鉅大LARGE | 點擊量：541次 | 2022年02月18日
"鋰動時代"或已經(jīng)到來
與鉛酸電池相比，鋰電池具有重量輕、比容量大、循環(huán)使用壽命長等優(yōu)點，它作為電動自行車之車載動力電源，不僅輕量便攜方便充電，而且有助于整車產(chǎn)品之“輕量化及簡約化”設(shè)計。這對于淘汰目前大量使用的鉛酸電池、減少污染即促進環(huán)境可持續(xù)發(fā)展，以及推動電動自行車產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級、促進行業(yè)自身之健康發(fā)展，乃具有現(xiàn)實意義和有益效果。
因此，就現(xiàn)階段而言，在電池(儲能)技術(shù)研究尚未能獲得突破性進展，即“低成本、高性能”電池尚未投入商品化實際應(yīng)用之前，我們或可將現(xiàn)有電動自行車產(chǎn)品之“鋰電化”轉(zhuǎn)型升級，作為目前以至今后一段時期內(nèi)之主要研究課題。但就電動自行車行業(yè)本身而言，我們或更應(yīng)該側(cè)重于：如何通過對現(xiàn)有產(chǎn)品進行綜合優(yōu)化設(shè)計，開發(fā)出更能適應(yīng)普通消費者之需求的“經(jīng)濟款鋰電車”產(chǎn)品，以期“鋰電車”之普及率能有較大幅度的提升。比如，設(shè)想在2015-2017年前后，擬實現(xiàn)“鋰電車”之普及率、達到或超過50﹪以上等等?；蚩蓪⒋俗鳛榻跀M實現(xiàn)之目標與具體任務(wù)。
就目前“鋰電車”之普及率而言，遠低于采用“鉛酸電池”之車型產(chǎn)品，其原因或在于，目前鋰電池成本仍相對偏高。因而，在現(xiàn)有“鋰電車”產(chǎn)品之設(shè)計中，多采用減少鋰電池的容量配置，來相應(yīng)降低整車實施成本，而這使得現(xiàn)有“鋰電車”產(chǎn)品之車型過于單一化。比如，目前市面上鋰電產(chǎn)品多為“電單車”，這使得消費者對于車型的選擇或存在局限性，或因此而影響了“鋰電車”之普及率難以有較大幅度的提高。而相比之下，目前“電動型”車型的普及率遠高于“電單車”之車型。顯然，加快研發(fā)并推出“經(jīng)濟款電動型鋰電車”之產(chǎn)品，對于有效提升“鋰電車”之普及率，乃至推動整個行業(yè)加快鋰電產(chǎn)品及其產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，或?qū)a(chǎn)生更為明顯的實際效果。
可是，就我國現(xiàn)階段國情而言，隨著經(jīng)濟與社會的不斷發(fā)展，致使城市不斷擴大、道路隨之延伸，而人們?nèi)粘ｒT車出行距離亦相應(yīng)延長，這就要求現(xiàn)有產(chǎn)品的續(xù)航能力(里程)須相應(yīng)提高。然而，就現(xiàn)有技術(shù)及其實施條件而言，或只有通過增加電池其容量配置，方可延長其續(xù)航里程。而這對于降低“鋰電車”實施成本或帶來相當難度。而與之相比，目前“鉛酸電池”產(chǎn)品的普及率較高，或在于它仍具有價格優(yōu)勢。由此可見，因目前鋰電池成本(價格)偏高，而在短期內(nèi)或難以實現(xiàn)其成本的大幅降低；故，欲通過價格優(yōu)勢來取代“鉛酸電池”則顯然是不現(xiàn)實的。
那么，就現(xiàn)有條件而言，如何突破目前“鋰電池成本過高”之瓶頸制約，來提升“鋰電車”之普及率呢？筆者以為，我們或可以通過進一步優(yōu)化驅(qū)動方式，來大幅提升驅(qū)動電機之“能效比(額定扭矩/額定功率)”，以減少電池的能量消耗及其容量配置，從而可降低電池成本；這將有助于“鋰電車”之普及率的更有效提升?；蛘吒唧w和直觀地講，若在現(xiàn)有產(chǎn)品之基礎(chǔ)上，將驅(qū)動電機之功效(能效比)提升1倍，則可以減少一半的電池容量配置；而提升至3倍則可以省去2/3的電池容量配置，等等。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
