电动自行车的未来发展与思考

中国电动自行车产业的未来发展与思考中国电动自行车产业的未来发展与思考 兼论在科学发展观的基础上应正本清源兼论在科学发展观的基础上应正本清源 2010 4 1 来源 天津瑞起科技有限责任公司 作者 李 平 浏览 992 次 文字选择 一 前言一 前言 去年底 因四项电动摩托车标准实施引发的激烈标准问题争议 随国标委决定对标准轻摩部分暂缓实施以及将在广泛听取意见的基 础上加速中国电动自行车国标的修订而告一段落 但各方争议远未 得到拟合 立场分歧很大 仍然尖锐对立 众说纷纭并莫衷一是 由于国内长期以来对两轮电动车产品标准化的研究缺失 电动自行 车标准修订工作的严重滞后 导致两类电动车产品的定义和指标界 定上存在长期争议 已造成了大量 轻摩化 的电动自行车产品 致使电动自行车产销与使用 管理等方面发生严重混乱 为消除隐 患 结束在两轮电动车标准化问题上的争议 当前应抓住这些社会 焦点问题 应用科学发展观 依据国家发展低碳节能产品和绿色经 济的战略方针来统一思想 消除分歧 认清两轮电动车产业未来发 展的新形势 新任务 紧紧抓住电动车产业发展史上又一宝贵的历 史性重大新机遇 在反对一种倾向的同时 要注意反对另一种倾向 我们不能只 从企业自身的利益出发 不能浮躁 更不能丧失理性 电动车生产 企业都必须考虑 本企业生产的产品是否对社会真正有利 是否会 危及公众的交通安全 是否真正有利于产业及企业的健康发展 鉴于这两类电动车产品标准的实施或修订已已深深影响到社会 1 2 亿民众日常的生产与生活 交通出行需要与安全 以及大量电 动自行车相关企业的生存 员工就业的稳定 特别是将关系到能否 正确引领中国电动自行车产业正确规划未来与有序 持续健康发展 因此 政府主管部门 社会各界与电动自行车业界广大同仁都应以 科学发展观和发展绿色经济 建立和谐社会 提高人民生活水平与 促进社会进步的国家战略方针为指导 统一思想和认识 加快电动 自行车国标的修订工作 推动电动自行车产品的创新 产业的技术 进步与健康发展 本文旨在结合国际 国内电动自行车科学技术与发展的进程上论 证 力求在标准化问题上正本清源 以加速电动自行车国家标准的修 订 推动加快的自行车特别是电动助力车新标准的制定 加速产业的 结构调整 提升与规范发展 提出一些合理性建议 做出自己的努力 二 中国电动自行车产业的发展现状二 中国电动自行车产业的发展现状 中国电动自行车产业 包括电动两轮车与三轮车 已走过了十 余年的高速增长 蓬勃发展的历程 中国电动自行车的年产量已从 1998 年的 5 8 万辆发展到目前的 2200 万辆以上 据估计 全国社 会保有量已达到一亿两千万辆 令世界瞩目与震惊 中国已成为名 副其实的全球最大的电动自行车产销大国 对影响全球未来的生态 发展具有无可估量的意义 在电动自行车技术领域 特别是在不少 核心技术上 我国已开始超越在这方面技术最先进的日本而领先世 界 回顾这一发展历程 毋庸质疑 近十余年来中国电动自行车产 业已有了巨大的技术进步与飞跃 三 对中国电动自行车标准修订的思考三 对中国电动自行车标准修订的思考 我国电动自行车产业的蓬勃与快速发展使得标准的制定与修订 远远滞后于与社会进步的需求 中国电动车自行车标准 GB17761 1999 系于十年前制定 当时的电动自行车技术还远不成熟 1 1 中国电动自行车目前的现实 中国电动自行车目前的现实 目前 国内由于电动自行车超速严重 骑车人遵守交通法规的 意识淡薄 超速行驶 闯红灯与骑车带人屡见不鲜 因而导致交通 事故频发 交通事故总量正在快速增长 行人与骑车人生命财产安 全受到威胁的风险都正在日益增大 中国既是发展中国家 又是世界第一人口大国 现今也已是自 行车 电动自行车 摩托车 汽车制造第一大国 中国的自行车保有量 已超过 5 亿辆 电动自行车的社会拥有 量已超过 1 2 亿辆 但两轮车骑车人中 70 以上属中低收入阶层 电动自行车由于有骑行方便 快捷 省力 充电与使用维护简单又 价格低廉的特点 已成为我国庞大的上班族 打工群体的主要交通 或谋生工具之一 也正在成为老年人 体弱与残疾人 妇女与学生 群体所乐于选择的最好交通工具 随中国经济的腾飞 城市化步伐的加快 城市范围的急剧扩大 制造 企业不断地迁往市郊 市民的出行距离都在不断延长 已由 90 年代 