电动自行车调研报告
姓名：黄世俊
班级：工业设计10-2
学号1001030221
指导教师：沈瞳
一、自行车产品概述
本设计项目为自行车，目前在市场上该类产品比较多，所以此次设计的突破性比较大。主要从它的工作原理以及外观造型和目前在电动自行车方面解决一些不达标设计方面进行。所以本次课程设计围绕这三个方面着手调研及分析与设计。
电动自行车是以蓄电池、锂电池等电能作为辅助能源，具有两个车轮，能实现人力骑行、电动或电助动功能的特种自行车。自行车的型号以td(特种自行车种类的电动自行车类)冠号。它虽然具有普通自行车的外表特征(甚至具有摩托车的外表特征)，但是主要的是，它是在普通自行车的基础上，安装了电机、控制器、电池、转把闸把等操纵部件和显示仪表系统的机电一体化的个人交通工具。
二、市场调查部分
1、电动车整体的构造调查
我们知道,电动自行车(以下简称电动车)是以蓄电池作为辅助能源,具有两个车轮,能实现人力骑车.电动或电助动功能的特种自行车.它虽然具有普通自行车的外表特征(甚至具有摩托车的外表特征).但主要的是他是在普通自行车的基础上.安装了电机.控制器.蓄电池.转把.闸把等操作部件和显示仪表系统的.机电一体化的个人交通工具。不同种类的车，其电池置放位置、控制器形式等有所不同。电动车电气部分的配合关系如框图所示,其中虚线表示有些电动车没有此配合关系。 各部件的主要作用如下：
1.充电器充电器是给电池充电能的装置.一般分二阶段充电模式与三阶段充当模式两种。二阶段充电模式：先恒压充电.充电电流随电池电压的上升逐渐减小.等电池电量补充到一定程度以后.电池电压会上升到充电器的设定值.此时转换为涓流充电。三阶段充电模式：充电开始时.先恒流充电.迅速给电池补充能量；等电池电压上升以后.转为恒压充电.此时电池电能缓慢补充，电池电压继续上升；达到充电器的充电终止电压值时，转为涓流充电，以保养电池和供给电池的自放电电流。充电器设计采用恒流、恒压、浮充三阶段自动转换方式，对电池产生保护，有效地延长电池寿命。 使用提示：冲电时，保持充电器通风良好。如果在充电过程中闻到异味或充电器外壳温度过高，请立即停止充电，检查.处理。 2.电池电池是提供电动车能量的随车能源，目前的电动车主要采用铅酸电池组合。另外镍氢电池与锂离子电池也已在一些轻便折叠电动车上开始使用了。用于电动自行车的电池主要有三类，即小型密封式免维护铅酸蓄电池、镍镉电池和镍氢电池。小型密封式免维护铅酸电池使用成本、容量大，被国内企业普遍采用。3.控制器控制器是控制电机转速的部件，也是电动车电气系统的核心，设计有多项保护功能控制系统，具有欠压.限流或过流保护功能。智能型控制器还具有多种骑行模式和整车电气部件自检功能。控制器是电动车能量管理与各种控制器信号处理的核心部分。无级调速、软启动、欠压保护、过流保护和刹车断电等。保护电机和电池，可使电流有控制地输出，产生所需动力，又不烧坏电机。目前国内开发的电动自行车，大多是以手动调速把手来自行决定电力供给方式。使用提示：控制器主控板为电动车主回路，具有较大工作电流，会发出较大热量。因此，电动车不要停放在阳光下暴晒，也不要长时间淋雨，以免控制器出故障。4.转把.闸把.助力传感器
转把、闸把、助力传感器等是控制器的信号输入部件。 转把信号是电动车速度控制信号。 闸把信号是当电动车刹车时，闸把内部电子电路输出给控制器的一个电信号；控制器接受到这个信号后，就会切断对电机的供电，从而实现刹车断电功能。 助力传感器是当电动车处于助力状态时检测骑行脚蹬力矩或脚蹬速度信号的装置。
控制器根据助力传感器信号的大小，分配给电机不同的电驱动功率，以达到人力与电力自动匹配，共同驱动电动车旋转。
电机电机是将电池电能转换成机械能，驱动电动车轮旋转的部件。在电动车上使用的电机，其机械结构.转速范围与通电形式有许多种。常见的有：有刷有齿轮 毂电机.有刷无齿轮毂电机.无刷无齿轮毂电机.无刷有齿轮毂电机.侧挂电机。
灯具.仪表灯具.仪表部分是提供照明并指示电动车状态的部件组合。仪表一般提供电池电压显示.骑行状态显示.灯具状态显示等。智能型仪表还能显示整车各电气部件的故障情况。
2、市场数据
2013 年 1-12 月电动摩托车及电动助力的脚踏车的主要出口国家 / 地区分布（如表1）。表示中国的自行车在世界出口量很大。而且欧洲的进口量很大。表面欧洲国家骑自行车的人数很多。
表一 出口分布表
表二为中国市场供应分布，浙江和广东省是自行车制作的主要省份。表面中国南方的自行车制作业比较发达。
表二 中国供应商分布
表三为海外买家的分布表。欧洲为买入最多的市场。但是南美的市场也有很大的潜力。
