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多功能健身、儲能電動車的研發(fā)

多功能健身、儲能電動車的研發(fā)
　  成果報告
　  一、創(chuàng)新成果概要
　  本款多功能電動自行車主要包括車體、電池、電機、手把、電器系統(tǒng)及相關(guān)儲能系統(tǒng)的設(shè)計，其主要特征在于：車體帶有智能控制器，控制器帶有調(diào)制功率管，并帶有選擇開關(guān)，選擇開關(guān)一端接地，另一端由連線分別接控制器內(nèi)單片機的輸入輸出口，并通過電阻接高電平。該項目產(chǎn)品設(shè)置四個工作區(qū)域，根據(jù)需要進行自動辨別進行選擇開關(guān)控制，選擇開關(guān)分為“騎行健身運動”與“駐車健身運動”，由控制器檢測到的啟動、正常騎行、健身等信號，控制器按照信號通過電路中CPU軟件程序調(diào)整輸出相應(yīng)的工作電壓與工作電流。
　  本款多功能電動自行車還外置MP4及液晶DVD、耳機等休閑輔助系統(tǒng)，用于駐車休閑。在健身的同時可以選擇MP4、DVD觀看等多種休閑項目。本款電動車結(jié)構(gòu)合理、新穎、性能優(yōu)越、功能齊全，可作為短途旅行理想的交通休閑工具。
　  本項目的研發(fā)目標：
　  ①續(xù) 行 里 程： ≥30Km；
　  ②百公里電耗： ≤1.08KW.h/100Km；
　  ③干態(tài)制動距離： ≤3.5m；
　  ④濕態(tài)制動距離： ≤8M；
　  ⑤最大騎行噪聲： ≤58dB(A)；
　  ⑥實現(xiàn)電動車騎行功能和健身功能的有效切換。
　  二、前言與項目實施背景
　  1、企業(yè)基本情況
　  綠源電動車（山東）有限公司成立于2008年8月，是浙江綠源投資控股集團的全資子公司。公司座落于諸葛亮的故里-沂南縣經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)，緊依227省道，東依膠新鐵路，南接日東高速公路，西臨京滬高速公路，地理位置優(yōu)越，交通便利，環(huán)境優(yōu)美。公司主要生產(chǎn)兩輪電動自行車、三輪電動車、四輪電動觀光車等系列機電產(chǎn)品。公司是全國生產(chǎn)電動車的排頭兵企業(yè)，目前已通過ISO9001國際質(zhì)量體系認證。嚴格的質(zhì)量管理為企業(yè)贏得較高的社會聲譽。2009～2010年技術(shù)開發(fā)中心累計開發(fā)新產(chǎn)品30余種，全部達到了國內(nèi)先進水平或填補國內(nèi)空白。
　  綠源電動車是中國馳名商標，企業(yè)是電動車行業(yè)排頭兵。電動車行業(yè)是一個新興行業(yè)，產(chǎn)品技術(shù)含量較高，附加值高，經(jīng)過幾年的不斷創(chuàng)新，產(chǎn)品的核心技術(shù)已逐漸趨于成熟并達到了國際先進水平。
　  2、項目實施背景
　  目前，由于電動自行車具有經(jīng)濟、方便、實用、環(huán)保、美觀、小巧等特點而受到了普通老百姓的青睞，已進入千家萬戶，成為了老百姓出行的一個必備代步工具，但隨著現(xiàn)代化城市建設(shè)的快速發(fā)展和人們生活水平的日益提高，以及人們自我健身意識的不斷增強，健身鍛煉也成為普通老百姓的一項重要生活指標，健身也成為了普通老百姓一項生活支出，但如今的健身車價格昂貴，占地面積大，不適合普及。在這種形勢下，我公司緊盯市場、用戶需求，調(diào)研并確立了這款多功能健身、儲能電動車的研發(fā)。此款多功能健身、儲能電動車集騎行與健身于一體。它的成功研發(fā)必將滿足越來越多普通人生活、健身的雙重需要，也會大大推動電動車行業(yè)的迅速發(fā)展。是未來電動車發(fā)展的趨勢之一。