的平均 5 10km 延长到 10 20km 或以上 现实是 相当数量的上班族由于种种原因 例如经济 公共交 通工具不方便 不能直达目的地或禁摩等原因 仍将购买电动自行 车作为交通工具的第一首选 但不愿选择依现行国标合格的电动自 行车 因其车速过低 骑行所耗时间过长 效能低 不适应现代社 会的快节奏生产与生活的需求 社会现实是 电动自行车厂商若只生产这种低速但合格的电动 车则几乎卖不出去 于是明里暗里的应对措施层出不穷 厂家出厂 时电动车车速检测为合格品 不超速 但销售商在售车时再教用户 解除方法 将限速装置轻易拆除 以致超速 超重电动车满天飞 骑行的超标电动自行车已成国内庞大群体 几年来 国家电动自行 车标准已形同虚设 这早已成为公开的秘密 法律规定与实际执行 已严重脱节 由于交通运输系统的现代化是实现改革开放 推动国民经济快 速增长 实现四个现代化的重要方面与保障 刺激经济增长则又是 应对金融危机的重大举措之一 而发展汽车工业 鼓励汽车购买 又是拉动消费需求与国家 GDP 增长的重要杠杆 因此 各级政府无 不把支持汽车工业 发展交通设施 不断新建扩建道路 重点解决 汽车高速行驶的需求放在了重要的议事日程上加以规划与发展 但我国目前仍为发展中国家 中低收入群体仍占社会公众的最 大比例 而且目前的道路资源又仍十分有限 由于经济高速增长 汽车数量已迅速猛增 使道路交通越来越拥挤 堵塞 已成为许多 大中城市必须面对的一大难题 电动自行车这种个人交通工具的发展不但可以缓解这一矛盾 也有利于环保节能与低碳经济的发展 如政府有关部门只关心汽车 道路的拓宽与公共交通设施的建设 而长期忽视广大中低收入群体 的生产 生活对个人小型交通工具需求与非机动车通行道路的拓展 不但难于缓解目前交通拥挤堵塞的难题 而且将有悖于社会的公正 与和谐 世界上不少国家已高度重视自行车与电动自行车对节能环保 缓解能源危机 交通堵塞与在低碳经济中的重要作用 欧美政府都 在提倡节省费用 鼓励少用汽车 1993 年 7 月 日本警察厅 交 通局发出了关于辅助驱动自行车处理意见的通知 规定带有辅助驱 动装置的自行车只要满足一定的条件 在法律上可以享受自行车同 等待遇 在此之前 电动自行车是按机动车 摩托车标准同等处理 的 2003 年 美国总统布什批准将原本属于国家公路交通安全局 管辖 被定性为机动车并按机动车管理的电动自行车转由 CPSC 消 费者产品安全委员会管理 减少了法规对电动自行车的许多限制 这样 最高时速在 32km h 以下的低速电动自行车获得了更大的发 展空间 韩国总统李明搏亲自下令扩展自行车道 决心将韩国也要 发展成为自行车制造大国 2 2 电摩标准实施引发的矛盾与冲突 解决前景预测 电摩标准实施引发的矛盾与冲突 解决前景预测 尽管国标委已决定对电摩标准中轻便电动摩托车标准的部分将 暂缓实施 但暂缓实施并不等于废止 迟早还必须实施 政策今后 的走向也决不会趋向于废止 其原因有多方面 目前 电摩与电动汽车一样 标准的颁布与实施对公众的影响 极微 因这两类产品实际都远不成熟 市场现仍无对应产品在使用 或销售 更不用说社会拥有量 究其原因主要是电池成本居高不下 比能量尽管因锂电池的日渐成熟接近实用化 但还有寿命 安全与 快速充电站缺乏等众多难题 根据国内外专家预测 在最近 5 年内 能形成 10 的市场占有率的前景仍希望渺茫 轻便电动摩托车则不然 由于标准出台过晚 市场上已有大量 产品 目前与电动自行车一起已混肴难分 加之外形仿燃油摩托 在交通道路上更难以分辨 监查或区分 摩托与轻便摩托车产品的国家 国际标准都已形成日久 技术 成熟 规定详尽而稳定 但由于大气污染 石油资源面临枯竭 温 室效应等诸问题 在世界各国迟早都在面临淘汰之列 但摩托车国 际标准的规定则早已基本划定 车速 25km h 以下为助力车 50km h 以下为轻摩 50km h 以上及车重 400kg 以下则为摩托 对此 电动 车标准的制定或修订完全可以借鉴 但需要特别注意的是燃油助力 自行车 其性能与技术参数与目前的电动自行车十分相近 中国燃 油助力自行车起初规定为车速不超过 25km h 后来标准又依据道路 交通法正式被定为了 20km h 3 3 标准的制定与修订问题标准的制定与修订问题 a a 标准制定修订应遵循的原则标准制定修订应遵循的原则 