客觀地講,我們說電動自行車產(chǎn)業(yè)或已步入“鋰動時代”,但更多只是象征性意義上的一種說法。因為目前鋰電池成本仍相對偏高,而由于成本的原因,則給“鋰電車”的推廣普及帶來相當(dāng)難度

客觀地講,我們說電動自行車產(chǎn)業(yè)或已步入“鋰動時代”,但更多只是象征性意義上的一種說法。因為目前鋰電池成本仍相對偏高,而由于成本的原因,則給“鋰電車”的推廣普及帶來相當(dāng)難度;或因此而導(dǎo)致目前“鋰電車”的普及率仍較低,而且要遠低于現(xiàn)大量使用的“鉛酸電池”之車型產(chǎn)品。

那么,如何定義電動自行車產(chǎn)業(yè)“鋰動時代”的真正到來,筆者以為,最為簡單之衡量標(biāo)準(zhǔn)或可以是:“鋰電車”之普及率(市場占有率),是否達到或超過50%以上。而據(jù)此定義及其衡量標(biāo)準(zhǔn),則電動自行車產(chǎn)業(yè)若要真正跨入“鋰動時代”,或仍有一個時間過程。但筆者以為,這個過程或相對很短,理由在于:就現(xiàn)有技術(shù)及其實施條件,我們不僅已具備“高效節(jié)能型鋰電車”之商品化開發(fā)、以及規(guī)?;慨a(chǎn)實施條件;而且,對于“經(jīng)濟型鋰電車”的推廣普及條件即消費者的實際需求,也更為成熟;或只是我們尚未意識到而已。就此展開如下相關(guān)問題之討論。

就如何加快我國電動自行車產(chǎn)業(yè)“鋰電化”轉(zhuǎn)型升級,我們可能更多的關(guān)注于,如何來降低鋰電池本身的成本(造價),繼而可以降低“鋰電車”造價和有利于提升其普及率。但筆者以為,對于電動自行車行業(yè)而言,我們或更應(yīng)該側(cè)重于:通過技術(shù)手段來優(yōu)化整車設(shè)計,更有效提升驅(qū)動電機(驅(qū)動系統(tǒng))功效,繼而降低其功耗,則可以減少電池能量消耗及其電池容量配置。而這樣,不僅能有效降低“鋰電池”成本和有利于提高“鋰電車”普及率;而且,更為重要的是:即便是將來電池技術(shù)有所突破,而“提升電機功效、減少能源消耗”之改進思路,將始終不會失去其技術(shù)上的先進性。

當(dāng)然,對于“低成本、高性能”電池產(chǎn)品之研究與開發(fā),乃今后發(fā)展方向,這一點毋庸置疑。因為它更關(guān)系到諸多相關(guān)產(chǎn)業(yè)之技術(shù)進步與未來發(fā)展,而不僅限于電動自行車行業(yè)及其相關(guān)產(chǎn)品。但就現(xiàn)階段而言,我們?nèi)暨^于期待或依賴于電池技術(shù)在短期內(nèi)有所突破,則將使電動自行車技術(shù)進步及行業(yè)發(fā)展停滯不前。理由很簡單:對于“儲能技術(shù)”的不斷研究與改進、以及新一代電池的開發(fā),乃多年來世界范圍內(nèi)所研究和亟待解決的技術(shù)難題;其難度或更體現(xiàn)于,即便是實驗室研究獲得突破,但要真正轉(zhuǎn)化和開發(fā)出“性價比”相對較高的經(jīng)濟實用型產(chǎn)品,或仍需要相當(dāng)長的時間過程,短期內(nèi)或難以投入商品化實際應(yīng)用。

