上海大学 许 路 朱平平 江建中

    [摘要] 电动自行车要求电气传动系统结构简单，外形尺寸小，重量轻，效率高，免维护或少维护。电动自行车电机应具有高功率密度以及基速以下恒转矩、基速以上恒功率的转矩—转速特性，故普遍采用永磁无刷直流电机。电动自行车对电池的主要要求是：高能量密度，使电动车有较长的一次充电续驶里程；高功率密度，赋予电动车良好的起动、加速、爬坡性能；长寿命，可有效降低车辆的运行成本。脉冲去极化充电方式不但可以实现快速充电，又能使电池循环寿命延长，故成为电动车辆快速充电技术的主流方式。最后通过国内外电动自行车性能比较后指出：国产车与进口车并无明显差距，但国产车有明显的价格优势。

    关键词 电动车辆 蓄电池 无刷直流电动机 应用
    现代电动自行车是融合电力电子、机械、控制、材料以及化工等领域各种新技术的综合产品。我国电动自行车发展的总体目标是生产出在性能和价格上都能娘美于燃油助动车的适合于城市交通的绿色轻便代步工具。实现这一目标的关键在于开发高性能、低成本、安全可靠的动力蓄电池。尽管目前电池储能技术还没有得到相应的发展。但新型蓄电池如氢镍电池、锂电池、锌—空气电池和燃料电池的问世和快速充电技术的发明，为电动自行车最终取代燃油助动车提供了乐观的保证。

电气传动系统

    1.电动自行车对电气传动系统的要求 电气传动系统是电动自行车的驱动和控制中心，其系统结构如图1所示。对其要求是：结构简单，外形尺寸小，重量轻，效率高，免维护或少维护。电动自行车的电机应具有高功率密度和图2所示的矩—转速特性：基速以下大转矩，适应车辆负荷爬坡、频繁起制动等要求；基速以上小转矩、恒功率，保证车辆在平坦路面上快速骑行。同时，电机在整个转矩—转速运行范围内应保持高效率，以谋求电池一次充电后的续驶里程尽可能长。

    2．无刷直流电机的控制规律 无刷直流电机具有很高的能量密度，其体积仅为相同功率普通直流电机的50％，且重量轻、效率高。用于电动自行车的永磁无刷直流电机有两类：内转子和外转子，其中外转子电机更适合构成电动轮毅，在电动自行车中有较多应用。

    电动自行车主要在市区骑行，车速不高，并且起、停频繁，因此电机普遍采用多极三相结构。控制器为双向DC／AC变流器，车辆前进时，变流器控制电机工作在电动工况；车辆制动时，变流器控制电机工作在发电工况，实现再生制动，将机械能转换成电能反馈回蓄电池。图3是由变流器、转子位置检测器和永磁同步电机构成的永磁无刷直流电机原理图。其中变流器为电枢绕组提供双向电流通路，U_i的大
小和极性决定了驱动转矩的数值和方向，即车辆是前进还是制动。电流负反馈保证电磁转矩跟随给定指令Ui变化，可有效地提高车辆的运动可控性。限于目前电池的储能水平，在电动自行车上采用再生制动技术是增加一次充电续驶里程的有效方法。该技术目前还处于研究开发阶段。

    3．减速系统的作用 对于相同功率的电机，额定转速越高，其额定转矩和对应的电枢电流就越小，减小电枢电流可降低电机的铜耗和涡流损耗，提高电机效率。采用配有减速装置的电气传动系统，可改善电动自行车的低速动力性能，保证电机始终工作在高速、高效状态，蓄电池处于小电流放电的最佳工况，带有减速系统的电机是将机械减速装置和电机合成一体化的含油电机轮毅。直接车轮驱动的电动自行车采用低速大转矩电机，车辆低速前行时，电机电枢电流增大，效率降低；蓄电池放电电流大，直接影响蓄电池的使用寿命。但直接车轮驱动方式结构简单，价格便宜，在电动自行车上被广泛采用。