多功能健身、储能电动车的研发

多功能健身、储能电动车的研发
　  成果报告
　  一、创新成果概要
　  本款多功能电动自行车主要包括车体、电池、电机、手把、电器系统及相关储能系统的设计，其主要特征在于：车体带有智能控制器，控制器带有调制功率管，并带有选择开关，选择开关一端接地，另一端由连线分别接控制器内单片机的输入输出口，并通过电阻接高电平。该项目产品设置四个工作区域，根据需要进行自动辨别进行选择开关控制，选择开关分为“骑行健身运动”与“驻车健身运动”，由控制器检测到的启动、正常骑行、健身等信号，控制器按照信号通过电路中CPU软件程序调整输出相应的工作电压与工作电流。
　  本款多功能电动自行车还外置MP4及液晶DVD、耳机等休闲辅助系统，用于驻车休闲。在健身的同时可以选择MP4、DVD观看等多种休闲项目。本款电动车结构合理、新颖、性能优越、功能齐全，可作为短途旅行理想的交通休闲工具。
　  本项目的研发目标：
　  ①续 行 里 程： ≥30Km；
　  ②百公里电耗： ≤1.08KW.h/100Km；
　  ③干态制动距离： ≤3.5m；
　  ④湿态制动距离： ≤8M；
　  ⑤最大骑行噪声： ≤58dB(A)；
　  ⑥实现电动车骑行功能和健身功能的有效切换。
　  二、前言与项目实施背景
　  1、企业基本情况
　  绿源电动车（山东）有限公司成立于2008年8月，是浙江绿源投资控股集团的全资子公司。公司座落于诸葛亮的故里-沂南县经济技术开发区，紧依227省道，东依胶新铁路，南接日东高速公路，西临京沪高速公路，地理位置优越，交通便利，环境优美。公司主要生产两轮电动自行车、三轮电动车、四轮电动观光车等系列机电产品。公司是全国生产电动车的排头兵企业，目前已通过ISO9001国际质量体系认证。严格的质量管理为企业赢得较高的社会声誉。2009～2010年技术开发中心累计开发新产品30余种，全部达到了国内先进水平或填补国内空白。
　  绿源电动车是中国驰名商标，企业是电动车行业排头兵。电动车行业是一个新兴行业，产品技术含量较高，附加值高，经过几年的不断创新，产品的核心技术已逐渐趋于成熟并达到了国际先进水平。
　  2、项目实施背景
　  目前，由于电动自行车具有经济、方便、实用、环保、美观、小巧等特点而受到了普通老百姓的青睐，已进入千家万户，成为了老百姓出行的一个必备代步工具，但随着现代化城市建设的快速发展和人们生活水平的日益提高，以及人们自我健身意识的不断增强，健身锻炼也成为普通老百姓的一项重要生活指标，健身也成为了普通老百姓一项生活支出，但如今的健身车价格昂贵，占地面积大，不适合普及。在这种形势下，我公司紧盯市场、用户需求，调研并确立了这款多功能健身、储能电动车的研发。此款多功能健身、储能电动车集骑行与健身于一体。它的成功研发必将满足越来越多普通人生活、健身的双重需要，也会大大推动电动车行业的迅速发展。是未来电动车发展的趋势之一。
　  多功能健身、储能电动车的研发符合当前国家鼓励发展的行业产品。能大大带动我国电动车乃至电动汽车行业的进一步发展。本项目符合科技创新项目申报条件的各项要求，属于国家重点支持和鼓励发展的高新技术产品项目。
　  3、项目意义与必要性
　  （1）国内外发展现状
　  纵观近几年，电动车已突飞猛进的速度进入自行车市场，已成为人们重要的代步工具之一。同时国家及人们对环境和能源的重视和关注以及相关重要核心技术的突破与创新，有力地促进了电动自行车行业的飞速发展。经过几十年电动车研发和相关经济的发展，电动车相关核心技术已和欧美国家保持同步。电动车核心技术主要包括三个方面：电机与传动、控制器与控制技术、电池等，涉及电气、电力电子、控制、机械、化工等多个领域。