因此,就現(xiàn)階段而言,我們或可以運用現(xiàn)已成熟應(yīng)用的現(xiàn)有技術(shù),對現(xiàn)有產(chǎn)品進行綜合優(yōu)化設(shè)計,來更有效降低整車產(chǎn)品實施成本,繼而大幅提高其“性價比”。這不僅有助于“鋰電車”的普及率、或可在短期內(nèi)獲得較大幅度的提升;并且,或許是一條更有效和“隨及就可以方便做到的”解決途徑。尤其對于推動和加快電動自行車產(chǎn)業(yè),在短期內(nèi)實現(xiàn)產(chǎn)品之全面“鋰電化”轉(zhuǎn)型升級,以至整個行業(yè)整體跨入“鋰動時代”,或?qū)a(chǎn)生更為顯著的實效。為能充分地說明這一點,現(xiàn)結(jié)合電動自行車技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀,并就如何更有效降低“鋰電車”實施成本及其優(yōu)選技術(shù)解決方案,具體探討如下:

1.技術(shù)現(xiàn)狀

就現(xiàn)有電動自行車產(chǎn)品及其驅(qū)動方式而言,普及率最高的乃低速輪轂電機。而經(jīng)過多年來的不斷改進,目前低速輪轂電機技術(shù)已相當(dāng)成熟;但正因為如此,欲進一步提高其功效,則優(yōu)化改進空間已不大。原因在于:其一,由于輪轂電機受到車輪轂特定結(jié)構(gòu)和軸向尺寸的限制,不利于電機結(jié)構(gòu)的進一步優(yōu)化設(shè)計;其二,由于輪轂電機其轉(zhuǎn)速要與車輪轉(zhuǎn)速相匹配,則電機轉(zhuǎn)速相對較低;而低轉(zhuǎn)速電機同比與高轉(zhuǎn)速電機工作效率相對較低,則致使其功效的進一步提升將受到限制。

據(jù)上所述,或者可以說,在新材料、新工藝以及新的技術(shù)方法尚未出現(xiàn)(或尚未成熟應(yīng)用)之前,欲通過進一步優(yōu)化輪轂電機之本體結(jié)構(gòu)設(shè)計、來大幅提升其功效,則將受到現(xiàn)有技術(shù)與實施條件的制約。據(jù)此而言,就目前技術(shù)條件,希望于輪轂電機技術(shù)有重大突破,即:通過提升其功效來降低電池能量消耗,繼而減少“鋰電池”容量配置及其成本,顯然是不現(xiàn)實的。

2.改進思路及其優(yōu)選方案

2.1電動自行車技術(shù)發(fā)展及其演變過程之探析

所周知,早期的電動自行車,是由自行車增設(shè)電力驅(qū)動系統(tǒng)演變而來,而傳動裝置仍采用的是鏈傳動方式。比如,較典型的車型為外置式(中置式)驅(qū)動電機,經(jīng)鏈傳動裝置來帶動車輪轉(zhuǎn)動。但它的不足之處就在于,鏈傳動裝置的耐用性能及工作可靠性欠佳;也就是我們通常形象地說,容易“掉鏈子”。因此,客觀地講,自輪轂電機誕生以來,省去了鏈傳動裝置,其工作可靠性明顯改善。它對于大幅提高電動自行車產(chǎn)品之普及率,以至推動電動自行車產(chǎn)業(yè)在近十年來獲得迅猛發(fā)展,乃功不可沒。

可是,由于輪轂電機其固有結(jié)構(gòu)特征的制約,致使其技術(shù)上發(fā)展或存在局限性。因此,更宏觀地講,輪轂電機驅(qū)動方式,或?qū)⒊蔀殡妱幼孕熊嚰夹g(shù)發(fā)展進程中之現(xiàn)階段“制約瓶頸”。那么,我們?nèi)怨淌赜诂F(xiàn)有輪轂電機驅(qū)動方式,并依賴于電池技術(shù)上的突破,這將會使我們的改進思路或也存在局限性。

2.2設(shè)計理念與改進思路之探討

那么,就如上所述之“制約瓶頸”,我們?nèi)绾蝸硗ㄟ^技術(shù)手段加以突破呢?筆者以為,電動自行車乃一種普及型低速交通代步工具,或仍應(yīng)該堅持其“簡約化”設(shè)計理念,并將更有效提升驅(qū)動系統(tǒng)功效、即減少其功耗放在首位。更具體的說,就是:“在滿足所需驅(qū)動扭矩之前提下,如何使所需驅(qū)動功率趨于更小,繼而使能源消耗亦趨于更少”。這一點或應(yīng)該作為“電動自行車技術(shù)改進”之始終不變的研究課題(主題)。即便是如何強調(diào)個性化設(shè)計,但也應(yīng)該是在此基礎(chǔ)上作出的優(yōu)化設(shè)計。而堅持這一改進思路,或反而會使我們解決問題之途徑變得更簡單,改進方案更簡約和更便于實施。