　  多功能健身、儲能電動車的研發(fā)符合當前國家鼓勵發(fā)展的行業(yè)產(chǎn)品。能大大帶動我國電動車乃至電動汽車行業(yè)的進一步發(fā)展。本項目符合科技創(chuàng)新項目申報條件的各項要求，屬于國家重點支持和鼓勵發(fā)展的高新技術(shù)產(chǎn)品項目。
　  3、項目意義與必要性
　  （1）國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀
　  縱觀近幾年，電動車已突飛猛進的速度進入自行車市場，已成為人們重要的代步工具之一。同時國家及人們對環(huán)境和能源的重視和關(guān)注以及相關(guān)重要核心技術(shù)的突破與創(chuàng)新，有力地促進了電動自行車行業(yè)的飛速發(fā)展。經(jīng)過幾十年電動車研發(fā)和相關(guān)經(jīng)濟的發(fā)展，電動車相關(guān)核心技術(shù)已和歐美國家保持同步。電動車核心技術(shù)主要包括三個方面：電機與傳動、控制器與控制技術(shù)、電池等，涉及電氣、電力電子、控制、機械、化工等多個領(lǐng)域。
　  （2）國內(nèi)外發(fā)展趨勢
　  ①蓄電池方面：
　  在蓄電池領(lǐng)域進行技術(shù)創(chuàng)新，一對現(xiàn)有的鉛酸電池進行改進，使其容量更大、使用壽命更長、重量更輕；二加快對各種新型材料電池的研究，對鋰電池和鎳氫電池要保證使用的安全性，大幅降低成本；三要另辟蹊徑，開發(fā)燃料電池、太陽能電池在電動車上使用的可行性。
　  ②控制器方面：
　  把集成電子和數(shù)碼技術(shù)應(yīng)用在控制器、電機閥控等部件上，開發(fā)和生產(chǎn)智能型電動車。
　  ③充電技術(shù)應(yīng)用方面：
　  加強對充電技術(shù)的研究，研究和開發(fā)快速高效充電器，將修復和變幅脈沖、數(shù)碼控制技術(shù)應(yīng)用在充電器上，如果能夠研制出在30分鐘以內(nèi)完成充電而又不損害電池的充電器，將為電動車的發(fā)展帶來重大轉(zhuǎn)機。
　  ④整車結(jié)構(gòu)設(shè)計方面：
　  把高科技含量的復合材料及高強度輕合金材料將更多地應(yīng)用于電動車的制造。在成功應(yīng)用鋁合金材料的同時，采用鈦合金、鉻鉬鋼等輕質(zhì)、高強度材料和碳纖維及其他高分子復合材料。加大車身強度，減輕整車重量。使電動車的性能和制造工藝發(fā)生革命性的變化。
　  ⑤電機方面：
　  加強電動車電機的研究，開發(fā)應(yīng)用新型能源的高效節(jié)能電機，高效補償電機、數(shù)碼變頻電機、納米電機，進一步提高電動車的能源使用效率。
　  ⑥新材料應(yīng)用方面：
　  加快對國際新技術(shù)、新材料的應(yīng)用，在輪胎、蓄電池和配件生產(chǎn)中采用納米材料。使電動車更輕、更快、行駛得更遠。
　  （3）對社會經(jīng)濟發(fā)展以及國家安全的重要作用
　  電動車行業(yè)作為我國工業(yè)中較為重要的一部分，對我國社會經(jīng)濟的發(fā)展起著較為重要的作用。其作用主要體現(xiàn)在：
　  ①為生活提供便利：
　  由于人們生活節(jié)奏越來越快，時間觀念越來越強，出行距離越來越遠，電動車的應(yīng)用在某種程度上擴大了人們的生活空間。
　  ②促進我國工業(yè)的發(fā)展：
　  電動車涉及到電氣、電力電子、控制、機械、化工等多個領(lǐng)域。有利于國內(nèi)高精度機械加工、塑料成型、橡膠密封、表面噴涂、包裝材料及小五金等領(lǐng)域的企業(yè)等相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
　  ③節(jié)約能源、平衡能源結(jié)構(gòu)：