标准制订或修订要合理 合法 严谨 科学 合理 就是要遵循科学 要符合地面车辆原理所积累的知识 经验与法则 合法 就是要遵循国家法律的规定 目前的法律法规有 2004 年 颁布的 道路交通安全法 与 GB7258 2004 机动车运行安全技术 条件 虽然目前有关电动自行车的法律法规已不完全能适应社会的发 展 但目前电动自行车与轻便电摩的标准修订或制订仍必须依据法 律法规 而对现行法律的修订必须依据国家规定的法定程序提起修 正 但这并非易事 要有人大代表的提案并经过人大讨论 审议与 批准 因此 仅仅期望靠电动车企业的呼吁就可以彻底改变现有关 于 20km h 车速的限定的想法未免过于天真 当然 标准制订或修订要有战略眼光 要代表与保障最广大人 民群众的根本利益 应具有公信力 也要考虑到大量企业的生存发 展与员工的就业与稳定 这些都关系到社会的和谐与发展 市场与 经济的繁荣 人民群众交通安全与生活水平 质量的提高 因此 无论国家标准与法律法规制定部门 交通管理部门 还是电动车生 产企业 都必须从我国国情即社会经济与交通的发展 民众的需求 与安全保障的全局来慎重考虑标准制定与修订的问题 企业家不仅要对企业负责 更要对社会负责 对消费者的安全 与权益负责 要看到从狭隘的小集团的眼前利益出发 貌似科学的 不负责任的言论将具有极大的危害性 大幅度提高车速与车重 到 头来 可能不仅有害于社会 也会断送企业自身的发展与前途 b 科学与合理的分类 机动车与非机动车必须严格区分 不能混淆 参照摩托车 ISO3833 1977 按速度与重量区分 摩托车 motorcycle 大于 50km h 轻摩 moped 原发动机与脚蹬踏 版 两用 motor paddle 简称 1964 年维也纳国际道路条约 50ml 日本 JIS D0101 1966 1976 600w 电动机 美国 ANSI D7 5 1974 C 均小于 50km h 座式摩托滑板车 motor scooter 汽 油机助力车约 25km h 德国 light mofa 小于 25km h 30ml 美 国 ANSI D7 5 1974 E 轮径 10 微型 我国原汽油助力车标准 草案 小于 25km h 30ml 国标 GB17284 1998GB17284 1998 汽油机助力自行车 20km h 30ml 40kg 参照电动助力自行车国际标准 欧盟 25km h 日本 24 km h 此外 考虑我国的现实情况 国标修改可能选择的最高车速有 35 km h 此系我国著名的科学家何祚庥院士已公开呼吁放宽的标准 32 30 28 25 km h c c 车重问题车重问题 目前电动自行车国家标准 GB17761 1999 规定车重不得超过 40kg 已公布的国外相似标准 例如电动或电动助力自行车 绝大 多数对车重没有要求 少数国家或地区交通法规对电动自行车车重有要求 例如 我 国台湾地区的标准规定 不包括电池的车重不得超过 40kg 英国早 期标准规定车重不超过 40kg 美国联邦基金与得克萨斯州法规规定 的车重为不超过 100 磅 50kg 加拿大艾伯塔省法规则规定为不 超过 35kg 交通安全交通安全 电动车的冲撞能量即动能为 mV2 2 电动车的动能不但决定了行 人或电动车骑车人在出现交通事故后受到伤害的程度 也决定了对 车架刚度 强度 制动器的能量吸收要求以及使用制动的安全 以 20 km h 为基准 质量 m 若不变 车速单因素考虑 25 km h 的动能 倍数为 20 km h 时的 1 56 倍 依次 28 km h 为 1 96 30 km h 为 2 25 32 km h 为 2 56 35 km h 为 3 06 40 km h 为 4 0 45 km h 为 5 06 倍 由图 1 可见 随车速增加 电动车的冲 撞能量迅速增加 图 1 车体重量为 40kg 时相对冲撞能量随车速的变化 如仅考虑车重 例如 以 40kg 为基准 另加标准体重 75kg 合计 115kg 则车重为 45kg 时仅为 40kg 时的 1 04 倍 依次 48kg 为 1 07 50kg 为 1 09 60kg 为 1 17 80kg 为 1 35 100kg 为 1 52 倍 图 2 车速任意且不变 车体相对冲撞能量随车重的变化 由图 2 可见 