　  （2）国内外发展趋势
　  ①蓄电池方面：
　  在蓄电池领域进行技术创新，一对现有的铅酸电池进行改进，使其容量更大、使用寿命更长、重量更轻；二加快对各种新型材料电池的研究，对锂电池和镍氢电池要保证使用的安全性，大幅降低成本；三要另辟蹊径，开发燃料电池、太阳能电池在电动车上使用的可行性。
　  ②控制器方面：
　  把集成电子和数码技术应用在控制器、电机阀控等部件上，开发和生产智能型电动车。
　  ③充电技术应用方面：
　  加强对充电技术的研究，研究和开发快速高效充电器，将修复和变幅脉冲、数码控制技术应用在充电器上，如果能够研制出在30分钟以内完成充电而又不损害电池的充电器，将为电动车的发展带来重大转机。
　  ④整车结构设计方面：
　  把高科技含量的复合材料及高强度轻合金材料将更多地应用于电动车的制造。在成功应用铝合金材料的同时，采用钛合金、铬钼钢等轻质、高强度材料和碳纤维及其他高分子复合材料。加大车身强度，减轻整车重量。使电动车的性能和制造工艺发生革命性的变化。
　  ⑤电机方面：
　  加强电动车电机的研究，开发应用新型能源的高效节能电机，高效补偿电机、数码变频电机、纳米电机，进一步提高电动车的能源使用效率。
　  ⑥新材料应用方面：
　  加快对国际新技术、新材料的应用，在轮胎、蓄电池和配件生产中采用纳米材料。使电动车更轻、更快、行驶得更远。
　  （3）对社会经济发展以及国家安全的重要作用
　  电动车行业作为我国工业中较为重要的一部分，对我国社会经济的发展起着较为重要的作用。其作用主要体现在：
　  ①为生活提供便利：
　  由于人们生活节奏越来越快，时间观念越来越强，出行距离越来越远，电动车的应用在某种程度上扩大了人们的生活空间。
　  ②促进我国工业的发展：
　  电动车涉及到电气、电力电子、控制、机械、化工等多个领域。有利于国内高精度机械加工、塑料成型、橡胶密封、表面喷涂、包装材料及小五金等领域的企业等相关产业的发展。
　  ③节约能源、平衡能源结构：
　  电动车的广泛应用与普及间接地缓解了我国对石油需求的压力。有效地平衡了各相关能源的结构。同时大大促进了铅循环产业的发展。
　  ④适应环保要求、改善绿色生态：
　  电动车作为唯一的“零排放”机动车，适应了现阶段国家对环境保护的需要，符合国家持续发展的相关政策。
　  （4）对相关产业的带动性
　  该项目的实施有利于国内高精度机械加工、塑料成型、橡胶密封、表面喷涂、包装材料及小五金等领域的企业等相关产业的发展。从而加快我国电动车行业特别是电动汽车乃至我国工业的发展。引领电动车行业的研发方向。同时能大大增强我国电动汽车等相关电动产品的研发能力。该产品的零部件涉及多个领域，可带动一大批相关配套企业，从而形成完整的电动车零部件的配套体系。对我国的经济发展及满足人们需求特别是电动车行业起到了推动作用。
　  4、项目所处阶段
　  为了满足人们需求，我公司于2009年研发了一种即能作为一种交通工具又能健身且能将健身所产生的能量储存起来的多功能健身、储能电动车。同时，在此款电动车上配备DVD、MP3等休闲娱乐辅助系统。。我公司密切关注市场动态，把握市场机遇和发展方向。率先确立并组织研发此多功能健身、储能电动车。因其研发引领电动车发展潮流，在健身结构设计、整车性能、控制系统、储能系统等方面需进行全新设计。
　  5、项目研发所达到的目标
