微型纯电动摩托车的发展与思考

微型纯电动摩托车的发展与思考

1轻电动的分类根据中国国情和习俗，按顺序，轻电动汽车可分为以下几类。1)电动滑板车;2)电动自行车;3)轻便电动摩托车;4)电动摩托车;5)四轮微型电动车。2各种小型电动汽车的总结2.1关联产业:私家车、集体竞争在我国,2003年左右电动滑板车的发展达到了顶峰,出口达314.6万辆,生产企业达120家。由于低价、无序竞争,产品质量下降,存在安全隐患,给国外人士形成“便宜没好货”的印象,最后此产业明显萎缩,直至几乎消失。在几年内,电动滑板车的产业由兴盛到萎缩的教训是深刻的。2.2产业化、商业化,逐步形成了一个有中国特色的产业,已形成一个中国特色的产业。在现代社会现在,在我国电动自行车和轻便电动摩托车已实现了真正的产业化和商业化,年产销量达2000万辆,保有量达1亿辆,已形成了一个有中国特色的产业。电动自行车和轻便电动摩托车已成为中国城市街头的一道独特的风景线。2.3混合电动无人机电动摩托车顾名思义是电力驱动的摩托车。以高速度和高重量区别于轻便电动摩托车。实践证明,开发和推广应用电动摩托车困难较大,其主要原因是车的性能(最高速度和续驶里程)无法与燃油摩托车相比;服务网络不配套,充电和更换电池麻烦;车重,一旦中途电池电力不够,推行也非常吃力;价格也比燃油摩托车贵。为解决电动摩托车速度及续驶里程性能差和要求庞大的充电和更换电池服务网络配套等问题,最近出现了像混合电动汽车一样的混合电动摩托车。电动摩托车在国外也有一定的市场。被作为无污染、刺激性强的休闲娱乐工具或其他特种场合的交通工具。2.4生产抗改量型电动电动四轮微型电动车是近几年进入市场、商业化的轻型纯电动车新品种。它包括高尔夫球车、巡逻车、游览车、邮政车、送牛奶车、清洁车、社区内采购和代步用车(国外称其为NEV)和特殊场合用车等。其特点是中低速度、中低续驶里程。四轮微型电动车电机功率为2.5～4KW,最高速度为40～60km/h,续驶里程为80～100km,有1～4个座位,只能用作城市内街道和社区交通,不能上高速公路。这种车在美国、日本、法国等有一定的市场,并有一系列优惠政策,充分发挥其不用油、环保、短途运输的长项。近几年我国生产四轮微型电动车厂家逐渐增多。现在生产四轮微型电动车的厂家已有上百家,主要是出口。国内市场发展很快,最近有的山东地级市出台政策,允许符合条件的四轮微型电动车上路。我国生产四轮微型电动车在技术上有两轮电动车成功经验的基础,在价格上也有优势,另外在总结电动滑板车发展经验和教训的基础上,通过采用新技术和新材料,提高产品质量,创新的车形和式样,降低成本,扩展出口市场,争取成为世界上最大的四轮微型电动车生产国。3小型电动汽车的电池3.1锂离子蓄电池目前,市场上95%以上的电动自行车采用阀控铅酸蓄电池。虽然有多家公司正在积极研制并推出电动自行车用的锂离子蓄电池,锂离子蓄电池用于电动自行车的呼声很高,但是由于价格、安全、实际寿命等因素,锂离子蓄电池还不可能完全取代阀控铅酸蓄电池,只能在高端、轻量、便携式的电动自行车这一领域有优势地位。十年来,我国的电动自行车用阀控铅酸蓄电池水平有突破性的进步和提高,其中DZM-10型电池提高尤为明显,主要表现为:1比能量的要求1997年时,国内的电动自行车用阀控铅酸蓄电池2小时率(5A)放电容量达不到或只能勉强达到10Ah,2小时率下的比能量达不到30wh/kg,上海市地方标准《电力助动车专用蓄电池》(DB31/202-1997)中,对铅酸蓄电池比能量要求是5小时率(电流约为2小时率的五分之二)达到30wh/kg。现在,2小时率(5A)放电容量达到14Ah以上(提高约40%),比能量可达到35～37wh/kg(提高20%)。