电动车铅酸电池设计优缺点

市面上的电动自行车，绝大部分以铅酸电池为动力源，因为铅酸电池廉价可靠的特性深受消费者的认同。而电动自行车的设计，主要就是围绕电池这个中心来进行的，由于铅酸电池重量较重：36V12Ah（3节）重约12.6Kg，24V17Ah（2节）重约12.4Kg，而标准铅酸电池的外形尺寸：12Ah为151x94x98mm，17Ah为168x77x181mm，因此整车设计主要受到这两个条件的限制。本文就目前出现的主要车型对电池的各种布置进行一个简单探讨，以供参考： 　　一、斜梁式 　　　　设计：此类车型的设计概念起源于自行车大弯梁的经典造型，市场上较为流行，由于设计巧妙地吸收了传统自行车的斜梁概念，使得支撑骨架既是车架大梁，又是电池底座的支撑部分，前后车轮电机电池的重量载荷分布较为均匀。 　　优点：外形符合自行车传统观念，消费者容易接受，电池锁及电门锁位置较为顺手，电池提放方便，上下车与自行车相似也较为方便。 　　缺点：一是双脚不易同时着地。图一车型由于铅酸电池的标准长度为151mmx94mmx98mm，三节电池总长为453mm，实际设计外形尺寸长度要达到460mm以上，图二车型的电池采用了横向叠加，外观显得比较粗重，缩短了车把与坐垫之间的距离，但受此条件限制，一般车型轮径为24英寸，低于24英寸则难以满足国家标准中的脚蹬地面间隙，而在此高度条件下，骑行者在车子静止时，身高为1.65米以下者一般无法双脚平稳着地，因此对“小个子”来说，安全性不足够。二是电池在整车平衡中重心偏高，图二将电池由长度方向改为横向布置，缩短了整车的长度，但是仍然无法降低其重心，相当于在自行车书架上放置了一件重物，因此平稳性不足，在雨天路滑的情况下快速转弯时容易滑倒，发生安全事故。车子一旦倒下，体态弱小者将难以将重达38公斤的电动自行车轻松扶起。当然，身材高大者另当别论。　　二、倒斜梁式 　　设计：此设计颇具创意，将电池的位置由传统斜梁正向摆放大胆改为反向布置，形成较为独特的外形风格。 　　优点：由于电池盒反向布置，车架大梁既可以支撑电池，又可以作为车架结构的主体部分，因此可以悬空座管，合并座管与电池盒底座设计，使得车架更加简洁合理。　　　　缺点：由于电池排列为长度方向的叠加，因此3节电池的长度决定了一个三角形斜边的长度，整车重心仍然较高，电机重量加上电池重量再加上人体重量，整车负荷显得不够均匀，前轮略显轻浮，因而骑行时转向不够稳定。与上述斜梁式的缺点相似，此种设计的安全性和稳定性都不是十分优良。 　　三、后插式 　　设计：图四设计概念起源于日本雅马哈，图五，由于原设计采用的是镍氢电池，因此其布置显得非常轻巧和美观。 优点：保持了传统型自行车的大弯梁的特点，符合骑行者上下车习惯，同时符合载重习惯。 　　缺点：与一般24英寸轮径车型相比较，整车尺寸明显加长至1780mm，加长的尺寸一般在200mm左右，这实际上就是电池加上外壳的尺寸，给人一种人高马大的感觉，身材低于1.65米者双脚不易着地；整车负荷较为集中在后半部分，稳定性稍差；同时重心高度与斜梁式相似，一旦翻倒不易扶起；取放电池时稍麻烦，需要打开机关后掀起折叠坐垫，同时取放电池的最高点需要距离地面1050mm才能完成，身高低于1.60米的女性或体力较弱者难以做到。 　　四、前插式 　　设计：图六设计颇为新颖，布置电池既利用了整车的闲置空间，又保持了传统自行车的大弯梁风格。 　　优点：电池的排列改为高度方向的纵向叠加，使得整体电池外形变厚，整车重心下降，与倒斜梁式相比较，可以降低座管的设计高度，使得骑行者可以双脚着地，增加了安全性和稳定性。