　  電動車的廣泛應(yīng)用與普及間接地緩解了我國對石油需求的壓力。有效地平衡了各相關(guān)能源的結(jié)構(gòu)。同時大大促進了鉛循環(huán)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
　  ④適應(yīng)環(huán)保要求、改善綠色生態(tài)：
　  電動車作為唯一的“零排放”機動車，適應(yīng)了現(xiàn)階段國家對環(huán)境保護的需要，符合國家持續(xù)發(fā)展的相關(guān)政策。
　  （4）對相關(guān)產(chǎn)業(yè)的帶動性
　  該項目的實施有利于國內(nèi)高精度機械加工、塑料成型、橡膠密封、表面噴涂、包裝材料及小五金等領(lǐng)域的企業(yè)等相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。從而加快我國電動車行業(yè)特別是電動汽車乃至我國工業(yè)的發(fā)展。引領(lǐng)電動車行業(yè)的研發(fā)方向。同時能大大增強我國電動汽車等相關(guān)電動產(chǎn)品的研發(fā)能力。該產(chǎn)品的零部件涉及多個領(lǐng)域，可帶動一大批相關(guān)配套企業(yè)，從而形成完整的電動車零部件的配套體系。對我國的經(jīng)濟發(fā)展及滿足人們需求特別是電動車行業(yè)起到了推動作用。
　  4、項目所處階段
　  為了滿足人們需求，我公司于2009年研發(fā)了一種即能作為一種交通工具又能健身且能將健身所產(chǎn)生的能量儲存起來的多功能健身、儲能電動車。同時，在此款電動車上配備DVD、MP3等休閑娛樂輔助系統(tǒng)。。我公司密切關(guān)注市場動態(tài)，把握市場機遇和發(fā)展方向。率先確立并組織研發(fā)此多功能健身、儲能電動車。因其研發(fā)引領(lǐng)電動車發(fā)展潮流，在健身結(jié)構(gòu)設(shè)計、整車性能、控制系統(tǒng)、儲能系統(tǒng)等方面需進行全新設(shè)計。
　  5、項目研發(fā)所達到的目標
　  本款多功能電動自行車主要包括車體、電池、電機、手把、電器系統(tǒng)及相關(guān)儲能系統(tǒng)的設(shè)計，其主要特征在于：車體帶有智能控制器，控制器帶有調(diào)制功率管，并帶有選擇開關(guān)，選擇開關(guān)一端接地，另一端由連線分別接控制器內(nèi)單片機的輸入輸出口，并通過電阻接高電平。該項目產(chǎn)品設(shè)置四個工作區(qū)域，根據(jù)需要進行自動辨別進行選擇開關(guān)控制，選擇開關(guān)分為“騎行健身運動”與“駐車健身運動”，由控制器檢測到的啟動、正常騎行、健身等信號，控制器按照信號通過電路中CPU軟件程序調(diào)整輸出相應(yīng)的工作電壓與工作電流。
　  本款多功能電動自行車還外置MP4及液晶DVD、耳機等休閑輔助系統(tǒng)，用于駐車休閑。在健身的同時可以選擇MP4、DVD觀看等多種休閑項目。本款電動車結(jié)構(gòu)合理、新穎、性能優(yōu)越、功能齊全，可作為短途旅行理想的交通休閑工具。
　  本項目的研發(fā)目標：
　  ①續(xù) 行 里 程： ≥30Km；
　  ②百公里電耗： ≤1.08KW.h/100Km；
　  ③干態(tài)制動距離： ≤3.5m；
　  ④濕態(tài)制動距離： ≤8M；
　  ⑤最大騎行噪聲： ≤58dB(A)；
　  ⑥實現(xiàn)電動車騎行功能和健身功能的有效切換。
　  三、項目詳細內(nèi)容 
　  1、項目內(nèi)容
　  一種多功能電動自行車，包括車體、電池、電機、手把，其特征在于：車體帶有智能控制器，控制器帶有調(diào)制功率管，并帶有選擇開關(guān)，選擇開關(guān)一端接地，另一端由連線分別接控制器內(nèi)單片機的輸入輸出口，并通過電阻接高電平。該項目產(chǎn)品設(shè)置四個工作區(qū)域，根據(jù)需要進行自動辨別進行選擇開關(guān)控制，選擇開關(guān)分為“騎行健身運動”與“駐車健身運動”，由控制器檢測到的啟動、正常騎行、健身等信號，控制器按照信號通過電路中CPU軟件程序調(diào)整輸出相應(yīng)的工作電壓與工作電流。
