圆点娱乐平台-登录网址铅酸电池的比能量一般为 ３０￣４０Ｗｈ／ｋｇ， 能量密度为６０￣９０Ｗｈ／ｌ，循环寿命４００￣６００次，完 全充电要 ６ｈ 左右。铅酸电池具有技术成熟，成 本低，价格便宜等优点，同时相对其它电池比功 率较高， 不足的是比能量较低。目前铅酸电池 被广泛使用。

　　电机及其传动技术是电动自行车的心脏， 其性能、质量、成本、可靠性等对电动自行 车整车影响很大。表 ２ 列出了目前国内外电动 自行车制造厂家选用的传动技术及特点。我 国电动自行车以轮毂式传动最为常见。 ２．２控制器及控制技术

　　控制器是电动自行车的大脑， 其主要作用 是控制电机转速、提高电机效率以及在一定 的情况下保护电机和电池。

　　科技资讯 ２００７ＮＯ．１７ ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ 我国电动自行车的研究现状和发展展望

　　陈军包建华齐美星 （徐州师范大学电气工程及自动化学院 徐州２２１００９）

　　摘 要：近年来，电动自行车以其环保、节能、快捷的特点正逐渐走进普通消费者的生活中。社会对环境和节能的重视有力地促

　　无刷直流电机的 控制器目前有三大类： 一是采用专用集成电 路制作的控制器；一 是采用通用单片机制 作；一是采用专用数 字信号处理器（ＤＳＰ）制 作。以专用集成电路 制作控制器， 技术成 熟，这类芯片以安森美 公司的 Ｍ Ｃ ３ ３ ０ ３ ５ 、 Ｍ Ｃ ３ ３ ０ ３ ３ 、三洋公司 的 ＬＢ１１８２０ 为代表。 此类芯片集位置检 测、译码、过流、过 热、欠压、正反转选 择等功能于一身，系统 集成度较高，保护电路 动作快，有配套的其他 集成电路， 使用方便。

　　进了电动车的发展。本文首先综述了目前我国电动自行车的现状，然后重点阐述了目前电动自行车关键技术的研究现状，最后展望了

　　变压器视在功率 Ｓ 一定条件下，由有功率 Ｐ＝Ｓ· ｃｏｓ φ知：功率因数 ｃｏｓ φ较小，变压器所提供的 有功功率 Ｐ 较小，无功功率 Ｑ＝ √ Ｓ２ － ｐ２ 较大。

　　（２）各支线路的功率损失较大。由流过输电 线路的总电流 Ｉ＝Ｉ 有／ ＣＯＳ φ知，当线路的电压 和机械负荷不变时，电流的有功分量就是一个常 数。因此，功率因数越小，输电线路总电流必然 增加，输电线．Ｒ 大大增加， （Ｒ 为一相输电线引言

　　纵观近几年， 我们惊讶地发现电动自行车 正以突飞猛进地速度进入自行车市场， 成为人 们重要的代步工具。人们对环境和能源的关 注以及相关重要技术的革新， 有力地促进了电 动自行车的发展。

　　我国电动车的研究相比欧美国家起步较 晚。直到上个世纪 ９０ 年代中期，我国才掀起开 发研究的高潮，主要集中在上海、北京、广东等 地，到 ９０ 年代后期基本覆盖全国主要经济发达 地区如江苏、浙江、山东等省。虽然我国电动 车研究起步晚，但从技术的角度，我们并落后于 世界。我国电动自行车产业基本保持与世界同 步发展。

　　煤矿生产的负荷 ７０％在井下，其供电过程： 由地面变电所向地面绞车、主扇、选煤运输、 压风等设备及井下中央变电所供电，井下中央变 电所向各采区变电所供电， 采变向各采、掘、 运、电气供电。矿区地面变电所装设电容器 组，提高线路功率因数，这种提高线路功率因数 的方法，管理集中、操作方便，但在矿区同一有 功负荷分量的情况下，只是把矿区各感性支路与 总供电线路的电源间的无功电流振荡变为与地 面变电所的电容器间无功电流间振荡而己，它提 高的是向矿区供电的（地面变电所）上一级供电线 路的功率因数，地面变电所以下各感性支路的功 率因数并未提高，用电质量未改变。由于矿区负 荷 ９０％左右都是感性负载，各支路功率因数过