　  本款多功能电动自行车主要包括车体、电池、电机、手把、电器系统及相关储能系统的设计，其主要特征在于：车体带有智能控制器，控制器带有调制功率管，并带有选择开关，选择开关一端接地，另一端由连线分别接控制器内单片机的输入输出口，并通过电阻接高电平。该项目产品设置四个工作区域，根据需要进行自动辨别进行选择开关控制，选择开关分为“骑行健身运动”与“驻车健身运动”，由控制器检测到的启动、正常骑行、健身等信号，控制器按照信号通过电路中CPU软件程序调整输出相应的工作电压与工作电流。
　  本款多功能电动自行车还外置MP4及液晶DVD、耳机等休闲辅助系统，用于驻车休闲。在健身的同时可以选择MP4、DVD观看等多种休闲项目。本款电动车结构合理、新颖、性能优越、功能齐全，可作为短途旅行理想的交通休闲工具。
　  本项目的研发目标：
　  ①续 行 里 程： ≥30Km；
　  ②百公里电耗： ≤1.08KW.h/100Km；
　  ③干态制动距离： ≤3.5m；
　  ④湿态制动距离： ≤8M；
　  ⑤最大骑行噪声： ≤58dB(A)；
　  ⑥实现电动车骑行功能和健身功能的有效切换。
　  三、项目详细内容 
　  1、项目内容
　  一种多功能电动自行车，包括车体、电池、电机、手把，其特征在于：车体带有智能控制器，控制器带有调制功率管，并带有选择开关，选择开关一端接地，另一端由连线分别接控制器内单片机的输入输出口，并通过电阻接高电平。该项目产品设置四个工作区域，根据需要进行自动辨别进行选择开关控制，选择开关分为“骑行健身运动”与“驻车健身运动”，由控制器检测到的启动、正常骑行、健身等信号，控制器按照信号通过电路中CPU软件程序调整输出相应的工作电压与工作电流。
　  本项目开发的产品还外置MP4及液晶DVD、耳机，用于驻车休闲，在健身过程中，可以选择MP4、DVD观看等休闲功能。本实用新型结构合理，集骑行与健身与一体。具体研发内容主要包括以下几个方面：
　  A、整体布局设计：考虑到人的舒适性及健身效果等相关要求，该机采用整体外观设计紧凑，质量轻，各种零部件尽量做到轻型化设计和人性化设计。
　  B、工作模式：采用1：1助力启动和电助力启动两档，分为软启动档与快速加力档，以适应不同人群使用。
　  C、限速装置：采用先进的速度检测控制技术，当电动速度超过20km/h时，系统将自动关闭脉宽输出，电机不工作，以保证行驶速度在安全的范围内。
　  D、先进的储能系统：通过调整控制器EAABS来控制能量回收的大小,让用户来选择骑行的阻尼，调整健身强度，所运动的机械能转换为对蓄电池的充电技术。
　  E、上坡时能提供超强劲动力：在上坡骑行时，通过按下加力按钮进行助力。此时，电助力脉宽输出为全导通，工作时间为1min。这样就大大提高了输出功率与电机工作效率。
　  F、安装休闲装置：为调节人们在健身过程中的气氛和氛围，专门在电动车上安装有MP3、DVD等系统，集健身与休闲为一体。
　  2、主要技术创新点
　  骑行健身：直接打开电动车电门锁，进入正常骑行功能：①启动区：1：1助力启动，脚踩1圈后电机进入软启动，要求脚踩启动骑行时，无明显的冲力现象，平稳加速至最大，实现过程需要2-3秒，这里设计一个START 选择开关，对启动过程电助力的有两个选择模式：A：脉宽70%，工作电流为10A；B：脉宽100%，工作电流为15A；②工作区：当启动完成后，即进入普通1:1状态，如果速度不大于20km/h，即进入工作区，控制器监控用户脚踩的频率，根据频率输出相应的脉宽，频率越高，脉宽越宽，脉宽在20%~70%范围内变化，电流限制在10A以内。速度超过20 km/h时，关闭脉宽输出。③上坡区：当车辆骑行于上坡状态或骑行较累者，直接采用按钮输出一个上坡信号“0”，此时限流值设定为15A，电助力脉宽输出为全导通，工作时间为1min，此按钮称为HELP开关；④健身区:随脚踩频度加快，当电机速度大于20Km/h，则关闭电机动力的输出，全部依靠脚踩骑行，同时并打开一点EABS，这里设计一个运动量大小的按钮选择开关(H，L两档)，调整EABS能量回收大小,让用户来选择骑行的阻尼，达到健身目的，同时也对电池进行有效的充电保养与维护，延长电池的使用寿命。
