爬坡比千鹤电机还牛的电机

duyongshun

我转发这个技术贴，是以为很符合我以前的理念我有幸在公司的派遣下到韩国负责售后服务面临的就是目前的产品根本不适合在山坡陡路骑行，不但爬坡无力而且堵转电流很大对电池电机控制器均不利所以我当时很头疼终于意识到应该借鉴摩托车汽车的经验增加转牛转换器，就是平常说的机械变速结构，但当时国内的企业无暇顾及这些都忙着争夺市场 有的急于求成的研制电动轿车。我认为在电动驱动技术还不算完善成熟的情况下盲目研制高端产品有些贸然。尤其当前平原地带电动车普近乎饱和应该开发适合丘陵山区地带的产品我有这些想法应经4年 但是我没成功，因为我没说服任何企业按我的计划研发，时隔几年突然发现这个公司的技术贴。相和大家分享一下。也感谢原帖作者。其实早在94年日本有类似机构的电摩托。机械换档式轮毂电机”技术概述
来源： 浙江金源电动车有限公司 作者：chinarxy 发表日期： 2009-1-9 11:33:34 阅读次数： 58 查看权限： 普通文章
  
我公司自行研发的“机械换档式轮毂电机”（下简称“变速电机”）技术是本公司“AST自动同步换档装置”的衍生产品。“AST自动同步换档装置”是一种国际最新汽车变速装置。其技术优势远超我国现有最先进变速系统的863计划项目“AMT汽车机械变速器自动/手动操纵系统”。

现有技术中的电动机主要由电机外壳、定子和转子组成，转速各扭矩一般不可变。当用现有的电动机装配成电动自行车时，因其无法实现扭矩多倍增的爬坡要求，一旦遇到坡道或山路基本上无法上去，起步困难，因此给使用者带来不便，这也就是现有电动自行车难以在道路有起伏的城市和乡镇推广的主要原因。

本公司提供的变速电机，能实现现换档变速，达到装配成诸如电动车后满足坡道行驶的要求。

一、技术背景

我国山区面积广大，山地占33%为多，高原26%、盆地19%、丘陵10%，平原仅占总面积的12%，山区即包括山地、丘陵、崎岖高原部分，占全国总面积的三分之二（附件1：各省市山地丘陵分布概况）。

电动自行车发展到现在，人们还从未像今天这样关注电动自行车的爬坡能力。更有甚者把爬坡能力的大小作为衡量电动自行车性能的最重要指标，整车把爬坡能力强作为卖点，消费者把它作为选购电动自行车的依据。现有电机为加强爬坡能力，付出了续航里程缩短到只有平地1/3-1/5的代价，及其带来电池电机寿命缩短2/3的严重后果。（附件2：现有电机加强爬坡能力的理论分析）并且现有电动自行车电动机爬坡性能极差，不太适合山地或丘陵地带的消费者，公适用于平原地区的大中城市、效区及农村的消费者。现有电动机一般仅适用5°以下缓坡，较大坡道则以牺牲车辆电机电池性能与使用寿命为代价，且续航里程极短，甚至对较大坡道完全无能为力，拱手将大至全国总市场的多半奉送给摩托车。且现在城市中的各种高架分流道、地下分流隧道越建越多，“爬上爬下”的要求日渐增多，不能爬坡的电动车必将遭到市场的抛弃。

本公研发的“机械换档式轮毂电机”完美修正了现有电动车电机的这一致命缺陷，填补国内国际空白，相较现有电动自行车电动机机言，其爬坡能力、续航里程、电池机机寿命都有极大提高，且并不损害原有机构配件、使广大电动自行车生产厂家有机会在山区丘陵地区市场亦能与摩托车厂家一较高下。