　　镍镉电池的比能量一般为 ４０￣６０Ｗｈ／ｋｇ， 能量密度为 ８０￣１１０Ｗｈ／ｌ，循环寿命 ６００￣１２００ 次。相比铅酸电池，镍镉电池比能量较高，充放 电性能较好，循环寿命较长，但它价格偏高，且 旧电池若得不到回收会因重金属镉引起严重的 环境污染。目前我国镍镉电池生产量仍较大。

　　镍氢电池比能量为 ６０￣７０Ｗｈ／ｋｇ，能量密度 为 １３０￣１７０Ｗｈ／ｌ，循环寿命为 ６００￣１２００ 次。镍 氢电池除技术不如镍镉电池成熟外， 其它性能 均优于镍镉电池， 而且镍氢电池没有重金属污 染的危险。目前镍氢电池大有逐渐取代镍镉

　　（５）采用同容量的同步电动机代替异步电动 机，使同步电动机在过励磁条件下运行，利用其

　　容性电流来补偿电网中的感性电流。 （６）可用鼠笼型异步电动机的地方，应尽量

　　不用绕线型异步电动机，因同容量、同转数鼠笼 型异步电动机绕线异步电动机功率因数高 ５％， 效率高 ３％左右。

　　（７）提高电动机和变压器的检修质量。 电动机功率因数的高低常常与绕组每相线 圈的匝数、接线方法、空气隙大小有关。变压 器硅钢片间应有良好的绝缘，铁芯迭片间隙不能 太大，对于多根导线并绕的变压器应注意换位， 使并联导线之间不产生平衡电流及由它引起的 附加损耗。以变电所集中补偿为辅是指：在各具 体电气单元补偿电容电流后，整个矿区功率因数 还需提高状态下，变电所装设电容器提高总线路 的功率因数。方法如下： 采用电容器组提高功率因数。①单相电路 并联电容的补偿经计算可得；②三相电路并联电 容的补偿， 因三相电路是由三个单相电路构成 的，因此把式（１）中的各参数换面三相电路相应 的参数即可。③在电容器容量己定的情况下，每 相所需电容器的个数 ｎ＝Ｎ ／ ３，取接近于而大于 此值的整数。④三相电路补偿电容器的张路原 理：电容器分三相安装，其接线一般采用三角形， 因三角形接法为采用星形接线倍。 如果电容器的额定电压低于电网电压时，应作星 形连接。

　　由于煤矿是井下生产，一般距地面几十至几 百米深处，特别是老矿区，采掘工作面离井底车 场距离远， 供电距离长。如何安全用电、节约 用电、提高线路的功率因数是安全用电、节 约用电的一种重要途径。

　　根据有无位置传感器， 无刷直流电机又可 分为有位置传感器无刷直流电机和无位置传感 器无刷直流电机。有位置传感器无刷直流电机 所使用的位置传感器主要有光电传感器和霍尔 传感器两种， 其中以霍尔传感器应用较多。位 置传感器的存在客观上增加了电机的体积和成 本，同时给电动自行车增加了一个故障源，在应 用上带来了很多的不足与不便。针对位置传感 器的不利因素， 近一二十年来出现了无位置传 感器的无刷直流电机， 并越来越得到人们的重 视和研究， 相继出现了很多种电机转子位置信 号检测的方法， 其中较为成熟的有：反电动势 法、续流二极管法、电感法和状态观测器法等； 其中以反电动势法应用较多。

　　（３）各支输电线路的电压损失也较大。功率 因数低时，在输送同样有功电流的情况下，流过 输电线的实际电流较大，使变压器、配电线路电 压损失也大，造成用电器端电压下降，使用电设 备，尤其对异步电动机的运行和起动带来不良后 果。

　　（１）正确选择与合理地使用电动机，使其经 常在满载或接近满载的情况下运行。由图 １ 知： 电动机的效率、功率因数、转矩、转速与负载 的关系曲线可看出： 当电动机的负载逐渐增大 时，功率因数也逐渐增大。

　　２２４ 科技资讯ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ

　　电动车核心技术包括三个方面：电机与 传动、控制器与控制技术、电池等， 涉及电 气、电力电子、控制、机械等多学科。目 前， 我国对电动自行车的研究已经进入实用阶 段，具有相对成熟的技术，可靠的驱动和控制， 以及高比能量的电池。 ２．１电机与传动