顯然，如能達到上述預(yù)期技術(shù)效果，這對于大幅降低鋰電池成本，提升“鋰電車”之普及率，或許是一條較為經(jīng)濟和更為有效之解決途徑；或者可以說，若能實現(xiàn)如上所述之預(yù)期技術(shù)效果，或?qū)⒔o電動自行車技術(shù)進步與產(chǎn)業(yè)升級帶來一次變革，則預(yù)示著電動自行車產(chǎn)業(yè)之“鋰動時代”或已經(jīng)帶來。
然而，就現(xiàn)有產(chǎn)品之驅(qū)動方式而言，主流產(chǎn)品均采用“輪轂電機”驅(qū)動，尤其是“低速輪轂電機直驅(qū)方式”，或已成為現(xiàn)有整車產(chǎn)品設(shè)計時，一種固定(固有)的設(shè)計模式；因此，可以說，現(xiàn)有產(chǎn)品之優(yōu)化設(shè)計，都是局限于該驅(qū)動方式所做出的改進；故，優(yōu)化及改進效果或是有限的，或顯得“微不足道”。當然，該驅(qū)動方式的優(yōu)點或在于，采用直接驅(qū)動車輪轉(zhuǎn)動之方式，傳動效率較高。但筆者以為，采用輪轂電機直驅(qū)方式，若用于高速車輛則相對趨于合理，這是因為：
它可充分利用和發(fā)揮電機的高轉(zhuǎn)速，工作效率較高；而用于電動自行車等低速車輛則不然，由于電機轉(zhuǎn)速需要與車輪轉(zhuǎn)速相匹配，則電機轉(zhuǎn)速受到一定限制，使其工作效率的更有效提高將受到限制。當然了，經(jīng)過多年來的不斷改進，目前低速輪轂電機技術(shù)已相當成熟。然而，正因為如此，欲通過進一步優(yōu)化設(shè)計來提升其功效(能效比)，則提升空間已不大；或者更通俗與更直觀的講，基于現(xiàn)有低速輪轂電機驅(qū)動方式，即便是將其改進與優(yōu)化設(shè)計做到極致，或很難實現(xiàn)其功效的倍增。也就是說，在新材料、新工藝以及新的技術(shù)方法尚未出現(xiàn)之前(或尚未成熟運用之前)，若要進一步提升“低速輪轂電機”之功效(能效比)，則將受到現(xiàn)有技術(shù)條件的制約。
據(jù)上所述之分析以及筆者的理解，若要更大幅度的提升驅(qū)動系統(tǒng)之功效(能效比)，或應(yīng)該選擇更趨合理的驅(qū)動方式。原因在于，目前的輪轂電機及其驅(qū)動方式，由于受到車輪轂特定結(jié)構(gòu)及軸向尺寸的限制，而使得其功效的提升受到限制，不利于驅(qū)動電機之“高能效”優(yōu)化設(shè)計。因此，更宏觀的講，現(xiàn)有低速輪轂電機驅(qū)動方式，或成為電動自行車技術(shù)發(fā)展進程中，又一“技術(shù)瓶頸”。據(jù)此，筆者以為，進一步提升驅(qū)動系統(tǒng)之功效(能效比)乃是今后之發(fā)展方向。理由在于：即便是將來電池技術(shù)有所突破，但是，“革新驅(qū)動方式、提升驅(qū)動系統(tǒng)功效即減少電池能量(能源)消耗”之改進思路(設(shè)計理念)，將會始終保持(即：不會失去)其“技術(shù)先進性”；這一點乃顯而易見。
而固守于“低速輪轂電機”驅(qū)動方式、并依賴于電池技術(shù)上的突破；這將使我們解決問題之途徑及其技術(shù)方法或受到束縛，則改進思路及其解決方案或存在局限性。相比之下，運用現(xiàn)有成熟技術(shù)(最新技術(shù))，對現(xiàn)有產(chǎn)品進行優(yōu)化設(shè)計，而無論采用何種驅(qū)動方式，只要適宜和具備產(chǎn)品“運行工況”等相關(guān)技術(shù)條件之要求，并能大幅提升驅(qū)動系統(tǒng)之功效(能效比)即減少電池能量消耗；則乃較佳驅(qū)動方式。并且，其技術(shù)優(yōu)勢或更體現(xiàn)于：其一，運用現(xiàn)有成熟技術(shù)則實施難度大大降低，無技術(shù)瓶頸制約；其二，節(jié)能效果(即減少能源消耗)，則是采用提高電池“比容量”之解決方案所不能夠做到的。
