我國電動自行車產業未來發展的思考與探討


鋰電世界 就我國電動自行車行業發展現狀而言,目前,嚴重制約產業發展之主要因素或在于:新國標尚未頒布實施,而現行技術標準卻已延用了長達十四年之久,目前已不能滿足市場及更多消費者的實際需求。可是,對于生產企業而言,符合消費者需求之產品,才有市場競爭力,也是企業生存之根本。因此,所謂“超標車”的出現,并非完全歸結于生產企業或更多普通消費者的實際需求,而對于指導與規范現有產品生產的相關技術標準,已延用了長達十四年之久而未作修訂,這或許也是不可回避的更主要因素之一。
那么,又是何種原因而困擾了相關技術標準未能及時修訂呢?這或許是我們更應該去思考之問題。比如,我們對于目前現有電動自行車產品,是否缺乏更為客觀地準確定位?是否應該考慮,將現有產品給予更加明確和更為準確的重新定義?而這些,或許是我們更需要去研究與探討之課題。就此展開如下相關問題之討論,談些粗淺看法,謹供參考。
1、關于導致“超標車”出現的技術原因探析
就我國現階段國情而言,隨著經濟與社會的不斷發展,致使城市不斷擴大、道路隨之延伸,而人們日常騎車出行距離則相應延長。為此,如何來進一步提高現有產品的續航能力(里程),則是首先要解決的技術問題。然而,眾所周知,屬于非機動車范疇之電動自行車產品,若按現行國標最高時速(限速)僅為20公里,這對于上述問題之解決,或帶來相當難度。原因在于:
電動自行車乃低速車輛,而低速車輛同比與高速車輛,單位時間內的行駛距離相對較短,但能源消耗或大致相當;那么,當二者行駛距離相當,則低速車輛所需能源消耗將大于高速車輛。因此,對于低速車輛而言,若采用增加車載電源容量之方法,來延長現有產品的續航里程,顯然是不經濟的;不但車載電源(動力蓄電池)成本會相應增加,而且,將使整車重量或大大超出現行標準。
那么,限于目前的技術條件以及成本上的考慮,若通過適當提高車速來相應增加續航里程,或是一種更為經濟的做法。其好處在于:車速的相應提高,單位時間內行駛距離將相應增加;而單位時間內電池的能量消耗或大致相當。而這樣,既可有效提高續航里程,也不至于使電池容量配置及成本增加過多;而且,能源消耗同比也可相應減少,節能效果進一步改善;同時,還可縮短通勤時間和提高通勤效率,而這與現如今人們的日常工作及生活節奏也是相吻合的。因此,為滿足更多普通消費者的實際需求,生產廠家或采用了變通的辦法,而在調速控制系統中設置了可自行拆卸的限速器;這或許是導致車速大大超出現行標準之原因所在。
而從表面上看,造成現有產品“重量與車速”超標之原因,或是由于生產廠家為滿足消費者實際需求所導致;但筆者以為,其根本原因則源于兩個方面:其一,“電池技術”之瓶頸制約,由于目前高性能電池(如:鋰電池)成本偏高,而選用低成本電池(鉛酸電池)則質量偏重;其二,現有低速輪轂電機 直驅方式,存在其固有的技術局限性;致使其功效(能效比)進一步提升受到限制,則使得所需動力蓄電池(車載電源)容量配置相應增加。
具體而言,由于相關技術標準對車速的限制,而車速較低其工作效率也就相對較低。可是,作為非機動車而出于安全性方面考慮,則車速必須控制在一定的范圍內。鑒于更多消費者的實際需求,則在新國標修訂中擬將最高時速(限速)指標提至26公里,但提升幅度不大(車速或仍有更趨合理的提升空間,該問題之后再作進一步探討)。顯然,這對于工作效率的提升與改善,或顯得“微不足道”。據此可見,對于低速車輛而言,由于工作效率相對較低,欲進一步提高續航里程,或只有通過增加動力蓄電池容量配置,方可解決。