　　目前我国电动自行车所使用的电机一般为 直流电机，它具有体积小，效率高，调速性能优 良等特点；而电机的结构一般以轮毂式居多。 传统的直流电机内部有碳刷和换向器， 故称之 为有刷直流电机。它应用技术成熟， 高速范围 宽，构成的控制系统简单，成本相对较低，过载 能点强，因为通过机械换向，故不需要位置传感 器。无刷直流电机内部没有电刷（碳刷）和换向 器，其转子一般由永磁体构成，这样构成的永磁 无刷直流电机因其转子没有励磁损耗， 效率较

　　（２）对于轻负载的异步电动机，可降低电压 运行。对于负载率经常小于 ３５％一 ４０％的异步 电动机，可采用电动机外部或内部改接线的方法 实现降压运行。

　　（４）合理地调节负荷，避免变压器空载和轻 载运行。对负荷率小于 ３０％ 的变压器用适当的 小容量的变压器进行替换。

　　有刷直流电机由于采用机械换向， 不需要 位置传感器反馈电机位置信息， 所以控制器相 对简单， 价格也相对便宜。有刷直流电机控制 器主要由专用集成芯片制作， 如 Ｔ Ｍ ３ ３ ９ 、 Ｔ Ｌ ４ ９ ４ 等。

　　在控制器的基础上采用什么样的控制技术 也非常重要。对于直流电机， 基本都是采用 Ｐ Ｗ Ｍ 技术通过控制电机端电压来控制电机转 速。一般情况下， 在要求不高时采用开环调速 控制；而对于动态性能要求较高的负载， 可采 用转速、电流双闭环调速控制系统。目前我 国电动自行车大多直接采用开环控制， 结构简 单， 可靠性高， 成本低。 ２．３电池

　　以通用单片机制作控制器，机动灵活，容易进行 功能扩展， 目前应用较多， 以 Ａ Ｔ Ｍ Ｅ Ｌ 公司的 ８ ９ Ｃ ２ ０ ５ １ 和微芯公司的 Ｐ Ｉ Ｃ １ ６ Ｃ ５ ４ 、 ＰＩＣ１６Ｃ７２Ａ 为典型代表。但单片机处理能力有 限，特别是需要处理的数据量大、实时性和精度 要求高时，单片机往往不能满足要求。目前应用 ＤＳＰ 制作无刷直流电机控制器是种趋势，研究和 应用也日趋广泛。ＤＳＰ 对输入输出数据能进行 高速处理，且提供了高度专业化的指令集，使得 它在控制器的规则实施、矢量控制和矩阵方面 具有极大优势，同时可以完成一些较复杂的控制 功能，如电压电流双闭环控制、转子电流正弦波 驱动等。Ｄ Ｓ Ｐ 芯片很多， 以 Ｔ Ｉ 公司的 Ｔ Ｍ Ｓ ３ ２ ０ Ｃ ２ ４ 系列和 Ａ Ｄ 公司的 Ａ Ｄ Ｍ Ｃ 系列最为典 型。它们都是将电机控制所需的外围功能电路 集成在一个 ＤＳＰ 芯片内，具有体积小、结构紧 凑、易于使用、可靠性高等特点。

　　高， 得到了广泛的应用。由于永磁无刷直流电 机通过电子换相取代机械换相， 从根本上消除 了机械换相带来的机械磨损等不良影响， 因而 大大地提高了电机运行的可靠性和效率。但是 无刷直流电机的换相需要控制器根据反馈过来 的电机转子的位置信息给出正确的控制信号， 所以控制系统相对较为复杂， 成本稍高。随着 永磁无刷直流电机的性价比不断提高， 其应用 将日趋广泛。另外直流电机还有有齿和无齿之 分，表 １ 概括了常见电动自行车电机的特点。

　　在煤矿供电系统中，提高供电系统是最末端 负荷功率因数，是节约电能、提高供电质量的最 有效的一种方法。视具体电器、采用不同的方 法对无功功率进行补偿，是安全用电、节约用电 的一种有效途径。

　　它最大的特点是比能量高， 可达 １ ５ ０ Ｗ ｈ ／ ｋ ｇ ； 比功率可达 ５ ０ ０ Ｗ ／ ｋ ｇ ；不足的地方就是目前 价格还较高， 充放电性能相对较差。