二、技术原理。

1．通过机械换档展宽了扭力输出的大范围需求。

2．通过了多档速比增速展宽了回馈发电充电范围。

3．由于路况固有特性使放电充电交替进行从而实现了电瓶最佳实用工况达到了长寿运行。

三、技术优势

1．两档或三档变速实现扭力多倍增减少电流冲击，在不损害电瓶电机性能的情况下提高2-7倍以上提高爬坡能力。

2．多档增速回馈发电，解决下山长坡道自动问题，实现坡道山路60%-80%的能量回收，平原续航里程延长20%以上，山路丘陵地带续航里程延长2-3倍。

3．启动电流、爬坡电流是传统轮毂电机正常运行电流的1/2以下，避免大电流对电瓶造成的不可逆转损坏，延长电池使用寿命。

4．高压能量回馈实现最佳充放电交替进行电瓶养护运行模式，进一步延长电池使用寿命。

5．由于多档变速，展宽电机扭力范围，使行驶、加速过程更为快捷流畅，动力澎湃。

6．直接档运行避免了减速齿轮造成的效率下降的不可避免的机械损失，延长电机使用寿命。

四、产品类型

机械换档式轮毂电机分为三大系列十二种型号：

一、平原系列

1．两档型。2.两档能量回馈充电型。3.三档型。4.三档能量回馈充电型。

优点：采用小速比配置，使加速快捷，驾驭顺畅，缩短加速时间，提高加速性能，比现有平地应用电机提高20%续航里程，延长电池电机寿命2倍以上。

二、丘陵系列

1．两档型。2．两档能量回馈充电型。3．三档型。4．三档能量回馈充电型。

优势：采用中速比配置，提高行驶速度，爬坡性能优越，现有电机爬坡能力在5°以下，本电机则能在不损害电池电机的前提下以平路运行的电池值实现15°爬坡能力。并进行能量回馈，比现有丘陵应用电机综合提高续航里程1倍以上，电池电机寿命延长2倍以上。

三、山地系列

1．两档型。2．两档能量回馈充电型。3．三档型。4．三档能量回馈充电型。

优点：采用大速比配置，针对陡峭多变山路设计，在不损害电池电机的前提下以平路运行的电池爬坡能力达到30%以上，爬坡性能极为优越，并进行能量回馈，比现有山地应用电机综合提高续航里程3倍以上，电池电机寿命延长3倍以上。

五、电动车行业现状

目前，电动自行车品牌已超过了2000个，但仍有不少的厂家涉足这一行业。但一个行终不允许这么多品牌共存，未来必将是大量品牌纷纷“溺水”，折戟沉沙，大部分企业终究摆脱不了“销声匿迹”的厄运，电动自行车厂家的死亡率非常之高，几乎可以达到60%左右，电动自行车业已经进入“后战国时代”，电动自行车企业的要在这滚滚洪流之中练就“不沉神功”，独占鳌头，号令天下，或“占山为王”，或“称霸一方”，就必须要有一个战略规划。更值得电动自行车企业深思的事情是，伴随着三大标志性事件的出现，中国电动自行车业也全面进入“大洗牌时代”。

电动自行车发展到今天，产品出现了严重的同质化。近几年来，电动自行车产品同质化问题已经日益严重，市场竞争也越来越激烈。

目前电动自行车行业的整体发展质量并不高，由于电动自行车业进入门槛比较低，造成跟进、抄袭等许多现象十分严重。主要表现在许多厂家靠模仿拼装、以低价运作来赚取短期的利润，看到别家的产品好卖，就依葫芦代瓢，妄图十分轻松的分到一杯羹。利用低价低廉的产品冲击市场，整个市场因此陷入低价竞争的泥沼，而价格战的结果是令整个行业及自身受损。

日本电动自行车的市场发展历程充分说明了这一点。1997年，日本电动自行车销量增加到22．4万辆之后，当时很多厂家乐观的以为，按照这种速度发展下去，50万辆的市场规模应该很快就能出现，可竟想不到的是，1998年日本电动自行车市场竟跌落到15万辆。经过分析，主要原因就是产品技术后续改善不够，高附加值产品的开发没有取得进展，因而使得市场陷入了单纯价格的竞争泥潭。