具體而言,目前多采用的低速輪轂電機,其致命性缺陷或在于:即便是將其優(yōu)化改進做到極致,而就現(xiàn)有技術(shù)條件則很難實現(xiàn)其功效的倍增。而與之相比,外置式(中置式)驅(qū)動電機,由于不受車輪轂特定結(jié)構(gòu)的限制,更利于驅(qū)動電機的“高能效”優(yōu)化設(shè)計。故,它與低速輪轂電機相比,其技術(shù)優(yōu)勢或更體現(xiàn)于:運用現(xiàn)有技術(shù)條件稍加改進,便能獲得“功效”的倍增、以至更大幅度之提升(優(yōu)化改進方案及其實施例之后具體給出),這對于有效降低“鋰電車”造價(即:減少電池容量配置及鋰電池成本),或?qū)a(chǎn)生更為顯著的實效。

顯然,與輪轂電機相比,外置式(中置式)電機之顯著優(yōu)點則在于,它更便于實現(xiàn)功效的進一步提升,改進空間仍較大;而不足之處和有待解決之技術(shù)問題,或只需將鏈傳動裝置做些相應(yīng)的、更趨合理的優(yōu)化設(shè)計而已,以適應(yīng)和滿足產(chǎn)品“運行工況”等相關(guān)技術(shù)要求便可。那么,這就使得問題之最終有效解決變得簡單多了。具體優(yōu)化及改進方案推介如下,供參考。

3.改進措施及其參考實施例推介

就鏈傳動裝置優(yōu)化設(shè)計而言,我們或可以借鑒于已成熟應(yīng)用的現(xiàn)有類似產(chǎn)品、來作出相應(yīng)的改進便可,比如:現(xiàn)有機動摩托車所采用的鏈傳動方式。而該傳動方式之所以延用至今,就在于它不僅能夠適宜產(chǎn)品“運行工況”等相關(guān)技術(shù)要求,而且構(gòu)成也相對簡約、便于實施和較為經(jīng)濟。但它與早期電動自行車所采用的鏈傳動方式有所不同,區(qū)別及其效果在于:其后輪轂部位設(shè)有一“緩沖部”;因此,當(dāng)車輛起步或提速時(即:傳動裝置加載瞬間),能起到有效地緩沖作用,從而使傳動系統(tǒng)各部件相互間的瞬間受力強度大大減輕,繼而使其工作可靠性及耐用性能顯著改善,使用壽命則相應(yīng)延長。

據(jù)上所述可見,電動自行車選擇上述鏈傳動方式,不僅是適宜的,而且“性價比”或更高。簡單地說,鏈傳動方式通常用于低速傳動系統(tǒng),而電動自行車速度要遠低于機動摩托車,則鏈傳動裝置其傳動速度更低;因此,其工作可靠性、耐用性能更高,使用壽命更長。但就進一步優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計和降低實施成本而言,或仍有較大改進空間。

比如,一種采用中置驅(qū)動方式、名稱為《高能效電動自行車之驅(qū)動及傳動裝置》的專利申請(專利號:ZL201220615106.9;授權(quán)公告日:2013年4月24日),提供了一種更為經(jīng)濟實用的解決方案。該方案是將裝于后輪轂部位的“緩沖部”,作了進一步優(yōu)化改進,并采用了“帶有緩沖部件的聯(lián)軸器”方式,即可方便安裝于中置電機之轉(zhuǎn)軸上,其改進效果在于:

〈1〉將“緩沖部”前移中置,可簡化后輪轂部位設(shè)計,則整車構(gòu)成更為簡約,綜合實施成本進一步降低。

〈2〉將“緩沖部”改為聯(lián)軸器形式,其本體結(jié)構(gòu)更為緊湊、體積減小、用材量減少,實施成本低廉;不僅更便于加工,而且可選用鋼質(zhì)材料制作,結(jié)構(gòu)強度及耐用性能相應(yīng)提高,使用壽命延長,則綜合性價比更高。