表三 海外买家分布
表四为中国市场自行车销售价格与市场占有率关系的表。表示1000左右的市场比较多，既使用的高性价比的价格便宜的中国人喜欢。
表四 中国市场自行车各个价格段销售量百分比
2%11%24%63%1000以下1000到20002000到30003000以上
3、市场调查总结
（1）电动自行车发展趋势
电动自行车新一轮洗牌悄然进行一事，在电动自行车行业和读者中引起较大反响。业内人士表示，电动车正逐步由区域性品牌向全国性知名品牌迈进。
据了解，目前电动车已经不仅仅是车型、价格和店面圈地等这些表面现象的竞争，而是悄悄展开了产品内在品质和服务的竞争。
按照常理，经销商只负责产品的销售，对产品自身的品质一般较少过问。“在以往电动车销售过程中，销售力都大于产品力，纯粹是为了销售而销售。”长春屹林商贸公司常务副总魏小明介绍说，随着竞争的日益成熟，商家对产品品牌和品质的关注度也越来越高。
随着电动自行车竞争的加剧，经销商靠卖概念占领市场的时代即将成为过去。“有的概念宣传纯属子虚乌有”。“说白了电动车技术含量很低，追根究底应该在精工细作上下工夫。”
消费者看重的是质量、服务。随着消费理念越来越成熟，消费者在购物时更加理性，售后服务也越来越受到消费者的重视。长春市民周伟良就说：“我买电动车时先看他们的售后服务有没有保障，有保障了我才买。”
对此，商家对消费者的需求心领神会。“服务是从属于销售的，好品牌还应该服务周到。小品牌经销商只重眼前利益，不要说服务网点了，有的连售后服务点都没有，所以买了这样的电动车，连最起码的权利都无法保障。”魏小明说。
在同质化竞争的形势下，除了要开发出有自己特色的产品，更要保证产品和服务的质量。
2012年，中国生产的电动自行车占世界总产量的60%，中国的电动自行车，无论是产量还是技术含量，在世界上都走在了前列，在未来的发展过程中如果能够有效的突破瓶颈，在巩固国内市场的同时，大力发展国际市场，前途一片光明。2014年、2015年不断高涨的石油价格给发达国家带来了一道新的风景：这就是自行车的回归和电动自行车的应用。越来越多的明智人士认识到：汽车不是唯一的、最佳的交通工具。按照2012年9月香港的油价，一辆普通轿车月行驶1000公里，汽油费高达人民币1000元以上。从1997年开始，世界许多国家政府都已适当限制汽车、摩托车、助力车，日本、美国、法国等国家通过法律明确电动自行车作为一种特殊自行车的地位鼓励人们积极使用。2012年，中国生产的电动自行车，有30%出口到几十个国家和地区。各种迹象表明，世界将成为中国的电动自行车生产的巨大市场，而中国将是世界电动自行车的最大工厂。
理由：
1）中国自行车产业有较强的竞争力，在国际市场地位稳固，产品具有相当信誉，为电动自行车的出口奠定了很好的基础。
2）中国电动自行车经过10多年的发展，在技术上处于领先地位，可以适应各个国家不同的技术要求。
3）中国已经建立了丰厚的电动自行车零部件的生产基地和多达600家以上的整装企业，能够满足世界各地的需求。
4）国外劳动力成本不断提高，而中国近几年劳动力成本稳中有降，在国际市场上有很强的竞争力。日本等一些经济较发达的国家正寻求将本国的电动自行车生产向劳动成本相对较低的国家和地区转移，中国具有明显优势。
5）几十年来，中国在自行车出口的过程中，建立较为完善的国际营销网络，为电动自行车的出口提供了优越的条件。
（2）电动自行车发展技术
1）中国电动自行车在力矩传感器技术和集成电路控制器技术的应用上一直居于世界领先地位，有实力的企业已经在把集成电子和数码技术应用在控制器、电机阀控、充电控制等部件上，智能型电动自行车将是未来发展的制高点。
2）传统的铅酸电池由于可能造成二次污染、自身重量大、充电速度慢、使用寿命短而成为电动自行车的致命弱点。目前中国镍氢电池的应用技术已经逐步成熟，锂电池的安全问题一旦解决，也可以得到普及。技术领先的电动自行车生产企业要加大对新型能源的研究，降低新型电池的成本，给电动自行车更强的“生命源”。
3）加强对充电技术的研究，大幅提高充电效能，延长蓄电池使用时间。据有关专家研究，现在市场上损坏的蓄电池有80%是被劣质的充电器充坏的。近年中国已有高新技术公司开始这方面的研究，把常规充电改为变幅脉冲和数码控制技术，有效控制电池在充电过程中的失水量，保证了充电的均衡性，提高了电池的使用寿命。
4）把高科技含量的复合材料及高强度轻合金材料将更多地应用于电动自行车的制造。在成功应用铝合金材料的同时，采用钛合金、铬钼钢等轻质、高强度材料和碳纤维及其他高分子复合材料。加大电动自行车强度，减轻电动自行车重量。使自行车的性能和制造工艺发生革命性的变化。
