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        電動自行車的科學設計

        2022-11-03 09:04:18石鑫,胡靜,吳宗江
        中國自行車 2022年5期
        關鍵詞:產(chǎn)品設計

        1 前言

        電動自行車是一種最常見的交通工具,不僅是民眾短途出行的主要代步工具,還是一些特殊行業(yè)的謀生工具,在外賣、快遞、代駕等服務行業(yè)應用極其廣泛。

        據(jù)權威部門統(tǒng)計,全國電動自行車保有量已超過3億輛。基于如此龐大的使用群體,電動自行車給我國社會帶來的影響是方方面面的,在給民眾提供出行便利、提升通勤效率的同時,也帶來了一定的安全隱患,并由此發(fā)生了一些安全事故,其中尤以火災事故最為突出,造成了人民生命和財產(chǎn)損失。

        由此可見,電動自行車是典型的小產(chǎn)品大民生,電動自行車的安全絕對不容忽視,因此科學的設計是保證電動自行車安全使用的第一步。

        2 電動自行車的歷史與現(xiàn)狀

        電動自行車出現(xiàn)于20世紀90年代,在普通自行車的原有結構上,增加電池和電機,通過簡單的轉換開關,實現(xiàn)電驅動騎行功能。

        20世紀90年代后期至21世紀初期,隨著1999年版電動自行車國家標準的頒布實施,電動自行車開始擁有獨立的設計,將電池、電機、控制器等電氣部件,與車架更好地結合在一起,使得騎行感受大幅度提升。

        2000年后,電動自行車的設計變得更加復雜,主體結構已經(jīng)脫離了傳統(tǒng)自行車的樣子,最典型的變化就是輪徑變小,增加了減震部件,電池電壓和電機功率在不斷增加。原有國家標準已經(jīng)不能適應產(chǎn)品的發(fā)展,因此,GB17761開始計劃修訂。

        2018年新版電動自行車國家標準發(fā)布,對電動自行車提出了更明確的質量要求,實施強制性產(chǎn)品認證管理制度,有效地規(guī)范了電動自行車的生產(chǎn)和使用。與此同時,隨著使用人群不斷的增加,電動自行車的車型更加多樣化。

        3 當前電動自行車的設計缺陷

        電動自行車雖然經(jīng)歷了20多年的不斷發(fā)展,但是,當前電動自行車的設計仍然存在一些缺陷。

        3.1 無設計(被動設計)

        無設計是指簡單地將采購的零部件拼湊在一起,沒有獨特的原創(chuàng)設計,更沒有嚴謹?shù)亩ㄐ驮囼?,忽略了應有的安全底線思維,容易造成主要零部件之間匹配不合理,增加了產(chǎn)品的安全隱患。同時,由于電動自行車的產(chǎn)品周期相對較短,往往一款新車型上市短短3個月的時間就可能被市場淘汰,造成已售出車型的售后服務無法得到保障。

        3.2 借鑒設計

        產(chǎn)品同質化嚴重,無品牌設計語言,大部分企業(yè)的主銷車型都是跟隨頭部企業(yè)的產(chǎn)品設計,外觀、功能高度一致,致使消費者在選購產(chǎn)品時,更加關注的是產(chǎn)品價格,而非品質。

        4 電動自行車的科學設計

        那么怎樣的設計才是科學的呢?

        我們認為,至少要做到以下幾點:組建完善專業(yè)的技術團隊,一切以人才為基礎;嚴格遵守國家標準要求,一切以合規(guī)為前提;合理配備組裝檢驗設備,一切以精準為保障;基于試驗數(shù)據(jù)定型產(chǎn)品,一切以安全為底線。

        此外,我們還應重點關注以下幾個方面:

        4.1 機械結構設計——主體結構合理,部件強度達標。

        主體結構是支撐電動自行車的部件總成,包括車架、前叉、車把、車輪等主要機械部件。這些部件都有各自的產(chǎn)品標準,標準對尺寸、強度等都有很明確的要求。我們應該在確保產(chǎn)品符合標準要求的前提下,優(yōu)化部件之間的組合設計,充分考慮結構對于騎行的影響,保證騎行安全。

        4.2 電氣系統(tǒng)設計——功能完備,合理匹配。

        電氣系統(tǒng)主要包括以下部件:電池、電機、控制器、充電器、轉剎把、燈具、儀表、整車線束等。電氣系統(tǒng)的合理設計與合理匹配,直接關系到電驅動行駛時,功能是否正常、完備。比如,轉把用來驅動車輛行駛,剎把用來在制動情況下及時切斷電源,各部件間通過各種線束連接在一起。所以,任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題,都會影響騎行安全。

        4.3 防水防火設計——保障惡劣環(huán)境下使用安全。

        防水設計主要是應對淋雨、涉水等特殊情況,保障電氣系統(tǒng)不會因為浸水而發(fā)生短路,造成車輛受損或人身傷害,應重點關注燈具、功能開關、電池盒和電機。而防火設計應重點關注全車各部位非金屬材料、所有電氣線路和接插件等,首先不能因為故障引起自身非正常發(fā)熱,其次還要在一定程度上避免或延緩火災對車輛的影響。

        4.4 騎行安全設計——保護所有交通參與者安全。

        在電動自行車國家標準中,有3項檢驗項目需引起我們足夠的重視,包括車速限值、車速提示音、防失控。車速過快會增加碰撞風險,車速提示音能夠準確提示車輛位置、提醒騎行者遵守交通法規(guī),防失控要求可以有效避免車輛非正常啟動。電動自行車生產(chǎn)企業(yè)應嚴格按照標準要求設計相應功能,做好充分的安全保障。

        4.5 充電安全設計——增加主動安全措施。

        充電安全設計包括但不限于優(yōu)化充電接口設計、合理設計短路保護裝置規(guī)格、增加BMS電池管理系統(tǒng)等。同時,充電器也應滿足電氣安全國家標準要求,增加和電池的握手協(xié)議,確保正確充電。

        4.6 在車型設計和定型試驗中,還應充分考慮電動自行車的使用壽命,確保在其壽命周期內(nèi)的所有功能設計均可正常使用。

        5 未來設計趨勢

        安全!安全!安全!——安全是底線,安全是永恒不變的設計主題。

        個性化(差異化)——隨著消費人群的增加,使用者年齡結構的變化,電動自行車車型的設計應緊跟時代潮流,同質化、普通化的產(chǎn)品不足以吸引潛在的消費者。

        智能化(增加主動及被動安全措施)——例如,可以在充電線路中加入安全電路,保護電池和電氣線路,避免非正常發(fā)熱;增加電池盒內(nèi)的主動滅火裝置,設置最后一道防線。

        專業(yè)化(特殊行業(yè)、特殊設計)——針對外賣、快遞、代駕等特殊行業(yè),開發(fā)新產(chǎn)品;重點關注特殊行業(yè),保障從業(yè)者的騎行安全、人身安全和財產(chǎn)安全。

        標準化(強制性國家標準陸續(xù)出臺)——針對電動自行車,目前已知的即將發(fā)布的國家標準就有2項,分別涉及電氣安全和充電器。標準的實施,必將對電動自行車的設計提出更高的要求。

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