　  本項目開發(fā)的產(chǎn)品還外置MP4及液晶DVD、耳機，用于駐車休閑，在健身過程中，可以選擇MP4、DVD觀看等休閑功能。本實用新型結(jié)構(gòu)合理，集騎行與健身與一體。具體研發(fā)內(nèi)容主要包括以下幾個方面：
　  A、整體布局設(shè)計：考慮到人的舒適性及健身效果等相關(guān)要求，該機采用整體外觀設(shè)計緊湊，質(zhì)量輕，各種零部件盡量做到輕型化設(shè)計和人性化設(shè)計。
　  B、工作模式：采用1：1助力啟動和電助力啟動兩檔，分為軟啟動檔與快速加力檔，以適應(yīng)不同人群使用。
　  C、限速裝置：采用先進的速度檢測控制技術(shù)，當電動速度超過20km/h時，系統(tǒng)將自動關(guān)閉脈寬輸出，電機不工作，以保證行駛速度在安全的范圍內(nèi)。
　  D、先進的儲能系統(tǒng)：通過調(diào)整控制器EAABS來控制能量回收的大小,讓用戶來選擇騎行的阻尼，調(diào)整健身強度，所運動的機械能轉(zhuǎn)換為對蓄電池的充電技術(shù)。
　  E、上坡時能提供超強勁動力：在上坡騎行時，通過按下加力按鈕進行助力。此時，電助力脈寬輸出為全導通，工作時間為1min。這樣就大大提高了輸出功率與電機工作效率。
　  F、安裝休閑裝置：為調(diào)節(jié)人們在健身過程中的氣氛和氛圍，專門在電動車上安裝有MP3、DVD等系統(tǒng)，集健身與休閑為一體。
　  2、主要技術(shù)創(chuàng)新點
　  騎行健身：直接打開電動車電門鎖，進入正常騎行功能：①啟動區(qū)：1：1助力啟動，腳踩1圈后電機進入軟啟動，要求腳踩啟動騎行時，無明顯的沖力現(xiàn)象，平穩(wěn)加速至最大，實現(xiàn)過程需要2-3秒，這里設(shè)計一個START 選擇開關(guān)，對啟動過程電助力的有兩個選擇模式：A：脈寬70%，工作電流為10A；B：脈寬100%，工作電流為15A；②工作區(qū)：當啟動完成后，即進入普通1:1狀態(tài)，如果速度不大于20km/h，即進入工作區(qū)，控制器監(jiān)控用戶腳踩的頻率，根據(jù)頻率輸出相應(yīng)的脈寬，頻率越高，脈寬越寬，脈寬在20%~70%范圍內(nèi)變化，電流限制在10A以內(nèi)。速度超過20 km/h時，關(guān)閉脈寬輸出。③上坡區(qū)：當車輛騎行于上坡狀態(tài)或騎行較累者，直接采用按鈕輸出一個上坡信號“0”，此時限流值設(shè)定為15A，電助力脈寬輸出為全導通，工作時間為1min，此按鈕稱為HELP開關(guān)；④健身區(qū):隨腳踩頻度加快，當電機速度大于20Km/h，則關(guān)閉電機動力的輸出，全部依靠腳踩騎行，同時并打開一點EABS，這里設(shè)計一個運動量大小的按鈕選擇開關(guān)(H，L兩檔)，調(diào)整EABS能量回收大小,讓用戶來選擇騎行的阻尼，達到健身目的，同時也對電池進行有效的充電保養(yǎng)與維護，延長電池的使用壽命。
　  駐車健身：進行剎車，再打開電動車電門鎖，進入駐車健身功能。在檢測調(diào)速手把的狀態(tài)，控制器根據(jù)調(diào)速手把的狀態(tài)設(shè)定一定的占空比，使控制器的調(diào)制功率管以設(shè)定的占空比打開，這時用戶騎行將會比正常騎行遇到更大的阻力，達到健身的效果。在用戶健身騎行過程中，其實質(zhì)就是使電動車電動機轉(zhuǎn)變成為發(fā)電機，此時由機械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽瑢﹄姵剡M行充電維護。此時控制器不停的檢測調(diào)速手把的狀態(tài)，從而根據(jù)調(diào)速手把的狀態(tài)實時的調(diào)節(jié)阻力大小，根據(jù)發(fā)電機的轉(zhuǎn)速、阻力大小改變充電電流的大小。
