电动自行车的总体设计
电动自行车的总体设计电动自行车的总体设计主要应满足以下五个方面：1、电动车应符合：材料力学，结构力学，人体力学，外形美学。2、电动车应符合：动力性、加速性、经济性、安全性。3、电动自行车应满足用户的要求和习惯。4、电动自行车应符合以下国家标准和行业标准。（1）GB3565-93自行车安全要求；（2）GB/T3566-93自行车装配要求；（3）QB2302-97电动自行车安全通用技术条件；（4）GB1714-93自行车命名和型号编制方法；（5）QB1880-93自行车车架。5、电动自行车外形应自行车化，防止轻摩化。电动自行车的组成部分电动自行车，由五个部分组成，电机、电池控制器、充电器、车体。对于电动自行车的设计，应从这五个部分来考虑。1、电机的设计首先应确定电机的功率，即电机的额定输出功率。为确定电机的输出功率，先考虑电机的输入功率P1，P1＝I1V1 （1）P1——电机的输入功率（瓦）I1——电机的输入电流（安）V1——电机的输入电压（伏）电机的输入电流I。在平坦道路和无风的情况下，选用610mm或660mm车体，载重70kg时，经过测试，其输入电流为6A-7A。电机和输入电压V1，适用额定电压24V，电池充电后，可达28V。电池工作时，可按25V计算。根据公式（1）计算，电机的输入功率P1为：P1＝（6A-7A）×25＝150W-175W有了电机的输入功率P1，则可计算电机的功率（额定输出功率）P2， P2＝ηP1 （2）P2＝电机功率（额定输出功率）（瓦）η——电机效率P1——电机输入功率(瓦）电机的效率η一般为70％左右，根据公式（2）可计算P2P2＝0.7×（150W-170W）=105W-122.5W在使用中，应给电机一定的功率余量，因此，电机的功率应选用120W-150W。电机在结构上分为有刷电机和无刷电机：有刷电机是传统的产品，性能比较稳定。应该是电动自行车的首选电机。无刷电机是新产品，其寿命及性能要比有刷电机好。但其控制电路比较复杂，对元件的老化筛选要求比较严格。虽然，电机寿命长，但电路容易出毛病。因此，选用无刷电机，要经过严格的可靠性实验，以确保质量。电机在输出传动方式上，可分为轮毂式，中置式，摩擦式。轮毂式结构简单，外形好，但电机轴受力大，对电机损害大。电动自行车可选此种电机。中置式结构复杂，但电机轴受力小，对电机损害较，电动自行车应优选此种电机。摩擦式结构简单，但对车轮外胎损坏较大，而且雨天打滑。电动自行车不应选用此种电机。2、电池的设计电池的各类目前分为：铅酸阀控免维护电池，镍镉电池，镍氢电池。对于一般中、低档车，应采用铅酸阀控免维护电池。此种电池价格低。用户容易接受。对于一般高档车，应采用镍氢电池。镉镍电池因存在记忆效应，在充电前需要把电池的电放光，故不宜采用。电池容量的设计：首先考虑电池的瓦时WH。WH＝L×Y （3）WH——电池的瓦时。L——电池充满电后跑的最大路程。Y——电动自行车跑1公里所需瓦时。用户要求电动自行车充一次电应跑30公里以上。通过试验，电动自行车每跑一公里需8瓦时。根据公式（3）计算WH＝L×Y＝30公里×8瓦时公里＝240瓦时。电池的容量AH：AH＝WH/V （4）AH——电池的容量 （安时）WH——电池的瓦时 (瓦时）V——电池的电压 （伏）根据公式计算：电池选用24V。AH＝WH/V＝240WH/24V＝10AH。电动车用铅酸电池应选用24V-10AH。电池采用24V-10AH。电池外形尺寸为：长300mm，宽98mm，高99mm。重量为7.6公斤。外加电池1公斤，提着电池上楼充电，一般人的体力没问题。3、控制器的设计控制应具备下列功能：（1）无级调速，传感器可采用霍耳元件或拉线电位器。（2）刹车断电，刹车时先断电后刹车。（3）5公里/时限速起动。电动自行车必须用脚蹬至时速5公里/时后，才能接通电机并无级调速。（4）过载保护，当电机的电流达到12A时，控制器进行保护，最大电量控制在12A。（5）电池欠压保护，当电池电压降到21V时，控制器进行保护，切断电池供电。（6）控制器调速调到最大输出时，电动自行车的速度应不大于20公里/时。（7）电路中应有熔断器（保险管及管座），采用15A保险管，当电池短路时，立即切断电源。（8）控制器应有钮子开关或钥匙开关，停车时应切断电源。4、自行车的设计电动自行车与普通自行车相比，车速增大了，重量也增大了，因此其结构强度应增强。自行车的设计应考虑以下问题。（1）车架的钢管应适当增加钢管直径和钢管壁厚。（2）便于上下车，应选用女车车型。（3）由于车重增加，为了整车的稳定性，选用610mm较合适。（4）轮胎应选用优质的，阻力小的，内胎应选用丁基橡胶。（5）车闸应灵敏、可靠，可选用罗拉闸或抱闸。（6）车把应选用使用舒适的燕把。（7）轮辋应选钢圈镀铬，辐条应选铜帽和不锈钢辐条。（8）电池盒装拆方便易行，便于提拿上楼。5、充电器的设计根据电池的需要，充电电流应控制在0.1C-0.2C。充电电流计算：A＝C×AH （5）A——充电电流（安）C——倍率（倍）AH——电池容量（安时）根据公式（5）计算：A＝（0.1-0.2）×10=1A-2A，充电器的功率PC：PC=IV （6）PC——充电器的功率（瓦）I——充电电流（安培）V——电池标称电压（伏）根据公式（6）计算：PC＝IV＝（1A-2A）×24V＝24瓦-48瓦故充电器功率选用50瓦。传统的充电器采用恒压式，采用变压器，输入220V50HZ，输出24V50HZ，再经过桥式整流，即可对电池脉动充电。为了保证电池充满电后不过充，减少电池内氢气损失，可在充电回路中加一个50mA的放电回路。可实现每秒50周的脉动充电，同时每秒50周的脉动放电。充电初期，充电电流在1A-2A，放电电流在20mA。充电后期，电池基本充满，充电电流在200mA，放电电流在50mA。传统的充电器虽然笨重，但成本低，寿命长，故障小，是电动自行车首选产品。目前，开关电源式充电器发展很快，但成本高，而且晶体管元件也容易出现故障。电动自行车选用此产品时，应加强晶体元件老化筛选，确保产品质量。（石忠东）