2电池寿命计算1999年时,按“全充全放”式2小时率(5A)放电,容量降到8Ah(80%)为寿命终点的循环寿命试验,只有少数厂家(约5%)的电池循环寿命可达到260～280次循环,放出的总容量约为2700Ah,相应累计行驶里程约为10800公里(按4km/Ah计算),可保用一年。大多数厂家的电池循环寿命达不到要求,使用寿命只有3～5个月。现在,电池能够保用一年的厂家数目明显增加。我们检测到的电池组最高的循环寿命超过600次,放出总容量为6151Ah,相应累计行驶里程约24600km,那么按折算,电池组可使用二年以上。3早期容量衰减试验早期容量衰减是电动自行车用阀控铅酸蓄电池存在的普遍现象。我们在总结多年试验经验的基础上,提出了衡量早期容量衰减(PCL-1)性能的指标,以考核蓄电池的早期容量衰减情况,即以第1～50次循环的放电容量(25℃下)衰减应小于10%。1999年时,50次循环内容量衰减在10%以内的电池很少,正极为Pb-Ca-Sn-Al合金的电池早期容量衰减现象尤为严重,50次循环内容量衰减在20～30%。现在,50次循环内容量衰减在10%以内的电池明显增加,约占被测样本的80%。而且正极为Pb-Ca-SnAl合金的电池,通过改进配方和工艺,也都能达到衡量早期容量衰减性能指标的要求。这说明早期容量衰减问题已能够解决。4电动自行车蓄电池寿命性能好,电子文件更无现在市场上使用的电动自行车阀控铅酸蓄电池,按其采用的正极板栅铅合金分类,可分为用Pb-SbCd合金的有镉电池和用Pb-Ca-Sn-Al合金的无镉电池(相对于前者称其为绿色电池)。1999年时,无镉电池早期容量衰减现象严重和“全充全放”的深循环寿命性能较差,只有少数有实力的厂家采用国外先进设备和工艺生产的电池早期容量衰减和深循环寿命性能可以达到要求。因此,在中、小型厂家生产的电池大多数是有镉电池。现在,采用国内的先进配方和工艺,在中、小型厂家靠国内设备制造的无镉电池,早期容量衰减和深循环寿命性能已经可以达到要求。而且,深循环寿命性能有新的、突破性进展。我们在测评中发现无镉电池的深循环寿命可以达到或超过400次循环,放出总容量为4500Ah,相应累计行驶里程约18000km。最高的深循环寿命超过600次。相比而言,含镉电池的深循环寿命性能逊于无镉电池。根据我们测评过的几十个厂家生产的DZM-10型含镉电池样品统计,深循环寿命在240～280次循环之间,极少超过300次循环的;放出总容量为2500～3000Ah;相应累计行驶里程为10000～12000公里,因此,保证使用期只有一年。对占市场份额60%以上的电动轻便摩托车采用的DZM-20型电池,有镉电池的情况更差,寿命性能远低于无镉电池,更不尽人意,情况更严峻。无镉电池循环寿命为200次循环左右或放出总容量约4200Ah;有镉电池循环寿命为23～98次循环,都不到100次循环。正如沈阳蓄电池研究所副所长伊晓波先生在2009年3月的国际铅锌组织高峰论坛上发表的《中国铅酸蓄电池行业发展概述》所述:“中国自主创新型产品—电动自行车蓄电池为代表的深循环动力电池制造技术在某些方面已超越欧美、日韩等先进工业国家技术,处于国际领先水平”。正是这些突破性的进展,使阀控铅酸蓄电池在电动自行车中所占份额保持在95%以上;电动自行车用阀控铅酸蓄电池的总量(KVAh数)已超过汽车起动用的阀控铅酸蓄电池,成为铅酸蓄电池中总量第一的产品。当然,我们要看到电动自行车用阀控铅酸蓄电池发展中存在的问题。据我们近十年来对上百个样本进行的测试评估和观察,主要问题有:1)质量参差不齐严重,发展水平不平衡,合格率低。我国生产电动自行车用阀控铅酸蓄电池的厂家很多,数量达几百家,水平参差不齐。