另外，取放电池与后插式相比较，省去了打开折叠机关的步骤，同时电池取放高度距离地面低于480mm，力气较小的女性也能够将电池顺利取放，这一优点大大优胜于后插式，显得比较简捷，符合消费者使用的简单原则。 　　缺点：尽管电池下坠到一定程度，但是整车的重心仍然在两轮车轴的上方，低重心设计的优点并不突出，此外，由于电池纵向叠加的缘故，整车外观感觉有如怀抱一个胖宝宝，显得较为沉重。 　　五、踏板式　　设计：此类车型受到消费者欢迎，原因是此款车型的设计源自女式摩托车。设计的创新之处在于将电池放置在脚踏板下，既可以踏脚又利用了整车的闲置空间。 　　优点：在所有电池位置的设计方案中，这种设计的整车重心是最低的，甚至低于两轮的轴心。其好处在于利用了不倒翁原理，骑行时较易保持平稳，因而比较安全，就是车子意外翻倒，也比较容易扶起。另外整车的负载也较为均匀，分布比较合理，同时，骑行者双腿会比较舒适，长途骑行不易疲劳。另外，女性穿短裙也可以骑行。 　　缺点：由于电池位置的阻碍，踏脚中心不得不后移，从人体工程学的角度说不符合骑行的人体姿态，因此弱化了骑行功能，有的同类车型采用了长达270mm长的中轴，电池无电的时候，骑行比较费力。 　　六、中置式 　　设计：此设计打破传统，独树一帜，其别具一格的外形造型犹如轻便型的摩托车，形成了鲜明的个性。该设计巧妙地解决了电池布置时与链轮和座管设计间的矛盾。 　　优点：电池中置布置，相当于踏板式的电池由平放改为竖放，同时整车负荷分布均匀，保持了低重心的设计优势，从而骑行非常平稳。该设计由于电池位置的合理布置，从而强化了自行车骑行功能，是所有电动自行车种类中骑行最省力轻便的设计。取放电池高度也仅为480mm，力气较小的女性和体弱者均能顺利取放。最为重要的是该车的安全性。由于采用了20英寸小轮径，因此坐垫距离地面高度仅为700mm,身高高于1.56米者均可随意双脚着地，这对于在骑行中紧急刹车时尤为重要。该车型既适用于年轻人，也适用于讲求安全的女性及中老年人。　　缺点：此车型由于电池的中置，上下车改为跨式，因此不适合穿短裙的女性使用。　　七、书架式 　　特点：将电池放置在书架上，巧妙利用了电动自行车的闲置空间，使得整车造型看上去简洁轻便。 　　优点：图十车身长度可以不受电池的影响，从而最大限度地保留了传统自行车设计的自由度；图十一的设计将电池隐藏于坐垫下方，基本上形成了女式轻便摩托车的外观效果，穿裙子的女性可以很方便地上下车。缺点：书架式的设计有利有弊，其负荷重心是所有车型中最高的，也最集中于后半部分，因此为了克服这个缺点，图十车轮设计为20英寸，图十一车轮设计为18英寸。尽管如此，就整车而言重心还是较高，负荷还是过于集中，因此无论骑行还是静止都不够稳定。图十一的电池设计，由于避震空间不够，因此采用了多个电池两端排列的方式，使得整车的宽度方向显得略微肥胖了一些。　　八、菜篮式（锂离子电池）　　设计：这是一款锂离子电池的位置布置的车，如果是铅酸电池放入菜篮，就会显得头重脚轻。这个实例说明，电动自行车要有更好的设计，必须要有价廉物美的新型电池问世。　　优点：电池置放于菜篮，有效利用了电动自行车的闲置空间，菜篮的支撑设计也打破传统，改前轮轴心支柱支撑为车架主体支撑，使得车把转向时没有沉重的感觉，整车外观堪称最为简洁的设计之一。　　缺点：打破传统也有利弊，传统车把转向时，菜篮是一起转向的，此款车型不同，车把转向时菜篮是不转的，容易造成方向感错觉，不过久而久之就会习惯。 　　结语：综上所述，铅酸电池在电动自行车上的位置布置，直接影响到该车型的安全性和稳定性，同时也直接影响到消费者对产品的认同。不同身材的消费者购车选型时都要注意一个安全性原则，那就是人在坐垫上双脚能否着地。