　  3、主要技術(shù)指標及先進性
　  ①續(xù) 行 里 程： ≥30Km；
　  ②百公里電耗： ≤1.08KW.h/100Km；
　  ③干態(tài)制動距離： ≤3.5m；
　  ④濕態(tài)制動距離： ≤8M；
　  ⑤最大騎行噪聲： ≤58dB(A)；
　  ⑥實現(xiàn)電動車騎行功能和健身功能的有效切換。
　  四、項目實施所產(chǎn)生的效果
　  1、項目技術(shù)、產(chǎn)品與國內(nèi)外同類技術(shù)、產(chǎn)品的比較，體現(xiàn)出的優(yōu)勢
　  由于該款電動車結(jié)構(gòu)新穎、性能可靠、功能齊全的使用要求和較高的技術(shù)含量決定著研發(fā)生產(chǎn)工作的難度，它的成功研發(fā)將填補國內(nèi)乃至國際市場空白。其優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾點：
　  A、整體布局設(shè)計：考慮到人的舒適性及健身效果等相關(guān)要求，該機采用整體外觀設(shè)計緊湊，質(zhì)量輕，各種零部件盡量做到輕型化設(shè)計和人性化設(shè)計。
　  B、工作模式：采用1：1助力啟動和電助力啟動兩檔，分為軟啟動檔與快速加力檔，以適應(yīng)不同人群使用。
　  C、限速裝置：采用先進的速度檢測控制技術(shù)，當電動速度超過20 km/h時，系統(tǒng)將自動關(guān)閉脈寬輸出，電機不工作，以保證行駛速度在安全的范圍內(nèi)。
　  D、先進的儲能系統(tǒng)：通過調(diào)整控制器EABS來控制能量回收的大小,讓用戶來選擇騎行的阻尼，調(diào)整健身強度，所運動的機械能轉(zhuǎn)換為對蓄電池的充電技術(shù)。
　  E、上坡時能提供超強勁動力：在上坡騎行時，通過按下加力按鈕進行助力。此時，電助力脈寬輸出為全導通，工作時間為1min。這樣就大大提高了輸出功率與電機工作效率。
　  F、安裝休閑裝置：為調(diào)節(jié)人們在健身過程中的氣氛和氛圍，專門在電動車上安裝有MP3、DVD等系統(tǒng)，集健身與休閑為一體。
　  2、經(jīng)濟效益
　  本項目的實施，年生產(chǎn)此類型電動車100000臺，實現(xiàn)銷售收入25000萬元，實現(xiàn)利稅2800萬元，其中利潤1500萬元。
　  總之，該項目的成功研發(fā)和生產(chǎn)可大大提高我公司電動車產(chǎn)品的總體配套能力和市場競爭力，具有良好的經(jīng)濟效益。
　  3、社會效益
　  此款多功能健身、儲能電動車的成功研發(fā)不但給公司帶來巨大的經(jīng)濟效益，也能產(chǎn)生較好的社會效益。此款產(chǎn)品的成功研發(fā)大大推動我國機電產(chǎn)品特別是電動車的發(fā)展。代表著我國此行業(yè)的先進水平。間接地推動了我國經(jīng)濟的發(fā)展和人們生活水平的提高。對提升產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平，提高國際競爭力，具有十分重要的意義。
　  該項目的成功實施，增加了300個就業(yè)崗位，安置人員達500余人。另外該項目產(chǎn)品的零部件涉及多個領(lǐng)域，在本地和附近地區(qū)帶動了一大批相關(guān)配套產(chǎn)業(yè)，如機械加工、塑料、橡膠、包裝材料、小五金、表面噴涂等，所以說，開發(fā)該項目具有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。
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