仅车重引起的冲撞能量变化与车重变化成正 比 当车重变化不大时 相对冲撞能量增加也很小 上述冲撞能量 计算中已包括了骑行人体重 75kg 如考虑车重与车速的综合作用 上述计算的撞击能量则还要显 著增加 例如 以 40kg 20km h 为基准 1 不同车重与车速下电动 车的相对冲撞能量可见图 3 图 3 不同车速与车重下电动车的相对冲撞能量 注 上述图表的相对冲撞能量数值均为与以车重为 40kg 另加 75kg 标准体重 车速为 20km h 时的冲撞能量为 1 作对比的计算结 果 由上述比较结果可见 仅仅车身重量的少许增加不会显著增加 电动车的动能 仅仅增加 8kg 在车速仍为 20km h 的条件下 动能仅 增加 7 即比目前的标准规定增加一倍 即达到 80kg 动能也仅 增加 35 因此车重并不是主要矛盾 国外标准对轻摩或助力车的 重量绝大多数都没有规定限制 恐怕不无道理 轻型化发展趋势轻型化发展趋势 各类产品都在向轻量化发展 产品的轻量化代表了电动车的总 体制造技术水平 特别是决定于新材料 新工艺以及关键部件 特 别是刹车装置 的设计制造水平 但对适合广大中低收入群体的民众而言 购买的电动车有快速 便捷的性能又保证安全与有合理的较低价格则是考虑的第一因素 在目前铅酸电池与钢车架仍占主流地位的情况下 大幅度降低 车重将有很大困难 反之 过于严格的限制车重将不可避免地降低 车架管材的壁厚 这将会给车架强度 疲劳寿命带来严重的隐患 骑行中车架突然断裂带来得的后果通常极为严重 因此 在车速适 当增加的条件下 相应适当放宽对车重的限制 对保障安全行驶是 完全必要的 并不会造成严重的恶果 另一方面 在标准中要求无限制地允许增加或根本取消对重量 的限制也是谬论 这是没有认真考虑电动车动能增加程度的浅见或 不负责任或为深入思考的轻佻言行 电动车过重的不合理设计本身 就是对于地球资源的浪费 如果说依据本已决定实施的新电摩标准让超标电动自行车一律 划归电动轻摩 让这种与汽车车速相比低得多 安全性又差的车辆 大量驶入机动车道的决定过于草率的话 那末无视撞击能量高于普 通低速行驶的自行车 电动自行车数倍的超重 高速轻摩 电摩在 非机动车道上飞驰 将会对低速车辆的骑行者或还有行人造成的交 通安全威胁其严重性同样不能忽视 一些专家引用了如下数据并进行了分析 依据 中华人民共和国道路交通事故统计年报 从 2004 年到 2007 年 的资料中的电动自行车和自行车肇事事故的统计数据来看 2004 年两者合并 的肇事事故为 11492 起 其中自行车占 85 5 电动自行车占 14 5 2007 年为 10130 起 其中自行车占 48 8 电动自行车占 51 2 肇事事故受伤人数 2004 年为 10906 人 其中自行车占 84 1 电动自行 车占 15 9 2007 年为 10380 人 其中自行车占 45 1 电动自行车占 54 9 可以看出 两个群体合并发生的肇事事故总量和受伤人数总量四年内 几乎没有变化 稍有下降 降幅仅在 4 8 11 9 之间 但比例结构发生了 巨大变化 电动自行车的比例分别上升了 4 9 倍和 3 5 倍 这说明大量的自行 车群体和部分摩托车群体转向电动自行车 维持了一个庞大的交通群体 上述数据是否还可以这样解读为 因电动自行车发生的交通肇 事事故总量和受伤人数总量四年内比例分别上升了 4 9 倍和 3 5 倍 这一数字的大幅度上升难道还不令人触目惊心 在国内外许多大中城市 非机动车道本身就狭窄 我国的一些 城市一味为扩大机动车道 已大幅度压缩了非机动车道的宽度 甚 至将非机动车道与人行道合在了一起 这样的不合理布局 如果还 任其高速大冲撞能量的电动车飞驰 非机动车道上的交通事故伤亡 比例怎能不将大幅度上升 电动自行车与自行车一样都需要精心设计 仅车体部分就需要 集合现代人体工程学 地面车辆原理 机械设计与强度分析计算 计算机优化设计模拟仿真 新工艺 新材料等等多学科新技术的综 合设计与合理应用 这些也正是我国电动自行车制造企业目前所普 遍缺乏的 更是我们与发达国家或地区 例如日本 欧洲或台湾等 在设计制造技术水平上的重要差距所在 我国电动车企业应清楚地 认识到这一差距并努力 迅速赶上国际先进水平 这将是摆在我国 电动车企业面前的一项重要任务 d 车速问题车速问题 道路交通安全法的 