文献综述
电动自行车发展现状
现有电动车大致可以分为以下几个主要部分:蓄电池、电池管理、充电系统、驱动系统、整车管理系统及车体等。驱动系统为电动车提供所需的动力,负责将电能转换成机械能。无论何种类型电动车的驱动系统,均具有基本相同的结构,都可以分成能源供给子系统、电气驱动子系统、机械传动子系统三部分,其中电气驱动子系统是电动车的心脏,主要包括电动机、功率电子元器件及控制部分,而控制部分及时电动车的控制器又是最关键的部分。
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。目前国内外电动自行车制造厂家选用的传动技术有摩带式传动、中置式传动、侧挂式传动、轮毂式传动。
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。
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。
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。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。无刷直流电动机既具备交流电动机的结构简单、运行可靠、维护方便等一系列优点,又具备直流电动机的运行效率高、调速性能好等诸多特点,同时克服了有刷直流电机由于机械电刷和换向器的存在所带来的噪声、火花、无线电干扰以及命短等弊病,所以以无刷直流电机作为电动马达的电动自行车产品逐渐受到消费者的青睐。
在我国有将近6亿人以自行车代步,自行车市场非常大。随着我国城市规模的迅速扩大及农村道路的日益改善,长期依靠脚踏自行车的人们将会把目标转向电动自行车,对电动自行车的需求也会越来越大。据统计,1998 年我国电动自行车的产量仅为5.5千万辆,之后每年以70%~300% 的速度增长,差不多每年增加一倍。具锂辉电池市场部调查报告显示,截至到2013年5月全国电动自行车保有量已突破1.5亿辆。而产量方面,去年我国电动自行车的年产量为3500万辆,高居世界首位在电气技术、电力电子技术、新材料、控制技术等不断发展的情况下,在电池性能不断提高的情况下,可以预见,未来十年二十年,电动自行车市场份额仍将以较高的速度增长。
电动自行车发展趋势
2016年3月21日,深圳市开展了“禁摩限电”整治活动,整治超标电动自行车,同年11月2日,广州政府官网发布《广州市人民政府关于电动自行车和其他安装有动力装置的非机动车不准上道路行驶的通告》(穗府规((2016 ) 7影,《通告》表示,根据《中华人民共和国道路交通安全法》和((1J东省道路交通安全条例》的有关规定,广州市行政区域内继续实施不准电动自行车和其他安装有动力装置的非机动车(残疾人机动轮椅车除外)上道行驶的措施。违反本通告的由公安机关交通管理部门依法予以处理《通告》自发布之日起施行,有效期5年。