据2007年受国家质检总局委托对电动自行车阀控铅酸蓄电池产品进行了监督抽查检测,在没有对寿命性能检测的情况下,合格率约为七成。据统计,市场上因蓄电池寿命达不到要求引起的投诉和纠纷占60～70%。这与我们近十年测评成组电池产品能够稳定达到寿命性能指标的不超过50%的情况是一致的。质量是企业的生命。寿命是蓄电池质量的中心。没有对寿命性能的检测应是不完整的检测,其结果不能正确反映市场上的产品质量状况。2)有镉电池比例太高。有镉电池电动自行车电池发展过程中起过重要的作用,有历史功绩,但是,目前市场上销售的电池80～90%是有镉电池产品,而且有些原来生产无镉电池的厂家退回到生产有镉电池,这种情况与欧盟法令、国家产业政策都是背道而驰的,增加了国家有关部门对电动自行车阀控铅酸蓄电池环境保护问题的异议,希望能引起有关企业的警觉。2008年新颁布的《电动助力车用铅酸蓄电池》国家标准(GB/T7403.1～2---2008)、体现国家产业政策的《产品结构调整目录》2007年版、2008年初国家环保总局的第一批“高污染、高环境风险”(简称“双高”)产品名录,对有镉电池限制和逐步淘汰的倾向是明显的。据2009年3月24日的《新民晚报》上报道,《2008年度浙江省食品安全状况报告》(白皮书)称,“食品中重金属铅、镉等超标情况日渐严重,可能与种养殖环境被污染有关”。因此,我们呼吁:国家有关部门要加紧推动含镉电池向无镉电池的转变,加强有关法规的实施和监督;蓄电池生产厂家要自觉自律地逐步不用含镉的合金;整车生产厂家要自觉自律地逐步选用无镉电池;有关机构要积极宣传和推广长寿命的无镉电池的技术。3)系统观念不够强,设计和使用不规范,缺乏对电池组的管理。3.2针对4个小型电动汽车电池开发的意见基于电动自行车用电池发展过程的经验和教训,我们对四轮微型电动车电池的发展提出意见如下:1新能源汽车:以铅酸蓄电池为先导目前,四轮微型电动车主要采用的是铅酸蓄电池,品种有普通富液式电池(其中包括管状和涂膏式极板电池)和阀控铅酸蓄电池,可根据车辆的不同用途和要求选用。电压一般为48～72V,个别有120V的。容量主要是180和210Ah,个别的用120Ah电池并联使用。考虑到我国的国情,要将四轮微型电动车推广到像电动自行车那样被有中等收入的广大群众接受的商业化程度,电池的价格和安全性无疑是人们关注的首要指标。因此,我们认为:四轮微型电动车电池将以铅酸蓄电池为主导产品;同时要不断提高其性能水平,以适应车辆提高性能的需求,积极研究开发新型蓄电池,使其效/费比高于铅酸蓄电池。金属氢化物-镍蓄电池因价格太高和资源等其他原因,商业化产品中很少被采用。锂离子蓄电池具有比能量高等的优点,生产厂商都想将它用于电动车。在奥运会期间,京华客车厂和中通客车厂提供了55辆装有锂离子蓄电池的纯电动客车,在奥运会结束后总结如何发展新能源汽车时他们分别表示:锂离子蓄电池在续驶里程和比功率方面基本能满足要求;使用寿命短和成本过高是阻碍其进入市场销售的主要因素;大批量生产和销售与实验室、小批量示范运行存在很大区别;价格过高难以真正被消费者接受。可见,大容量的锂离子蓄电池在电动汽车上进行过试验,价格太高,没有可靠的安全性,还有待研究、提高,还不能大量推广使用。22提高电池的寿命性能和稳定性3生产环保治理联合①首先,在产品选择上要采用绿色无镉电池,最后淘汰有镉电池,使产品符合国家产业政策和国外有关法令。②生产中自觉加强环保治理,改善与环境友好。③自觉加强废电池回收,提供给符合国家准入条件的单位回收、处理,以提高回收效率,发挥铅的资源回收率高、可循环使用的优势,改善与环境友好。4电池管理系统的构建鉴于国内电动自行车是自发的、自下而上的、作为一种组装产品发展起来的历史和背景;铅酸蓄电池的使用技术比较成熟、安全性较好;电动自行车上电池的数量较少,只有2～4块12V电池等因素。