據上所述可見,屬于非機動車范疇之電動自行車,車速仍應限制在合理范圍之內。因此,欲通過大幅提高車速來提高工作效率,則是不現實的;或屬于電動摩托車<http://www.ddc.net.cn/cp/ddmtc/>(機動車)等高速車輛之研究與討論范疇。由此可見,對于電動自行車(低速車輛)產品及其生產廠家而言,技術上突破或更應著重于:如何進一步改進和優化驅動方式,來更有效(大幅)提升動力系統之功效(能效比),從而可降低動力蓄電池的能量消耗,繼而延長電池的工作(放電)時間即可增加行駛里程。很顯然,這對于突破目前電池技術之瓶頸制約,有效提高現有產品的續航能力,或是一條更趨合理和更為有效的解決途徑。
2、關于制約產業(行業)發展的“技術瓶頸”之探討
眾所周知,目前制約電動自行車技術發展之瓶頸,或在于“高性能電池”尚未獲得技術上的突破。然而,就高性能電池的技術研發而言,作為基礎部件(元器件),則更多涉及“化學、材料”等基礎科學及其相關技術領域,而并非電動自行車行業本身所要重點研究之課題。當然,對于高性能電池的研制與開發,乃今后發展方向,這一點是毋庸置疑的。因為它將影響到整個電動車產業、以及其它諸多相關產業的技術進步和未來發展,而不僅僅限于電動自行車行業及其相關產品,這一點或是顯而易見的。
而對于電動自行車行業本身而言,自輪轂電機誕生以來,經過不斷改進,目前技術已相當成熟。尤其是低速輪轂電機,用于現有產品的整車設計時,或已成為一種固定(固有)設計模式。然而,輪轂電機驅動方式之不足,就在于其結構特征限制了其工作效率的進一步提升;對此,我們已在本文前述相關討論中闡明了這一點。據此,筆者以為,輪轂電機作為電動自行車等低速車輛之驅動電機,其合理性或有待商榷;或者宏觀地講,它或許成為電動自行車技術發展進程中,又一“技術瓶頸”。但是,打破這一所謂“瓶頸”,遠比突破電池技術要容易的多;或只需“改變固有的設計模式、更新設計思路”而已;這一點或也是顯而易見的。
3、關于“產品重新定義”之我見
我國電動自行車產業經過十余的發展,尤其是近年來的快速發展,其產品在設計上,或已經發生了很大變化。比如,最明顯地變化趨勢或在于,大多產品已省去了傳統的腳踏驅動裝置,如:目前使用較多的電動款車型。其原因或在于,由于輪轂電機的磁阻作用,腳踏驅動時相當費力。因此,從實用性與提高行車安全方面考慮,這一變化不僅有它的合理性,而且改善效果也較為顯著。其效果在于:早期的類似于自行車之傳統車型,為了便于腳踏驅動則采用的是騎姿駕車方式;而省去腳踏驅動部,則可以改為坐姿駕車方式,不僅駕車舒適性大大改善,而且駕車者重心高度也大大降低;尤其是,當車輛起步或停車時可由雙腳著地支撐,則實用性與安全性顯著改善。
而筆者之所以建議對現有產品給予重新定義,并非只是現有產品在設計上發生了較大變化,而更重要的或在于:在符合相關安全性能指標之前提下,應與產品使用者的實際使用情況更接近或更趨于吻合。這或將有助于:相關技術標準在今后作進一步修訂時,能夠更加科學、嚴謹和更趨合理性。比如,以提高車速為例,在尚未頒布實施的新標準中,擬將最高時速(限速)提至26公里,但大多消費者認為不切實際;而更多生產廠家與業內專家也認為,將車速提至30公里左右(參照國外多數國家現行標準),或更為恰當也更趨合理。就此問題,我們作如下進一步探討。
4、關于“標準修訂”其科學性、嚴謹性與合理性之探討
就新技術標準之修訂而言,擬將最高時速(限速)指標提至26公里,但同時將整車重量(電動型)其指標,也作了較大幅度的提高。然而,同時調高“車速、整車重量”的指標,是否缺乏“科學性與嚴謹性”呢?比如,若按現行標準及等效原理,則整車重量的相應增大,或將使車輛的行駛慣性會相應增大,制動距離亦相應延長,這將不利于車輛的行駛安全;或因此,應該將最高時速(限速)指標相應調低才是。
