2022年圣宝龙电动车对未来便携电动车设计的展望 .pdf

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1、圣宝龙电动车对未来便携电动车设计的展望引言围绕“未来”和“便携”这两个关键词，我们对现有产品和一些概念设计进行趋势分析，同时找出目前存在的问题并对未来可能解决这些问题的技术进行研究。结合机械原理和电气知识，以我们工业设计的角度去设计一款未来便携的电动车。电动车是人们日常生活中必备的代步工具，为我们的生活提供了便利，时至今日， 电动车已发生了巨大变化， 类型也多种多样。但随着人们生活空间越来越狭小，电动车也给我们带来了很多苦恼。 设计即是改变人们的生活方式，为人们创造越来越人性化的生活氛围，这方面需要我们设计师不断地寻求解决方案和措施，至于当今电动车存在的诸多问题需要我们设计师去解决。1 现有电

2、动车存在的问题当今的电动车外形笨重，电池技术没有突破，充电基站建设缓慢，防盗功能差，续航能力差等问题成为制约电动车发展的主要问题，详细分析如下：（1）外形笨重，如图1 所示爱玛电动车，虽然在外形上与摩托车相比已经显得比较轻巧，但是轻巧得不够微型化。电动车的外形其实可以归结于电机和电瓶的技术。从一开始电动自行车的出现，到人们开始热衷于酷像摩托车的笨重电动车，到最后希望出现更多轻便的电动车，这其中体现了一种新产品外形的变化过程从简单到复杂，最后回归简单。 但是这种回归必须依赖于更小更强大的电机和电瓶。（2）电池技术在近年来一直没有大的进步，这是制约电动车发展的最重要原因。现在的电动车大都以铅酸电池

3、作为能源，这种电池制作的电瓶体积大容量小，充放电效率低， 电动车的续航可想而知。（3）电动自行车续行里程是这样定义的：“新电池时充满电，骑行者重量配置至75 公斤在平坦的二级公路上（无强风条件下）骑行，骑至电池电压小于10.5V/ 节予以断电， 在以上条件下，得到的骑行里程被称为电动自行车的续行里程”。按照这个标准，一般的电动车续航里程大约都标称为4560 公里， 有的能达到80 公里。 相应地， 续航能力的制约使得电动车只是短距离交通的工具，一定程度上限制了电动车的使用场合。（4）如果充电基站建设完整，还能弥补由于续航能力不足引起的长途旅行不能。但目前电动车的技术难度和推广不足反向作用于基站

4、的建设。（5）防盗也成为厂商绞尽脑汁想解决的问题。从电动车的外形入手，将大小控制好，那么电动车就可以拎着到处走了，一定程度上解决了防盗的问题。2 电动车的发展趋势分析从电动车的出现到现在，业内普遍认同为三个发展阶段：电动自行车的初级阶段、生产规模化阶段、高速发展阶段。第一阶段的电动车电池续航能力差，充电效率低， 用的是有刷无齿电机，输出扭矩最大只有 18N?m，而且使用寿命短，容易损坏。到了第二阶段， 随着电动车的关注度提高，电动车的发展步入大规模生产阶段无刷电机的出现，使得它的可靠性提高了，寿命也延长了；还融入了多段限流软启动技术，速度开环、闭环控制等新技术，使电动车的机械和电气性能全面加强

5、。第三阶段， 电动车发展的高速阶段，企业之间的竞争大大刺激了新技术进步，使得电动车的性能有了质的提升无刷电机的高效率增强，寿命大幅度提高， 使得它的爬坡和载重能力提高3 倍多。尽管如此，因为制造技术的成熟，制造成本也相应降了下来，电动车变得越来越便宜。但是，电池技术依旧是电动车发展的瓶颈。近几年来，电池技术并没有大的突名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 3 页 - - - - - - - - - 破，没办法适应其他高速发展的技术。现在，电动独轮车已经开始在市场