〈3〉將“緩沖部”改為聯(lián)軸器形式,最明顯優(yōu)點還在于:它與“中置電機”轉(zhuǎn)軸及鏈輪之間,均可采用螺紋連接方式或鍵槽等連接方式,則結(jié)構(gòu)設(shè)計更為簡約,簡便易實施和方便裝配等等。

綜上所述可見,上述鏈傳動裝置及其中置電機驅(qū)動方式,乃較佳驅(qū)動及傳動方式之一。其可行性在于:不僅僅是經(jīng)過實際應(yīng)用驗證其技術(shù)上已相當(dāng)成熟;而且,上述優(yōu)化方案及其改進措施,均采用的是現(xiàn)已成熟應(yīng)用之常用技術(shù)手段與方法,則實施難度大大降低。不僅如此,更為重要的是:它同比與低速輪轂電機驅(qū)動方式,將能實現(xiàn)其功效的倍增、以至更大幅度之提升,繼而可大幅減少電池的容量配置,即可有效降低“鋰電車”實施成本。這才是問題獲得最終有效解決之關(guān)鍵所在。就此我們作如下進一步探討。

4.關(guān)于“高轉(zhuǎn)速”中置電機與“低轉(zhuǎn)速”輪轂電機之“功效”對比

4.1相關(guān)參數(shù)概念與“高能效”中置電機優(yōu)化設(shè)計原理概述

為節(jié)省本文篇幅和便于理解,我們結(jié)合如下相關(guān)參數(shù)概念一并討論:

〈1〉關(guān)于“單位功率質(zhì)(重)量”之概念,即:P(功率)/Q(質(zhì)量)。簡單地說,當(dāng)P/Q比值愈大,則表明電機在獲得相同功率輸出時,電機的質(zhì)(重)量與體積愈小,用材量即原材料成本愈少;反之亦然。據(jù)此而言,中置電機同比與輪轂電機,由于不受車輪轂特定結(jié)構(gòu)限制,而更利于其結(jié)構(gòu)(磁路)優(yōu)化設(shè)計,則體積、質(zhì)(重)量可相應(yīng)減??;而據(jù)相關(guān)研究也表明,二者同比,中置電機通常可減少約30%的體積、重量及原材料成本。

〈2〉關(guān)于電機之“功率、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、效率”等相關(guān)參數(shù)概念及其解釋:公知的,電機之轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速成反比(轉(zhuǎn)矩=功率/轉(zhuǎn)速),額定功率相同的電機,極數(shù)越少,轉(zhuǎn)速就越高,同時轉(zhuǎn)矩越??;而另一方面,額定功率相同的電機,額定轉(zhuǎn)速愈高,電機的體積、質(zhì)(重)量和成本將愈小;再一方面,在一定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi),高轉(zhuǎn)速電機同比與低轉(zhuǎn)速電機其效率更高。因此,通常在能夠滿足負載“運行工況”等相關(guān)技術(shù)要求時,以及減速機構(gòu)構(gòu)成相對簡約、傳動效率相對較高(功率損耗較小)之情況下,一般會選擇高轉(zhuǎn)速電機實施“減速增矩”傳動方式;這樣,更經(jīng)濟(即:原動機重量、體積較小,電機造價即價格相對較低等)。

