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们对小汽车的购买力。摩托车曾一度成为人们理想的出行工具，但我国城市道路的严重不足，一般城市很难大量接纳卡车、轿车甚至摩托车，很多城市都已经“禁摩”。电动自行车具有摩托车的优点，速度、外观、乘载货物都能与摩托车相媲美，且轻便灵活、价格适中、嗓音低，在行进过程中基本不会发生交通堵塞的情况。因此在摩托车受限制的情况下，从市政、交通、收入等客观现状来看，选择电动自行车出行是市民比较理想的交通王具之一。

2．节能环保，缓解能源紧张问题

能源紧张、环境污染、大气污染已是全球性的问题，而我国尤为严重，人口占世界20％，石油储藏量仅占l.8％，目前社会经济高速发展，对石油能源需求很大，电动自行车“以电代油\，是未来交通的发展方向。

如果以电动自行车代替摩托车，可以做如下计算：一辆摩托车的l00公里油耗以2公升计算，年平均行驶l万公里，以8年寿命计算，每辆摩托车的总油耗为l.184吨。全国年产1000万辆电动自行车，就为社会带来的油料节约高达量1184万吨。

每辆摩托车年耗油200公升，汽油以每公升4元计算，8年期内的总能源支出为6400元；电动自行车每百公里电耗约1.2度，年行驶l万公里，总电量为120度，每度电以O．5元计算，则8年内的总支出为480元，仅为摩托车油费支出的7.5％，节约费用高达5920元，以年产lOOO万辆计算，电动自行车为人民群众节约能源支出总值达592亿元。

燃油尾气是大气污染的主要因素，尤其是燃油机动车辆的尾气排放。电动自行车采用电能驱动，不产生任何有害气体，这是小汽车和摩托车无法比拟的。

计算一辆摩托车的尾气排放情况，以较高水平的欧II标准限值保守估算，每公里有害物质净值排放分别为：一氧化碳5.5克，碳氢化合物1.2克，氮氧化合物O.3克，仅此三项合计为7克。年行驶1万公里，则排放有害物质净值70千克，8年寿命则总排放560千克。由此可以，以电动自行车车代替摩托车的环境收益巨大。以2005年为例，全国总产量若为1000万

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辆，则其环境总效益为： “减少有害物质总排放560万吨”。

3．电动自行车产业潜在市场巨大

中国发展电动车具有独特的有利条件。其中，一个非常重要的因素是市场。中国人口众多，具有世界最庞大的自行车市场。目前自行车拥有量为4亿多辆，如把10％的自行车换成电动自行车，就需4000万辆电动自行车，以每辆均价500元计算，就是60个亿，这是一个巨大的市场。

1999年5月国家质量技术监督局发布了《电动自行车通用技术条件》国家标准，为电动自行车规模化生产提供了条件，经过2003、2004年连续两年的快速发展，中国电动自行车行业呈现出一片欣欣向荣的景象。2005年全行业电动自行车产销量在1200万辆左右，对比2004年增长率在15％-20％左右，销售规模达到150亿元。从全球市场上看日本雅马哈、本田、三洋、松下等知名公司纷纷进入电动自行车行业且日益扩大生产规模；德、英、奥、意、美等国著名的自行车厂商和公司在也纷纷加入。可以说，电动自行车产业有着非常广阔的应用前景。

20世纪迅速发展的电力电子技术结合传感器技术、微电子技术与计算机技术，使控制器发展成为智能化的机电一体化综合系统，控制器也已成为电动自行车机电系统的中枢。它以电力为动力解除了人们对石油资源日渐枯，满足人们日益增长的物质需求。现代电动自行车技术的发展已使控制器远远超越了传统的单一驱动控制功能，成为了电动自行车的能量管理与控制中心，这是保障电动自行车安全行驶、舒适骑行、获得高动力性能与经济、节能的核心与关键。它对各种工作状态信息进行采样、比较与分析并转换为一系列控制或保护指令，自动监控电机和控制电路使电动自行车得以安全可靠运行。