现在电动车行业有3000个企业，未来5年内存活下来的企业不会超过5%，也就是说只有150家左右的电动车企业的产品能够在5年后继续出现在市场上，其他的企业倒闭或被同行吞并。市场经济最终的竞争结果是只有少数企业盈利，企业的核心竞争力来自技术创新。不断创新是电动自行车市场竞争成败的关键。电动自行车企业通过研发和市场开拓，不断推出高附加值的新产品，通过综合技术占领市场。

因此，加强产品开发力，是优秀企业要努力的第一件大事，使产品脱颖而出，不致湮没于数千品牌的包围之中，产品品、成本的控制、产品款式的更新，以及产品营销的开展固然重要。其中，核心技术的开发和应用是则重中之重。

附件1

各省市山地丘陵公布概况

华北地区：

1．北京市：山地、丘陵面积占61．4%。

2．天津市：山地、丘陵面积占6%。

3．河北省：高原面积占8.5%。

4．山西省：山区、丘陵占总面积的三分之二以上。

5．内蒙古自治区：主要有山地、丘陵、平原、沙漠、河流、湖泊。

东北地区：

1．辽宁省：山地面积8.72万平方公里，占59.8%。

2．吉林省：山地面积约占全省总面积的36%，丘陵和山地面积约占全省总面积的34%。

3．黑龙江省：山地山区土地约点全省面积的24.7%；丘陵地带约占全省的35.8%。

华东地区：

1.上海市：境内没有大山，除西南部有少数丘陵山脉外，为坦荡低平的平原。

2．江苏省：低山丘陵占全省总面积的14.3%。

3．浙江省：山区丘陵面积占70.4%。

4．安徽省：全省三分之二面积为山地和丘陵。

5．江西省：山地占全省面积的36%，丘陵占42%。

6．山东省：山地和丘陵占全省总面积的28.7%。

华南地区：

1．广东省：山地和丘陵约占全省总面积62%。

2．海南省：山地和丘陵占全岛面积的38.7%。

3．福建省：山地、丘陵占陆域的80%。

4．台湾省：多山，高山和丘陵面积占全部面积的三分之二以上。

西北地区：

1．陕西省：山地总面积占全省土地总面积的36%，高原丘陵占总面积的45%。

2．甘肃省：山地和高原占全省总土地面积的70%以上。

3．青海省：丘陵占18.7%，山地占51.2%。

4．宁夏回族自治区：丘陵占38%，山地占15.8%，台地占17.6%。

5．新疆维吾尔自治区：山地面积（包括丘陵和高原）总面积的50%。

华中地区：

1．河南省：山区丘陵占总面积的44.3%。

2．湖南省：51.2%为山地，13.9%为盆地，15.4为丘陵。

3．湖北省：山地、丘陵占总面积的55.5%，台地占24.5%。

西南地区：

1．广西壮族自治区：山地占39.8%；丘陵占10.3%；石山占19.7%，台地占6.3%。

2．重庆市：山地占总面积的75.8%；丘陵18.2%；台地占3.6%。

3．四川省：总山地及丘陵面积占全省面积的93%左右。

4．贵州省：92.5%的面积为山地和丘陵。

5．云南省：94%的面积是山地，个别县市的山地比重超过98%。

6．西藏自治区：山地丘陵地区占总面积90%以上。

duyongshun

此贴比较长所以分两次发

附件2

现有电机加强爬能力的理论分析

现以实例计算分析，爬坡能力强所需付出的代价以及带来的严重后果。

1．爬坡阻力和转矩的计算：

电动自行车在爬坡过程中，受三种阻力，即轮胎和地面间的滚动磨擦力Fg、迎风阻力Ff和爬坡阻力Fa。为简化起见，在此忽略前两种阻力，仅计及爬坡阻力Fa，其大小等于

Fa=G•sina(N) 式中G—车重+载重(N) a—坡度角（°）

爬坡转矩Ma Ma=Fa•RL=G•sina•RL(Nm)