电动自行车行业的系统观念从开始就不够强。这里的系统观念有两层含义:以蓄电池、电机、控制器、充电器和能量显示器等构成的电驱动系统;各个蓄电池及其管理装置构成的电池系统。对电驱动系统各构成部件之间要相互匹配和优化,要规范地设计和使用,充分发挥蓄电池的潜能,使其有最长的使用寿命,使车辆在更换蓄电池前有最大的总行驶里程。在电动自行车上,人们通过宣传和十多年的发展实践,已体会到电驱动系统匹配和优化的重要性及必要性。这已引起相关企业的重视。最近,由沈阳蓄电池研究所倡导和争取,已将《电动助力车用阀控铅酸蓄电池使用技术规范》的国家标准列入制订计划,并召开标准草案的研讨会。在电动自行车上,对电池系统中的电池组管理,需求不迫切。似乎只要2～4块电动自行车用的阀控铅酸蓄电池加上电池盒构成就行了,没有必要像锂离子蓄电池组那样有一个电池管理系统。实际上,电动车电池的使用不能只看作为几块电池的使用,而是一个电池系统。譬如,潜艇电池不只是使用几百块铅酸蓄电池,而是一个复杂的电池系统。这系统要考虑的内容包括:电池组在潜艇上的合适位置;电池的布置和位置状态;满足强烈的冲击、振动要求的电池间的固定方式;电池间连接方式及走向要考虑电磁场的抵消和消除;电池组对地绝缘以及有电解液冒出或海水进入时的应急保护措施;电解液的搅拌;电池的水冷却装置和管路;电池舱的通风和酸雾、氢气等有害气体过滤、检测和消除;电池的电流、电压、温度、液面等数据采集、贮存、显示和报警等等。电动自行车上的一盒电池实际也是一个简单的电池系统,它包括电池盒、电池、充放电接插件、保险元件等,同样也考虑安放的合适位置、电池的布置和位置状态、电池间的固定等问题。只是原来没有从电池系统观念去积极、主动、自觉地去考虑问题。四轮微型电动车用的蓄电池在容量和数量上都比电动自行车大而多,更应该从开始就树立电池系统观念,我们认为四轮微型电动车电池系统应该与现有控制器、充电器的功能整合,形成一个完整、合理的电池系统。这个系统应考虑:1)电池盒不能密封,要防止氢气积累爆炸;同时有通风通道和排积水通道。2)为充分发挥蓄电池的潜能,防止误用或滥用蓄电池,系统中应有一个适合阀控铅酸蓄电池特点的价廉、简单、实用的电池管理系统。这管理系统应具有如下功能:a)防短路、防过流和合适限流功能;b)防过放电的合适欠压保护;c)保证充电容量大于放电容量的充分充电;d)防止导致电池严重热失控而胀肚的过充电;e)对充电的恒压值有温度补偿功能;f)有记录充、放电容量和超过限流的运行情况,并可储存和调用;g)适当的电池间均衡功能和电池激活功能。可喜的是,有识志士已经开展了这方面工作,取得一定成效,只是还缺乏整合工作,造成功能重复,价格偏高,不易推广。4从国家层面对电动汽车发展的建议轻型电动车得到发展的迅速,发展速度远快于电动汽车,符合市场、技术、社会需求等方面的时势,已成为一个成长和发展中的产业。我们要重视、鼓励和推进轻型电动车产业的发展,不要轻视或人为地设置一些不必要的障碍。当然,已成熟的轻型电动车品种在技术上要不断发展,提高内在质量;在式样上要不断创新,适应市场、用户的需要;不断完善服务网络,提供高质量的服务,解决用户对电动车使用的后顾之忧;做好标准化工作,提高互换性。电动车辆的发展应遵循事物发展由易到难、由小到大的规律。我国已成为世界上电动自行车(包括轻便电动摩托车)产销量最大的国家,这在技术和市场上为发展四轮微型电动车打下了基础。现在我国发展四轮微型电动车已有一定的优势,因此,要积极保持和推动这个发展势头。轻型电动车是发展电动汽车的先行关,轻型电动车的发展将为电动汽车的发展在技术上、运行经验上和市