生产电动自行车控制器的厂家比较多，如江苏银洋集团无锡银洋电机厂 、锡山市华力车 配有限公司等 。随着 电子元器件成本的不断下降 和性能的不断提高，无刷直流电机控制器将得到 广泛地应用 。 4电动自行车的市场前景看好 4 ． 1 生活质量的提高需要电动自行车 我国现有5亿人口以自行车代步， 在全球拥有 的lOlL 辆自行车中， 我国就占4． 7亿辆之多。 几十年 来 ， 脚踏自行车一直是人们的主要交通代步工具 。 但 ．42 ． 随着我国城市规模的迅速扩大， 日常交通距离大幅 度增加， 自行车已显现出“ 力不从心”的态势， 长期依 靠自行车上下班的工薪族们感到每天在交通方面支 出的时间越来越多， 体能消耗越来越大， 有一种“ 透 支”的感觉 。 因而， 人们迫切希望一种快捷省力的交 通工具出现 。 买辆私家车吧， 对工薪族来说还有待时 日， 而电动自行车时速定在20km／ h以内， 价格在2 000． 3 000之间， 一般工薪阶层承受得起 。 据统计 ，1 998年我国电动自行车的产量为5． 4万台， 1999年为 l4万台， 2000年为29万台， 2001年为58万台， 到2002 年猛增到100万台， 我国电动自行车已从导入期进入 成长期。 据有关机构抽样调查表明， 北京自行车的保 有量为l 000万辆， ...