三、现状及分析

目前我国的电动自行车大都选用永磁直流电机，它可以分为(1) 直流有刷电机： 印制

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绕组盘式电机，无铁芯式线绕电机，电枢式永磁电机。(2) 直流无刷电机：内转子式无刷电机，外转子式无刷电机。

目前, 电动车所使用的直流电机, 大多数是采用有刷电机,其特点是体积小,功率大。但是无刷电机正在日渐流行。无刷直流电动机是在有刷直流电动机的基础上发展起来的，这一渊源关系从其名称“无刷直流’’中就可以看出。有刷直流电动机从19世纪40年代出现以来，以其优良的转矩控制特性，在相当长的一段时间内一直在运动控制领域占据主导地位。但是有机械接触的电刷一换向器结构一直是直流电机的一个致命弱点，它降低了系统的可靠性，限制了其在很多场合中的应用。为了取代有刷直流电机的机械换向装置，人们进行了长期的探索。早在1917年，Bolgior就提出了用整流管代替有刷直流电机的机械电刷，从而诞生了无刷直流电机的基本思想。1955年，美国的D．Harrison等首次申请了用晶体管换相线路代替有刷直流电机的机械电刷的专利，标志着现代无刷直流电机的诞生。

蓄电池 电源电路 控制电路 功率驱动 电动机 输入电路 检测反馈 图1.1 控制器框图

无刷直流电动机的发展在很大程度上取决于电力电子技术的进步。在无刷直流电动机发展的早期，由于当时大功率开关器件仅处于初级发展阶段，可靠性差，价格昂贵，加上永磁材料和驱动控制技术水平的制约，使得无刷直流电动机自发明以后的一个相当长的时期内，性能都不理想，只能停留在实验室阶段，无法推广使用。1970年以来，随着电力半导体工

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业的飞速发展，许多新型的全控型半导体功率器件(如GTR、MOSFET、IGBT)相继问世，加之高磁能积永磁材料(SmCo、NdFeB等)陆续出现，这些均为无刷直流电机广泛使用奠定了坚实的基础，无刷直流电动机系统因而得到了迅速发展。在1978年汉诺威贸易博览会上，前联邦德国的MANNESMANN公司正式推出了MAC无刷直流电机及其驱动器，引起了世界各国的关注，随即在国际上掀起了研制和生产无刷直流电动机系统的热潮，这也标志着无刷直流电动机走向实用阶段。

随着人们对无刷直流电动机特性了解的日益深入，无刷直流电动机的理论也逐渐得到了完善。1986年H．R．Bolton对无刷直流电动机作了全面系统的总结，指出了无刷直流电动机的研究领域。

我国对无刷直流电动机的研究起步较晚。1987年，在北京举办的联邦德国金属加工设备博览会上，SIMENS和BOSCH两公司展出了永磁自同步伺服系统和驱动器，引起了国内有关学者的广泛注意，自此国内掀起了研制开发和技术引进的热潮。经过多年的努力，目前，国内已有无刷直流电动机的系列产品，形成了一定的生产规模。对于正弦波的永磁同步电动机系统，国内目前还没有系列产品生产厂家。

电机是电动自行车的心脏，是关键部件，电机要适应频繁起动，频繁变速又考虑到薄形安装特点，目前大都采用盘式结构，同时为了适应道路使用和环境特点，电机通常设计成全封闭结构形式，具有可靠防护性能。这样的设计为电动自行车的智能化提供了可靠的保证，也是市场上应用最多的。

近年来，电动自行车整车性能有大幅度的提高，电动自行车的动力部件电机目前品种多，有刷电机有：有刷高速电机，有刷无齿低速电机。无刷电机有控制器置于电机内的及外置控制器的无刷电机，从形状看有盘式电机，柱状电机及座式电机。品种多，有利于发展新车型，值得高兴的是目前应用于电动自行车的电机大多具有较高的效率，大多数效率超过70％，

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