　  驻车健身：进行刹车，再打开电动车电门锁，进入驻车健身功能。在检测调速手把的状态，控制器根据调速手把的状态设定一定的占空比，使控制器的调制功率管以设定的占空比打开，这时用户骑行将会比正常骑行遇到更大的阻力，达到健身的效果。在用户健身骑行过程中，其实质就是使电动车电动机转变成为发电机，此时由机械能转变为电能，对电池进行充电维护。此时控制器不停的检测调速手把的状态，从而根据调速手把的状态实时的调节阻力大小，根据发电机的转速、阻力大小改变充电电流的大小。
　  3、主要技术指标及先进性
　  ①续 行 里 程： ≥30Km；
　  ②百公里电耗： ≤1.08KW.h/100Km；
　  ③干态制动距离： ≤3.5m；
　  ④湿态制动距离： ≤8M；
　  ⑤最大骑行噪声： ≤58dB(A)；
　  ⑥实现电动车骑行功能和健身功能的有效切换。
　  四、项目实施所产生的效果
　  1、项目技术、产品与国内外同类技术、产品的比较，体现出的优势
　  由于该款电动车结构新颖、性能可靠、功能齐全的使用要求和较高的技术含量决定着研发生产工作的难度，它的成功研发将填补国内乃至国际市场空白。其优势主要体现在以下几点：
　  A、整体布局设计：考虑到人的舒适性及健身效果等相关要求，该机采用整体外观设计紧凑，质量轻，各种零部件尽量做到轻型化设计和人性化设计。
　  B、工作模式：采用1：1助力启动和电助力启动两档，分为软启动档与快速加力档，以适应不同人群使用。
　  C、限速装置：采用先进的速度检测控制技术，当电动速度超过20 km/h时，系统将自动关闭脉宽输出，电机不工作，以保证行驶速度在安全的范围内。
　  D、先进的储能系统：通过调整控制器EABS来控制能量回收的大小,让用户来选择骑行的阻尼，调整健身强度，所运动的机械能转换为对蓄电池的充电技术。
　  E、上坡时能提供超强劲动力：在上坡骑行时，通过按下加力按钮进行助力。此时，电助力脉宽输出为全导通，工作时间为1min。这样就大大提高了输出功率与电机工作效率。
　  F、安装休闲装置：为调节人们在健身过程中的气氛和氛围，专门在电动车上安装有MP3、DVD等系统，集健身与休闲为一体。
　  2、经济效益
　  本项目的实施，年生产此类型电动车100000台，实现销售收入25000万元，实现利税2800万元，其中利润1500万元。
　  总之，该项目的成功研发和生产可大大提高我公司电动车产品的总体配套能力和市场竞争力，具有良好的经济效益。
　  3、社会效益
　  此款多功能健身、储能电动车的成功研发不但给公司带来巨大的经济效益，也能产生较好的社会效益。此款产品的成功研发大大推动我国机电产品特别是电动车的发展。代表着我国此行业的先进水平。间接地推动了我国经济的发展和人们生活水平的提高。对提升产业技术水平，提高国际竞争力，具有十分重要的意义。
　  该项目的成功实施，增加了300个就业岗位，安置人员达500余人。另外该项目产品的零部件涉及多个领域，在本地和附近地区带动了一大批相关配套产业，如机械加工、塑料、橡胶、包装材料、小五金、表面喷涂等，所以说，开发该项目具有显著的经济效益和社会效益。
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