當然,與現行標準制定時的十四年前相比,現有產品其質量已顯著改善,尤其是電動款車型的剎車裝置,或采用了摩托車的輪轂剎等制動器,制動效果大大改善。據此而言,適當提高車速或有它的合理性。但筆者以為,我們所要討論的是,將車速提高至多少才更趨合理或較為恰當。比如,據“新擬定之技術標準”及等效原理,那么,我們能否在新標準之基礎上,將整車重量相應減輕,再將車速適當提高一些(如:30公里左右)。這樣,是否更趨合理或較為恰當呢?這或許是我們更應該去研究與探討之課題。
然而,如上所述之探討課題,更需要解決之難題或在于:即便是將最高時速(限速)調高至30公里,但就現有技術條件,能否將整車重量減下來呢?這或許是問題的關鍵所在。對此,筆者以為,就現有技術條件或是能夠解決、并可以方便做到的。具體而言,或有兩種解決途徑:其一,選擇高性能電池,如:現逐步推廣使用的鋰電池,則可以減輕整車重量,但成本會相應增加;其二,通過優化驅動方式,大幅提升驅動系統功效(能效比),以減少電池能量消耗及其容量配置,便可以大幅減輕整車重量和降低電池成本;二者相比,則后者或更有效。顯然,這與本文所提出的解決方案及其改進思路是相吻合的;而且,其顯著效果或更集中體現于,它所具有的經濟實用性及其“商業價值”。
5、就“產品設計與市場定位”一點思考與探討
就電動自行車產品設計而言,或仍應該堅持“簡約化、低端化”之設計理念與市場定位。但這里需要特別解釋與說明的是,“簡約化”并不意味著技術上的簡單化;而所謂“低端化”產品,也并非指:質量與品質及其產品使用者的“低級化”。而更為通俗的講,或指產品的價格相對較低、經濟實用性較強、使用者較為廣泛,乃普及型產品而已。顯然,電動自行車即屬于該類典型產品。然而,對于“低端化”產品之設計,相比于高端化產品設計,其實施難度或更大;由于成本的限制,則要求“性價比”或更高。因此,選擇“簡約化”設計,以合理降低產品的實施成本,這對于提升產品的價格優勢和增強市場競爭力或更有效。就此問題,我們作如下進一步的分析與探討:
就目前產品設計上的變化趨勢而言,或有“豪華款、高檔化及摩托化”設計之傾向。比如,過于強調驅動系統的動力性與駕馭感,以及過分強調超長距離的續航能力等等;而這些,都是基于加大動力蓄電池容量配置為前提的,而對于電動自行車(低速車輛)產品,由于相關技術標準的限制,其車速較低則工作效率較低,而加大電池容量配置,將會導致成本的大幅上升。
又比如,所謂“高端化”智能型產品設計,以及包括添加智能定位防盜系統設置等等;這不僅會使實施成本相應增加,而作為一種普及型(價廉)交通代步工具,其高端化設計之必要性(必須性)或有待商榷。當然,這對于部分消費者的需求及細分市場而言,或可以贏得部分市場份額,但不應成為主流產品;或者說,不應作為生產企業的主打產品。而筆者以為,作為大眾化普及型產品,或更應該強調它的經濟型與實用性;而對于生產廠家而言,“過度設計”將會導致產品成本(造價)過度增加,或因此而失去價格優勢,乃至失去更多市場份額。
具體而言,對于普通消費者、尤其是更多低端消費群體,經濟實用型產品,或更符合他們的實際需求和消費意愿,這其中,價格優勢或起到了決定性作用。而從目前銷售市場的實際情況來看,或也充分說明了這一點,比如,諸多企業紛紛采用“產品換購、低價促銷”之營銷方式,欲提升產品銷量,或也取得一些實際效果。但筆者以為,這或應該是一種短期行為,而不應常態化。原因在于,通過價格戰來占據市場份額,或將使生產企業的利潤空間越來越小,路將愈走愈窄,則不利于企業及整個行業今后之健康發展。