15km h 与机动车运行安全技术条件的 20km h 的车速界限或限定要不要修改 依据我国社会经济高速发展 的现状来看是完全有必要的 但也绝不能按某些电动车企业仅仅依 据自身利益 不顾民众交通安危提出的那样是车速越快越好 以下为大中城市电动自行车的实地骑行车速调查测试结果实例 文字及图均摘自参考文献 1 绝大部分电动自行车的最高行驶速度约为 30 公里 小时 自行车也可以接 近这个速度 为了确定真实的出行时间增加 需要测量所有交通工具的平均行 驶速度 包括交通信号延误 为此使用了浮动车方法 利用全球 99 定位系统 及地理信息系统进行速度测量 在上海 电动自行车与自行车的自由行驶速度 不包括停车 分别为 18 2 公里 小时与 13 0 公里 小时 昆明的数据相类似 分别为 17 9 公里 小时与 12 8 公里 小时 对两个城市而言 电动自行车比自行车的速度快 5 公里 小时或者快 40 当然 电动自行车的这个平均速度并没有反映一些喜欢高速行驶用户的 特别快的 有很大速度差异的速度 无论如何 研究表明电动自行车的实际运 行速度低于 20 公里 小时的限制 虽然 有一大部分的数据超过 20 公里 小时 图 5 1 与 5 2 以下图表及文字 均摘自参考文献 2 为另一实地调查 测量 统计结果实例 调查时间 2007 年 5 月 18 日下午 5 点至 6 点 调查地点 上海市闵行区漕 宝路星中路至星东路段 西向东方向非机动车道 调查对象 漕宝路电动自行车 的行驶速度及交通流量 经过计算得出电动自行车的平均车速为 18 7km h 有 20 的电动自行车的存 在超速现象 最多的超过了限制值 20km h 的 27 此外 调查中也发现了不少的违章现象 除了超速问题外 闯红灯现象非 常严重为 100 该路段没有交警 其次 擅自拆除脚踏装置相当严重 有近 半数左右的电动自行车的脚踏装置都被拆除了 最后 骑车带人现象也比较严 重 在所调查的 1h 内 遇到的骑车带人有 29 起 有些甚至还同时带了 2 个人 占总数的 11 3 左右 由上述两市三次的调查统计结果来看 电动自行车的平均车速 均在 18km h 左右且十分接近 最大车速超过 28km h 的极少 但超 过现行标准 20km h 的已占相当比例 40 左右 已不可忽视 因此 对电动自行车与电动轻摩的最高车速问题应在科学的基 础上提出合理的新规定 此外 从前述分析可见 当考虑车重与车速同时都增加时 动 能或冲撞能量还将显著增加 例如 48kg 25 km h 为 1 67 倍 48kg 28 km h 为 2 10 倍 而 100kg 45 km h 已高达 7 69 倍之多 目前 电动自行车厂商中生产的豪华款电动自行车中 车体重 量高达近 100kg 车速高达 45km h 的车型已不是无中生有 空穴来 风 以高于普通电动自行车近 8 倍之高动能在非机动车道路上行驶 对于普通电动自行车 自行车的骑行人或行人的冲撞与重度伤害的 危险怎麽能低估 据此分析 考虑到交通安全并参照大多数国外标准 我们的建 议是 国家将不再采用一刀切的政策 电动自行车将划分为大中城 市用车与城郊或农村 乡镇 坡地等 用车两大类 大中城市用电 动自行车的车速以不超过 25 km h 或 28km h 车重不超过 48kg 左 右 且不允许带成人为宜 农村用车的车速以不超过 32 km h 车重 不超过 60kg 允许驮重物或成人为宜 这样 城市用车的动能 在 不驮重物的情况下仅比较现有标准高出 1 67 2 1 倍 农村用车则最 高只高出 3 倍 两类用车将严禁混用 外形也将要有明显区分 即目前所谓的的简易款与豪华款 车速限制也将在道路标志上明显 标志出 此外 建议国家支持大力发展助力电动车 取其在车速上限能 自动限速 又有长续行里程 能轻松骑行与安全 轻便的功能 经 过一定的时段 例如 5 10 年 待我国电动车的制造技术水平上 升到一定高度 广大中低收入群体的生活水平再次大幅度上升 民 众对助力电动车的优越性已充分认识 助力电动车已大普及之时 有关我国电动车的标准将可不失时机地全部转换为力矩助力式电动 车而与世界大多数国家标准通行并接轨 从而结束我国纯电动式电 动自行车的历史与使命 对于超出上述标准的电动车 必须划入轻便电摩的范围 而轻 便电摩的速度上限仍为 