6、上销售，但是受限于它的安全性问题，并没有得到大力的推广。现在很多电动车的概念设计都趋向于独轮，可折叠， 配备高性能电池等方面，综合电动车发展的三个阶段，不难看出，未来的电动车发展将会呈现下面这些特点：电机方面： 无位置传感器 （霍尔元件） 的三相无刷电机或者同等品次的高能低耗的电机的广泛使用；电池方面： 更多高性能电池得到应用，如镍氢电池、 锂电池、 燃料电池、 超级电容电池、高性能磷酸铁锂电池等。这些电池技术要求电瓶容量较小，所以未来的电动车将会更加轻便，达到便携的目的；造型方面： 适应电池技术的发展和便携的要求，未来的电动车会以独轮为主，并配以折叠方式最大限度提高产品的便携性；体验方面：

7、控制变得更加智能化、人性化，使用者无需额外的学习就能马上会用。自平衡系统的发展使得安全性问题得到解决。3 电动车的设计方法3.1 能源适用于电动车的电池必须满足下面这些条件：充电效率和放电电流高，体积小， 但是电储存能力强， 能给高速电机提供长时间的能源。现在正在研发的很多电池技术都具备上面一种或者多种优点，但是几乎都处于试验阶段，没办法在短时间内应用到电动车上。有关锂电池组运用到电动车上最有可能最快实现。这种锂电池单次充电可保证2030 公里的续航里程和15 公里的最高时速。电池组配备8 块这种电池。 1 个电池包由30 个电池单元构成，通过层叠封装减轻了重量。另外，正极材料使用了锰酸锂，从

8、而提高了安全性。另一特点是寿命长，在电阻值增大至1.5 倍前可行驶15 万英里（约合24 万公里）。3.2 外形概念设计的电动车要满足便携的要求，可以达到的方式很有限。常见的有两种方式，一种是独轮， 另一种是加入可折叠机构。前者对于技术的要求比较高，后者则更偏向于机械结构的运用。 从用户心理出发的话，在独轮车安全问题还没有得到比较好的解决的当前，折叠式电动车有比较大的发展空间。实现这样的外观需要涉及到的技术和机电原理，为了提电动车的便携性， 独轮车设计的引入对于电动车的发展至关重要。为了达到这个外观和功能的设计，需要有成熟的自平衡技术作为支撑。现在市面上销售的独轮车几乎都采用陀螺仪作为平衡系统

9、的核心， 它的工作原理是利用车体内部的陀螺仪和加速度传感器来检测车体姿态的变化，并利用伺服控制系统，精确地驱动电机进行相应的调整，以保持系统的平衡，达到“动态稳定”。3.3 结构可折叠式的设计也可以解决便携性问题。车身通过转轴或者曲柄带动两部分互相咬合或者重叠。 这种方式并没有减少车体的空间体积，而是巧妙地利用车身机构来达到空间的最大利用。3.4 材料为了使车身能达到便携的要求，对于材料的选择也要有一定的考究。目前电动车车身铸造上主要采用合金材料，而碳纤维有望成为它的换代材料。碳纤维（ carbon fiber，简称 CF） ，是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。 它是

10、由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成，经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。碳纤维“外柔内刚”，质量比金属铝轻，但强度却高于钢铁，并且具有耐腐蚀、 高模量的特性， 在国防军工和民用方面都是重要材料。它不仅具有碳材料的固有本征特性，又兼备纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 3 页 - - - - - - - - - 4 电动车的设计案例展示图 2 所示的是一种便携的电动车，外形结构方面可以折叠，并可背在肩上，

11、 方便使用者携带，比如爬楼梯、坐公共汽车或地铁等都可以将车体缩小到最小；车身材料使用碳纤维，在保持一定的强度和刚度的情况下减轻了车体的重量，这一方面就给使用者带来了极大的便利。5 结语随着科学技术的不断革新，电动车的设计越来越体现出“短、小、轻薄化”的特点，更加关爱人们的生活环境和生活方式，更多地体现人性化。相信在不久的将来，便携式的电动车将遍及千家万户，在当今人口膨胀、居住空间狭隘的背景下，这种便携式的电动车将发挥举足轻重的作用。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 3 页 - - - - - - - - -