基于上述公知的相關(guān)參數(shù)概念及其解釋,我們或可以得出這樣的結(jié)論:額定功率相同的高轉(zhuǎn)速電機同比與低轉(zhuǎn)速電機,若要獲得(達到)與低轉(zhuǎn)速電機相同的輸出轉(zhuǎn)矩,則高轉(zhuǎn)速電機的質(zhì)(重)量、也應(yīng)與低轉(zhuǎn)速電機的質(zhì)(重)量相同(或大致相當(dāng))?;蛘呤钦f,我們或可以相應(yīng)增加高轉(zhuǎn)速電機其質(zhì)(重)量(如:增大鐵芯截面、增加繞組匝數(shù)),則可以增大其輸出轉(zhuǎn)矩,并可獲得與低轉(zhuǎn)速電機相同的轉(zhuǎn)矩。但這里需要特別說明的是:二者“功率及轉(zhuǎn)矩”均相同,但高轉(zhuǎn)速電機同比與低轉(zhuǎn)速電機其“質(zhì)(重)量”并未有明顯增加,即:二者“質(zhì)(重)量”是相同的(或大致相當(dāng))。而上述:通過增加高轉(zhuǎn)速電機“質(zhì)(重)量”來增大其“轉(zhuǎn)矩”,只是針對于“高轉(zhuǎn)速電機本身”而言,這一點需要特別明確乃確定的(應(yīng)該準(zhǔn)確理解)。

如上之結(jié)論很重要,它對于理解“中置電機”之“高能效”優(yōu)化設(shè)計原理,并用于解釋“中置式高轉(zhuǎn)速電機”同比與“低轉(zhuǎn)速輪轂電機”,可獲得“功效(額定扭矩/額定功率)”的提升,乃最為重要之依據(jù)。并且,該依據(jù)毋庸置疑,因為它不僅符合“質(zhì)量守恒”定律;而且,嚴(yán)格意義上講,乃符合“能量守恒及能量轉(zhuǎn)換”之基本原理。其充分理由在于:

電機(電動機)作為將電能轉(zhuǎn)換為機械能的設(shè)備,或可稱之為“能量轉(zhuǎn)換之載體”。而嚴(yán)格的講,該載體的“能量轉(zhuǎn)換能力”則取決于它的“質(zhì)(重)量”,即:電機的“鐵芯及繞組的質(zhì)(重)量”。據(jù)此,當(dāng)電機的“質(zhì)(重)量”相同,能量轉(zhuǎn)換能力則相同;那么,更具體的講,也就是說“當(dāng)電機質(zhì)(重)量相同時,而輸入功率相同,則輸出轉(zhuǎn)矩亦相同”。

可是,在現(xiàn)有電機產(chǎn)品中,為何功率相同的電機,它的轉(zhuǎn)速越高轉(zhuǎn)矩就越小呢?對此,也很好理解,因為轉(zhuǎn)速越高的電機,它的“質(zhì)(重)量”及體積越小,它的“能量轉(zhuǎn)換能力”越小;就是說,高轉(zhuǎn)速電機的體積、“質(zhì)(重)量”,原本就小于低轉(zhuǎn)速電機,乃固有特征。而現(xiàn)有電機產(chǎn)品之所以采用該設(shè)計方法(模式),則是因為:有利于優(yōu)化電機的“功率重量比”,即有助于提高其“性價比”。

顯然,本文稱之為“高能效”電機之設(shè)計方法,不同于現(xiàn)有電機產(chǎn)品所采用的設(shè)計模式,其區(qū)別或在于:由于是針對于采用車載電源(蓄電池)供電的電機,則更側(cè)重于,如何來更有效提升電機的功效(以減少能源消耗);具體的講,就是通過增加電機的“質(zhì)(重)量比”,來提高其“能效比(額定扭矩/額定功率)”。但仍需要強調(diào)的是:改進后的“高能效”中置電機(高轉(zhuǎn)速電機),它同比與現(xiàn)有產(chǎn)品之“低轉(zhuǎn)速輪轂電機”,其質(zhì)(重)量、體積以及“原材料(鐵芯、繞組)成本”并未有明顯增加(或大致相當(dāng));并且,二者的功率、轉(zhuǎn)矩均相同,但“轉(zhuǎn)速”是不同的。

4.2關(guān)于“高能效”電機之具體優(yōu)化方案及改進措施

在現(xiàn)有產(chǎn)品(中置電機)之基礎(chǔ)上,我們能否在不增加電機額定功率之前提下,來增加其額定轉(zhuǎn)矩呢?據(jù)前述“高能效”電機優(yōu)化設(shè)計原理可知,通過增加電機“質(zhì)(重)量”,便能相應(yīng)增加其轉(zhuǎn)矩。據(jù)此,我們就可將現(xiàn)有產(chǎn)品,很方便的改制成“高能效”電機,即:選擇同一系列而不同規(guī)格的現(xiàn)有產(chǎn)品稍加改進便可。具體改制方法說明如下:

以額定功率350W的中置電機為例,我們可選用功率(規(guī)格)稍大一檔或更大一檔的“同一系列”現(xiàn)有產(chǎn)品,將電機繞組(線圈)參數(shù)作相應(yīng)的調(diào)整重新繞制便可。其改進設(shè)計原理與實際效果在于:與原有功率為350W的中置電機相比,電機規(guī)格即“質(zhì)(重)量”增大后,不僅鐵芯(磁路)截面相應(yīng)增加,而且線圈繞制空間也相應(yīng)增大,繞組匝數(shù)亦可相應(yīng)增加。比如,將鐵芯截面增大一倍(鐵芯長度即磁路長度相當(dāng))、繞組匝數(shù)也增加一倍(適當(dāng)增大線徑);那么,同樣的電流(功率)輸入,即可產(chǎn)生兩倍的“磁通量”,便可獲得功效(轉(zhuǎn)矩)的倍增。更直觀地講,也就是說,“改進后”的電機,額定功率仍為350W,但它的額定轉(zhuǎn)矩則為“改進前”的兩倍,即相當(dāng)于現(xiàn)有產(chǎn)品同一系列700W電機的轉(zhuǎn)矩。

上述解決方案之可實施性及其顯著優(yōu)點更在于:由于采用現(xiàn)有產(chǎn)品進行改制,則無需改變現(xiàn)有產(chǎn)品的原有結(jié)構(gòu)(磁路)設(shè)計,簡單實用,實施成本低廉。因此,就經(jīng)濟性與實用性而言,乃可作為“優(yōu)選技術(shù)解決方案”之一。

不僅如此,上述改進方案及其實施例,或給我們帶來一些啟示,或?qū)⑹刮覀兘鉀Q問題之思路發(fā)生改變。即:通過合理適當(dāng)增加電機的“質(zhì)(重)量比”,則線圈繞制空間相應(yīng)增大,我們就可以選擇適當(dāng)?shù)木€徑來較大幅度的增加繞組匝數(shù),即可在保持安匝數(shù)(IN)不變之前提下,便可相應(yīng)減少(小)所需驅(qū)動電流,即可使電機額定功率大幅減小。而這對于采用電池(車載電源)驅(qū)動的車輛而言,在滿足所需驅(qū)動扭矩之前提下,驅(qū)動電機額定功率(所需驅(qū)動功率)的大幅減小,使得電池能量(能源)消耗亦大幅減少,則電池的容量配置及其成本大幅減少。由此可見,采用上述“高能效”中置電機作為電動自行車的驅(qū)動電機,不僅可大幅降低“鋰電車”實施成本,而且,同比與現(xiàn)有輪轂電機驅(qū)動方式,其節(jié)能效果(即:能源消耗大幅減少)更為顯著。

4.3實施例對比及其“功效”的簡約計算

為能較為直觀地闡明其優(yōu)化改進效果,我們下面采用舉例的方式,將“高能效”中置電機與低速輪轂電機之“功效”作一對比,具體如下:

比如,一只額定功率為350W的“高能效”中置電機,其轉(zhuǎn)速是“功率同樣為350W輪轂電機”的2倍,但同時二者的質(zhì)(重)量也相同(或大致相當(dāng));那么,據(jù)前述“高能效”電機優(yōu)化設(shè)計原理及其相關(guān)結(jié)論,則中置電機可獲得與輪轂電機相同轉(zhuǎn)矩。這樣,我們就可以選用“傳動比(減速比)”為2的鏈傳動裝置,即可獲得“功效(扭矩)”的倍增。也就是說,“高能效”中置電機的最終輸出轉(zhuǎn)矩(即:經(jīng)鏈傳動裝置施加給車輪的扭矩),則相當(dāng)于(或等效于)700W輪轂電機的輸出扭矩。反之,若要獲得與350W輪轂電機相同的輸出轉(zhuǎn)矩(扭矩),則只需選用175W的“高能效”中置電機便可。