那么,如何扭轉這一不利局面,來有效提升生產企業效益,即:合理增加產品之利潤空間呢?筆者以為,我們或仍應該堅持“簡約化”設計理念,減少產品的“過度化”設計,以利于合理降低實施成本;并且,可從解決產品的實用性方面下功夫,積極開發低端市場及其產品,來充分滿足和適應更多低收入群體的消費意愿,這或將會產生較為顯著的實際效果。而且,隨著新型城鎮化建設的不斷推進,更大的市場還有待充分開發。顯然,“低價格、高性價比”之經濟型產品,或更容易獲得廣泛普及,其市場前景或更為可觀。
綜上所述,筆者以為,電動自行車乃一般普通交通代步工具而已,而它之所以容易獲得普及,就在于或更體現于它的經濟性與實用性。因此,就普及型產品而言,或仍應該堅持“簡約化、低端化”之設計理念與產品定位;其充分理由或在于,它與現階段社會發展與百姓需求之基本國情、民情相適宜。
6、就“電動自行車技術研究與創新產品設計”的一點思考與探討
就“電動自行車技術研究”而言,客觀的講,或就沒有自己的“核心技術”;或者可以說,電動自行車技術的發展,或始終伴隨著“電池、電機”等技術的發展而發展。因此,筆者以為,所謂“電動自行車技術之研究”或更多體現于,它應充分運用現有成熟技術(最新技術),來不斷優化產品設計,更有效降低其實施成本和提升其“能效比”與“性價比”;僅此而已。顯然,如何來運用好現有技術條件,不斷優化產品設計;或是現階段乃至今后“電動自行車技術”所要著重研究與探討之內容。就此探討如下:
就現有技術條件而言,電池技術的突破,或仍需要相當長的時間過程;原因在于,電池(儲能)技術之研究及其產品開發,乃基礎性研究項目,“低成本、高性能”電池產品,在短期內或不易實現商品化并投入實際應用。而與之相比,對于驅動電機之優化與改進,或仍有較大空間。理由在于,對于低速車輛而言,目前所采用的輪轂電機及其驅動方式,它的不足之處或局限性就在于:其功效(能效比)的進一步(大幅)提升,則受到車輪轂特定結構以及軸向尺寸(固有結構特征)的限制。對此,我們已在本文前述內容及相關討論中闡明這一點。因此,筆者以為,就進一步優化產品設計而言,本文所提出的解決方案及其改進思路,其可行性及有效性乃顯而易見。而且,其技術優勢或更體現于:
它與采用提高電池“比容量”之解決方案相比,或有本質上的不同,其區別就在于,通過進一步(大幅)提升驅動電機之功效(能效比),則可以大幅減少電池的能量(能源)消耗。而提高電池的“比容量”,則是為了提高電池的能量密度,其效果在于減小電池體積和減輕重量,但能量(能源)消耗卻并未減少。據此可見,本文所述解決方案之技術效果(節能效果)則更為顯著。不僅如此,“采用進一步提升驅動系統功效、來減少電池能量消耗”之解決方案,對于創新產品設計與新產品開發,或提供了更為有利之技術條件。比如,驅動電機之所需驅動功率的有效降低(大幅減少),則可以采用較小面積(功率)的太陽能電池(板),來作為驅動電源或作為充電電源,即可方便構成“經濟型太陽能電動車”。現就該產品開發其可行性,簡要分析如下,供參考。
就“太陽能電動車”產品開發而言,或有待解決之問題還在于,由于目前太陽能板(光伏電池)光電轉換效率相對較低,若采用較大面積的太陽能板來驅動車輛行駛,則不現實也不經濟。因此,客觀地講,目前市場上出現的太陽能電動自行車、代步車等經濟型產品,則嚴格意義上仍屬于“概念車”范疇。原因在于,若太陽能板(充電器)功率配置太小,給蓄電池充電(續航),則“微不足道”,其象征性意義或遠大于其實用價值。或因此,而很難成為“符合更多普通消費者實際需求和購買意愿”之高性價比普及型產品。
那么,如何突破目前“太陽能板光電轉換效率較低”之瓶頸制約,則仍可以采用本文所提供的解決方案。具體而言,就是在滿足所需驅動扭矩之前提下,通過大幅降低驅動電機之所需驅動功率,從而可相應減小太陽能電池(板)及充電器的功率配置,即可構成“經濟型普及版太陽能車”。