50km h 下限不规定 不应再与电动自行车 无缝对接 当然 对待轻便电摩与现在的燃油轻摩的 待遇 相同 必须戴头盔 但在考驾照 上牌照方面与摩托车相比沿用原 50CC 轻摩政策 较摩托宽松 此外 由于无污染 所缴纳的相关费用也 应较燃油轻摩显著少些 这样制定较为宽松的交通法规 将可促进 电动轻摩在小城市 农村 坡地等的大量应用 并可加速我国电动 车产业与社会经济的进一步发展与繁荣 也可大大化解各方存在的 矛盾 大大减少交通违规的比例与恶性交通事故的发生 电池电压与电池的充电放电状态与最高车速有关 通常 电动 车的电机 无论是有刷还是无刷电机的转速转速 与车速成正比 都与与 电池电压成正比 电池电压成正比 现行电动自行车国标的最高车速在标准修订时还 应指明系在使用电池充满电的最高电压下测定 此外 车速上限都 未规定公差 这在计量检测时将难于处理 也不合理 建议增加公 差 例如负公差的 0 5km h 或 1 km h 或正负公差的 0 5km h 或 1 km h 四 助力电动自行车的倡导 推行对解决我国社会发展进程四 助力电动自行车的倡导 推行对解决我国社会发展进程 中诸矛盾的重大作用中诸矛盾的重大作用 助力电动自行车的骑行与自行车完全相同 由于助力电动车可 使电池轻量化 将进一步带来车重显著减少 加之车速被自动限制 电动助力自行车将不再会与现行国标发生冲突矛盾 从而将大大降 低了交通管理难度 也将更易于获得国家交管部门的认可 这也给 现有电动自行车生产厂商提供了空前巨大的大发展新机会 生产新 型助力电动自行车 不会发生由于轻便电摩与电摩新国标的实施而 可能导致数千家电动车及相关配件生产企业被迫关闭 近百万从业 人员失业 继而产生大量社会问题的巨大危险 而交通监察管理日 渐困难的难题将得到极大的缓解 彻底解决的光明前景也将日益显 现 五五 影响电动自行车产业发展的误区讨论影响电动自行车产业发展的误区讨论 1 骑行功能 骑行功能 中国历来关于 自行车 的名词定义并不确切 只是由来已久 的大众习惯称谓而已 自行车并不能自行 只能以人力骑行 是以 人力蹬踏驱动骑行的两轮车 电动自行车的人力骑行功能不能缺失 无论在国内外 这都是 机动车与非机动车的分水岭或根本性区分标志 决不能像一些人鼓 噪的那样 把这看成为对中国电动车发展的一大创造或什麽 伟大 发明 试想一下 一辆重达近百公斤的电动车 在骑行途中断电 或无电是什麽后果 不得不推车蹒跚而行 目前的纯电动自行车是自行车的延伸与换代产品 但若仅从电 机驱动行驶这一角度来看实质已是机动车 只是与汽车摩托车相比 车速很低 又有脚踏骑行功能 因而可以视为非机动车 由于社会发展的需求增加 标准制定的滞后与长期缺失 在电 动自行车基础上发展演变出现的轻便电摩现已处于管理混乱的状态 但对两者明确区分并加强管理是完全正确的 只仅仅是区分标志 指标高低是否合理而已 而不是该不该加以区分的问题 助力电动车完全必须靠人力蹬踏才能骑行 与自行车不同之处 是增加了电力辅助驱动功能 因而可视为更完全的非机动车 这也 符合国际法规 潮流和产业的发展方向 因此 这是应我国标准制 定部门与产业界都应重新考虑的大事 2 一次充电续行里程一次充电续行里程 除此之外 还必须考虑上述车速与一次充电续行里程的关系 即在电池容量一定的前提下的一次充电续行 或称 续驶 里程 续行里程长短与车速密切相关 车速越低 消耗功率越小 续 行里程越长 说明电动车续行里程的指标数值今后必须指明系在何 大小的车速下的数据 否则将没有意义或可比性 有关这方面的分 析事例可见下图 图 4 车重与电动自行车一次充电续行里程的关系计算例 计算分析条件 1 铝合金车架 36V 10Ah 锂电池电动车 无塑件或塑件很少 带脚蹬 一般都配置小容量电池 俗称 简易款锂电车 车重 Gb 25kgf 标准骑行人体重 Gm 75kgf 总重量 G 100kgf 2 钢车架 48V 12Ah 铅酸电池电动车 介于豪华款与简易款之间 有部 分塑件 外形较大 带脚蹬 一般不可以装大容量电池 俗称 半包 或 小 包 车 车重 Gb 48kgf 标准骑行人体重 75kgf 总重量 123kgf 3 钢车架 48V 17Ah 铅酸电池 轻便电动摩托车 从踏板摩托车演变来 体积大 一般装配大容量电池 俗称 豪华款 或 大包车 车重 Gb 70kgf 