當(dāng)然,上述“功效”之對比,尚未考慮鏈傳動裝置的功率損耗,而實際“功效”之提升幅度則會有所降低。但這一問題之解決就更為簡單了,我們只需要選用轉(zhuǎn)速更高一點的“高能效”中置電機,并相應(yīng)增大鏈傳動裝置的傳動比(減速比)便可。具體解決方法(方案)及其“功效”簡約計算如下:

公知的,鏈傳動裝置的傳動效率通常為η=0.9,為留有一定余量,效率可取η=0.89。那么,我們選擇轉(zhuǎn)速比(即:減速比)為2.3,則結(jié)果為:0.89(傳動效率)×2.3(減速比)≥2(功效)。

5.技術(shù)改進效果綜述

據(jù)如上所述之改進方案及其實施例對比,我們還可以得出這樣的結(jié)論:“高能效”中置電機同比與現(xiàn)有“低速輪轂電機”,當(dāng)二者質(zhì)(重)量相同(或大致相當(dāng)),則“功效”之提升幅度,將取決于中置電機轉(zhuǎn)速與車輪轉(zhuǎn)速的“轉(zhuǎn)速比”和減速傳動裝置的“傳動效率”。據(jù)此而言,采用“高能效”電機及其中置驅(qū)動方式,同比與輪轂電機直驅(qū)方式,其“功效”乃具有更大的提升空間。

具體而言,按車速≦26公里計,則低速輪轂電機轉(zhuǎn)速(即:車輪轉(zhuǎn)速)通常為400r/min左右,而用于減速傳動之中置電機、其轉(zhuǎn)速至少可達3000r/min以上,則二者間的“轉(zhuǎn)速比”較大(即:“減速比”至少可達8左右)。那么,即便是減速傳動裝置存在一定的功率損耗,但只要減速傳動裝置的功率損耗、所占總的功率消耗之比例很小,且遠小于驅(qū)動電機之“功效”的提升幅度,則改進效果將是尤為顯著的。比如,按“轉(zhuǎn)速比(減速比)”為8計,減速傳動裝置的“傳動效率”且為η=0.85(就現(xiàn)有技術(shù)條件乃可以方便做到的);那么,我們選用額定轉(zhuǎn)速為3200r/min的“高能效”中置電機,則至少可將“功效”提升6倍以上,其技術(shù)效果更在于:

“功效”提升6倍,則實用效果即相當(dāng)于電池的“比容量”提高了6倍,或等效于電池的容量配置增加了6倍。反之,若與現(xiàn)有產(chǎn)品(低速輪轂電機驅(qū)動方式)同比,則可相應(yīng)減少(節(jié)省)“鋰電池”5/6的容量配置。

由于本文篇幅所限,關(guān)于上述:采用“高能效”中置電機,如何來更大幅度提升驅(qū)動系統(tǒng)“功效”及其具體實施方案。推薦參考筆者近期撰文、并發(fā)表于“中國電動車網(wǎng)”之《淺談電動自行車之高能效低成本輕量化設(shè)計》等多篇相關(guān)文章,且作為本文所探討問題之組成部分,謹(jǐn)供參考。

結(jié)語:

對于如何加快我國電動自行車產(chǎn)業(yè)“鋰電化”轉(zhuǎn)型升級,其優(yōu)選解決方案,或更應(yīng)該包括兩個方面:其一,行業(yè)自身的努力,加快研發(fā)并推出更符合消費者實際需求的“經(jīng)濟型鋰電車”產(chǎn)品,以取代現(xiàn)大量使用的“鉛酸電池”之車型產(chǎn)品。其二,就公益性而言,若能像新能源汽車那樣,給予“鋰電產(chǎn)品”適當(dāng)?shù)漠a(chǎn)業(yè)政策扶持,即便是象征性的一點鼓勵,這對于推動“鋰電車”產(chǎn)品的更廣泛普及,將會產(chǎn)生極其顯著的實效。那么,我國電動自行車產(chǎn)業(yè)真正跨入“鋰動時代”,將指日可待。

[責(zé)任編輯:趙卓然]

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