式中RL—轮胎半径（m）

近期不断出现可爬12度坡的报导，也有报导可爬15度甚至16度坡，下面就以12度坡为例计算所需转矩。

依标准：G=车重+载重=（40+75）kg=1128（N）

18″车，轮胎半径RL=0.228（m）将数据代入上式，则所需爬坡转矩，Ma=1128×sina12×0.228=53.5(Nm)考虑到滚动阻力，电机所提供的转矩M＞Ma=53.5Nm

2.电机的反电势系数Ke和转矩常数Km

电机的反电势系数Ke由多个电机参数，如绕级系数Kw，每相串联匝数W（对于有刷电机为每支串联匝数），电枢直径Da，有效铁芯长度1δ，气隙磁密Bδ等所决定。对于一台已经制作完成的电机，Ke基本上为一定值。

对于额定电压、转速相同的电机，即使类型不同、设计不同的电机，反电势系数Ke没有明显的差别，当然效率高的电机Ke稍大。在一事实上的电磁单位制下，转矩常数Km和反电势系数Ke在数值上是相等的，例如，对于18″36V车速V=25Km/H的电动自行车所用电机，两参数如下：

Km≈1Nm/A Ke≈1VS/rad

3.爬坡所需电流（峰值）计算，由转矩平衡方程：

Me=Mo+ML=Mo+Mg=Mf+Ma 式中Me=KmImax-电磁转矩（Nm）

Imax-最大电流（A） Mo-电机空载转矩（Nm）`

Mg-轮胎和地面间的阻力矩（Nm）

Mf-迎风阻力矩（Nm）为计算简单起见，忽略Mo、Mg和Mf，则有Me≥Ma KmImax≥Ma Imax≥Ma/Km=53.5/1=53.5(A)

也就是说，对于配备36V电源，车速为25Km/h的18″车，要爬12度其峰值电流，要大于53.5才可行，对于车速更高、轮胎直径小的电动自行车，其转矩常Km更小，则需要更大的电流。

4．大电流的危害

为爬角度较大的坡，需要大电流产生大转矩，这将会引起以下严重后果：

①大电流将对蓄电池产生冲击，影响其循环寿命，严重者电池使用1-2月后性能已大大下降，达不到使用要求，这表面看来似乎是电池的问题，但其根源在电机和控制器。目前这一现象已在业界出现，务心引起注意。

②大电流对控制器的要求提高，若不增加率管的电流裕量，则控制器易被烧坏，造成故障，降低了可靠性，若增加电流裕量，控制器成本增加。

③减小了充电一次续驶里程。

④电机内损耗增加，易引起永磁体的热退磁和电流冲击退磁。

⑤如前所述，爬坡能力强的电动车其加速快，在非机动车上行驶，易造成安全事故。在这里特别指出，上述计算的是电机内瞬时峰值电流，而非测功机测量的平均的电流，对于电枢电阻小的电机，二则有较大的差别。

⑥系统匹配问题：再次强调，对于电动自行车而言，电机和控制器、电池和充电器以及车体是一个系统工程，绝对不可突出某一零件的功能和作用而对其他部件造成损害。尤其是对整车而言，应全面分析、判断各部件的匹配问题，使其各自发挥出应有的作用，而对于部件配套厂，为突出自身，为找卖点，不惜危害其他部件的作法是极其有害的。

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啄木鸟

爬坡问题的确是在丘陵地区的大问题，这个电机，有成品出来没有，我愿先试用，我们这坡路很多，加大电机功率来换取爬坡能力不是好办法，很想能有带机械变速的电机出现。

江苏香樟

新话题，顶一下。不过电动车不是燃油车，它的能量有限，刹车等功能受限制，它归根属于非机动车范畴。关注你的杰作。

江苏香樟

新话题，顶一下。不过电动车不是燃油车，它的能量有限，刹车等功能受限制，它归根属于非机动车范畴。关注你的杰作。

hepoxu

学习了，有所收获。