綜上所述，筆者以為，突破現(xiàn)有產(chǎn)品設(shè)計模式之束縛，更新“設(shè)計理念”、改變“技術(shù)思路”，并選擇更趨合理的驅(qū)動方式，將可獲得“事半功倍”之技術(shù)改進效果。由于本文篇幅所限，對于上述相關(guān)問題的進一步討論以及具體改進方案，推薦參考筆者近期撰文并發(fā)表于“中國電動車網(wǎng)”的相關(guān)文章，即：《淺談電動自行車之高能效低成本輕量化設(shè)計》及《我國電動自行車產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展的思考與探討》；該文中給出了具體優(yōu)化設(shè)計方案及參考實施例?，F(xiàn)將其核心技術(shù)要點及其應(yīng)用效果簡述如下，謹供參考。
該解決方案及實施例中，提出了：采用“高能效”電機及其“高效率”工作方式(驅(qū)動方式)之改進思路；并給出了具體改進措施。其中，核心部件為一“高能效減速增矩電機”，其技術(shù)優(yōu)勢與特點在于，構(gòu)成簡約、方便實施，或可由現(xiàn)有產(chǎn)品(減速電機)作相應(yīng)的改進即可；具體為：可選用同一系列而不同規(guī)格的現(xiàn)有產(chǎn)品進行改制便可(即：采用“非標設(shè)計”之設(shè)計方法便可)。并且，該解決方案用于現(xiàn)有產(chǎn)品之優(yōu)化設(shè)計，不但無需改變現(xiàn)有電機產(chǎn)品之原有基本結(jié)構(gòu)(磁路)設(shè)計，而且改進效果乃尤為顯著。經(jīng)對相關(guān)參數(shù)的簡約計算、以及對“參照樣機”的初步試驗與相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計則表明：
它與現(xiàn)有產(chǎn)品及其“低速輪轂電機直驅(qū)方式”同比，至少可將驅(qū)動系統(tǒng)之功效提升6倍，則實用效果即相當于電池的“比容量”提高了6倍，或等效于電池的容量配置增加了6倍，這將有助于整車產(chǎn)品的“低成本、輕量化及簡約化”設(shè)計；尤其對于降低“鋰電池”成本和提高現(xiàn)有“鋰電車”產(chǎn)品之普及率，或?qū)a(chǎn)生較為顯著的實際效果。
結(jié)語：
由于筆者水平所限，對于上述相關(guān)問題之探討，以及所提供的技術(shù)解決方案，謹供參考。但有一點是十分明確的，即：通過進一步(大幅)提升驅(qū)動系統(tǒng)之功效(能效比)、繼而大幅減少電池容量配置及其“鋰電池”成本，遠比降低“鋰電池”本身之成本(造價)要容易的多。其技術(shù)優(yōu)勢及其可行性就在于：不僅實際應(yīng)用效果更為顯著，而且就現(xiàn)有技術(shù)條件乃可以方便做到的。而這對于有效降低“鋰電池”成本和提升“鋰電車”普及率，以期鋰電產(chǎn)品在短期內(nèi)獲得更為廣泛之普及，或?qū)砀鼮轱@著的實際效果。因此，客觀的講，就目前現(xiàn)有技術(shù)及其實施條件，或已經(jīng)具備了“經(jīng)濟款鋰電車”之商品化開發(fā)、以及規(guī)?；慨a(chǎn)的實施條件；而我們真正所要做的，或只需“更新設(shè)計理念、改變技術(shù)思路”，僅此而已。據(jù)此，我們更有理由相信：我國電動自行車產(chǎn)業(yè)之“鋰動時代”或已經(jīng)到來。