标准骑行人体重 75kgf 总重量 145kgf 4 钢车架 48V 20Ah 铅电池 电动摩托车 也从踏板摩托车演变来 外 形威猛 体积大 一般装配大容量电池 俗称 豪华款 或 大包车 车重 Gb 100kgf 标准骑行人体重 75kgf 总重量 175kgf 有关这一计算分析结果的详细研究 鉴于本文篇幅所限 我们 将于另文给出 上述的实例都是依据在平坦路面及无风的情况下骑 行工况进行计算 为对上述计算结果进行了实际骑行实验验证 试 验结果都基本证实了上述计算结果的正确性与可信性 由图 4 的三种典型电动车计算实例可见 车速对电动自行车一 次充电续行里程有重大影响 尽管实际骑行的工况往往随时变化 车况与路况都难以完全符合预先计算设定的 理想的实验条件 但 计算结果清楚地表明 车速越高 车重越大 电动车一次充电续行 里程越短 车速增加一倍 例如由 20km h 增加至 40km h 续行里 程几乎减小了一半 当车速增加到 50km h 的高速下 没有一辆车的 续行里程能超过 35km 在不载重的条件下 对车 人系统总重分别为 100 123 175 175kg 的四款典型电动自行车 在车速均为 25km h 的条件下 续行里程分别对应为 36 4 52 1 67 70 4km 或在一 次充电续行里程均为 50km 的情况下 四款电动车可达到的平均车 速分别约为 16 26 32 38km h 目前的趋势是 电动自行车的车重在不断地加大 主要为延长 一次充电续行里程与加大载重量 即加大电池容量或同时提高电池 电压 与此相应 车重也不断增加 特别是目前价格较低廉但重量 比能量仍很低的铅酸电池尤为如此 以 48V 20AH 的铅酸电池为 例 仅电池的重量就已达 28kg 以上 仅电池重量就已与锂电铝合金 车架的轻型电动自行车的全车总重量相接近 由图 5 可见 在低速 段 车速对续行里程要较大影响 车速增高 一次充电续行里程将 大幅度缩短 车速增高一倍 续行里程接近减半车速增高一倍 续行里程接近减半 图 5 含铅酸电池轻摩电动车车重与续行里程关系 3 爬坡能力爬坡能力 爬坡能力往往被高估 一些电动自行车甚至标出达到 45 爬 坡能力之强似乎高得令人咂舌 爬坡能力与车重及电机扭矩密切相关 在爬坡时的车速大小也 是评价因素 如爬坡车速已低于行人的步行速度 一般约为 5km h 虽能爬坡也意义不大 例如 一辆电动车标注爬坡能力为 38 电动车重量为 60kg 轮径为 16 半径为 0 203m 后轮毂电机为 登山王 电机 额 定输出扭矩最大为 30Nm 按国标标准骑行人体重 75kg 计算 车人 系统总质量为 135kg 即 1323N 在 38 的坡度下 仅下滑力就达 1323 Sin38 814 5N 故电动车牵引力最少就需 814 5N 才可以平 衡 防止下滑 为克服下滑所需的电机最大扭矩至少应为 814 5 0 203 165 3Nm 现轮毂电机额定输出扭矩最大仅为 30Nm 即使最大输出扭矩为两倍额定扭矩 60Nm 也远达不到所需的 165 3Nm 怎末可能爬到 38 的高坡度 实际上 60 Nm 的大扭矩在 16 小轮径车轮缘上产生的最大牵引力也仅为 60 0 203 295 5N 故该车仅能爬到 Sin 1 295 5 1323 12 9 这说明 商家不是计算错 误或根本没有进行实际爬坡骑行验证 就是有作虚假广告之嫌 另一需注意的是 不要混淆爬坡的角度与百分比坡度的不同表 示方法 上例中的 12 9 也仅相当于百分坡度值 Sin12 9 100 22 3 即使单位搞错 也达不到 38 的数字 实质上 盲目提高爬坡性能 对于平坦路面的城市道路骑行而 言没有任何意义 城市道路的立交桥 其坡度通常不会高于 6 3 6 大幅度提高爬坡能力 通常必须相应大幅度去提高电机 的输出功率 在这种情况下 电池在大电流下工作 电能消耗极大 一次充电续行里程也将大大缩短 4 电机功率电机功率 电机功率是否还要规定超出 240W 欧盟规定额定连续输出功 率不得超过 250W 各国标准规定也不一 实质上目前标准的规定 往往形成相当的误区 电机额定功率并不是一项易于准确判定或评 定的技术指标 连续输出功率指标的确定必须指明与一定的工作条 件相关联 例如负载 温升与连续工作时间 与此相联系的指标是 最大输出功率 对电动自行车而言 最大输出功率通常为额定输出 功率的 1 25 2 倍之间 不少电机制造厂家目前没有准确给出额定或最大输出功率这一 指标 个别厂家为追求竞争效果甚至故意模糊 实际将最大输出功 率作为额定功率给出 这样做其后果是不言而喻的 电机在过大 负载下工作不是易烧毁 就是因高温退磁导致电机性能严重退化 效率降低 或是机械特性变软 在爬坡顶风等强负荷下车速显著 变慢无力 还有的厂家还误把输入功率作为输出功率给出 其危害 性更大 此外 骑两轮车不同于驾驶汽车 连续骑行两小时以上通常将 使骑行人疲劳不堪 持续骑行 4 8 个小时的情况更极为罕见 因而 一般连续 2 小时工作即可作为电机连续工作额定输出功率的考核时 间 当然 电机功率加大 电动车动力性能越好 如启动 加速时 间都会缩短 即加速性能会更好 爬坡能力会更强 但都将以消耗 电流大与一次充电续行里程缩短为代价 由此可见 对整车设计时 的综合技术性能参数的确定 电动自行车生产厂商应仔细加以均衡 斟酌 5 瓦时数与安时数瓦时数与安时数 目前标准都是以安时数代表电池容量 但对电池供电的用电器 例如电动自行车来说就不完全适合 因电动车通常使用了不同 额定电压的电池 例如 24 36 48 60 72V 对电动自行车而言 用电压与安时数之乘积 即瓦时数表示将 更为合理 瓦时数代表了电池储存能量的大小 1 wh 3600 J 也即输出一定功率的可工作的时间 对同一种类的电池而言 瓦时瓦时 数大小又与电池重量 体积与价格成正比数大小又与电池重量 体积与价格成正比 这样在不同电动车之间 就可直接进行比较 仍以图 1 的计算结果继续分析 假定电池均为 铅酸电池 此处为简化分析 易于比较 因 36V12AH 铅酸电池比 同容量锂电池重约 8kg 车重增加 8kg 对续行里程影响不大 四 款电动车的安时数分别为 10 12 17 20Ah 瓦时数分别为 360 576 816 960wh 若以瓦时数 360wh 为基数 1 各电池之间 的能量比例均将为 1 1 6 2 27 2 67 如都以 25km h 的车速骑 行 续行里程则成反比例 36 4 52 1 67 70 4 1 1 43 1 84 1 93 重量越大 续行里程与瓦时数未成正比 这 是目前许多电动自行车制造厂商应考虑的 当然 考虑骑车带人或提高电动车载货物的承重能力只能以增 加电池瓦时数并相应提高车架强度 刚度与重量来解决 但这对城 市 平坦路面电动车 意义不大 因目前交通法规不允许带人 载 货时若货物体积或重量太大 交通事故的危险也将增大 对上述三款电动车增加 50kg 的重量 已相当于体重偏轻的被带 人的体重 实质上 轻型化才是电动自行车的正确发展方向 使用高强度 的结构材料来大幅度减小电动车本体自重 才会获得优良的综合技 术性能 6 电机扭矩与电动车牵引力电机扭矩与电动车牵引力 决定电动车的爬坡能力与加速性能的根本因素是牵引力与车 人系统总质量 一般电动车厂往往习惯于用电机的扭矩来表述电动 车的这类性能 往往忽略了轮径的作用 即使用同样最大扭矩的电 机 不同轮径的电动车 其牵引力也将有很大不同 对轮毂电机而 言 电机扭矩就是车轮扭矩 对同一扭矩 轮径小 牵引力就大 爬坡能力就强 例如 轮径 16 英寸的半径为 0 203m 在 20Nm 扭 矩下的牵引力为 20 0 203 98 5N 而轮径 24 英寸的半径为 0 305m 在 20Nm 扭矩下的牵引力为 65 6N 两者已相差 1 5 倍 建 议今后在电动车检测时将牵引力作为整车的主要技术性能指标之一 7 电动车的输出功率电动车的输出功率 电动车的输出功率决定于电机的输出功率与传动系统的效率 电机的输出功率等于转矩与转速之乘积 即 Pm W 2 T Nm n r min 60 n r min 60 0 10472T Nm n r min n r min 电动车的输出功率等于牵引力与车速之乘积 即 Pv W F N V m s V m s 对电机而言 在输出功率一定的前提下 转矩大 转速就低 相当于牵引力大 车速就低 是相互矛盾的指标 整车设计时需仔 细均衡 目前的电动自行车使用的电机是轮毂电机占主流 而轮毂电机 又以高效率的永磁无刷直流电机为主 这种电机的最高转速 即空 载转速 一经设计定型就不能再高 为了获得高车速与强大的爬坡