5）加强电动自行车电机的研究，开发应用新型能源的高效节能电机，高效补偿电机，进一步提高电动自行车的能源使用效率。
6）加快对国际新技术、新材料的应用，在轮胎、蓄电池和配件生产中采用纳米材料，使电动自行车更轻、更快、行驶得更远。
7）更广泛地将计算机和微电子技术应用在电动自行车产品设计、模具加工以及生产过程中，不断提高生产自动化程度和完善生产工艺技术。
8）电动自行车生产企业和国家研究所、高等院校合作，系统提升产品的科技含量，形成拥有自主知识产权的技术与产品，继续在世界电动自行车的技术领域保持领先的地位。
市场调研分析总结—— 电动自行车的设计方向 （3）通过一段时间的市场调研，分析出目前大众对电动自行车的功能和它的未来发展持乐观态度。经过我的分析，认为电动自行车的工作原理和外观造型以及对新能源的利用方面加以开发利用，并且把人与产品的整个交互过程分为三个阶段：
1）购买前阶段：潜在消费者通过产品广告及营销策略所传达的信息与产品进行交互。
2）购买阶段：消费者在产品零售店时通过零售人员的服务和试用产品与产品进行交互。
3）购买后阶段：用户通过反复使用、展示、清理或讨论产品等行为，实现与产品的交互。
三、市场分析
设计调查问卷
1、您的年龄？
A、20岁以下 B、20-30岁 C30-40岁 D、40岁以上
2、您的性别？ A男
B女
3、您的职业？ A、机关事业单位工作人员
B、个体工商户
C、企业工作人员
D、自由职业者 E、无职业者
F、在校学生
G、退休或离退休人员
H、其他（
）
4、您购买电动自行车的目的？
A、便于上下班工作
B、便于生活出行（带货、买菜等）
C、其它（
）
5、您大多在什么样的环境骑电动自行车 A晴天 B雨雪天 C大风天 D其他
6、您认为什么样的天气比较影响自行车的使用（说明理由）
7、您对现有电动自行车使用是否满意感觉是否舒适 A满意B不满意C一般D很不满意
8、您感觉现有自行车哪里使用不舒适（可多选） A车把手B座椅C脚蹬D控制器E刹车F其他
9、您希望电动自行车的寿命是多长时间？ A、3年以内
B、3年～8年
C、8年以上
10、您所熟悉电动自行车的牌子是？
A、捷安特
B、凤凰
C、绿源
E、万宝龙
G、大陆鸽
H其它（
11、你能把电动自行车的形态跟以下哪种事物联系起来？ A、字母
B、动物
C、植物
D、文具
）
12、您认为电动车哪些部件最容易出现质量问题？
A、电瓶
B、车架
C、电机
D、刹车系统
E、调速系统
12、您比较注重电动自行车哪些方面？（可多选）
A、外观
B、价格
C、性能
D、售后服务
E、质量
F、其他_________
13、您认为电动自行车的优点和缺点是？ 便捷的
---- ----- ----- ---- --- 不便捷的 不安全的---- ----- ----- ---- --- 安全的 便宜的
---- ----- ---- ---- ---- 昂贵的 不环保的---- ----- ---- ---- ---- 环保的 流行的
---- ---- ---- ----- ---- 不流行的
14、如果购买电动自行车，您的心理价位是多少？
A、1000以下
B、1000-1500
C、1501-2000
D、2001-2500
E、2500以上
15、你认为电动自行车对新能源的利用是否有必要？
A、有
B、没有
16、假如您要购买电动自行车，您会通过哪些渠道获取相关信息？（可多选）
A、报纸杂志或电视广告
B、上网浏览
C、听朋友介绍
D、购买现场听营业员解说
E、其他________________
17、你最喜欢那种类型的自行车（多选） A可以折叠的
E不可以折叠的 B外观时尚的
F简约大方的 C智能的
G功能单一的 D高性能的
H质量过硬的
18、您作为一个潜在消费者，对目前的电动自行车有关方面有何要求或建议。 ___________________________________________________________
问卷调查的问题总结（主要问题）：
座椅不舒适问题、折叠不方便问题、存放不方便问题、恶劣天气不挡风雨问题、充电不方便等
表五表示各个年龄段对外形，质量，性能，品牌以及价格的选择。年轻的人更注重外形和性能。中年人注重品牌。老人注重性能和价格。
表五 各个年龄段对电动自行车的需求点
外形10050品牌0质量10岁到20岁20至30岁30至40岁40岁以上价格性能
表六为各个类型自行车购买的人群情况。高收入的人需要的自行车要美观时尚有科技感，收入低的更注重实用和质量。学生注重品牌和美观。
表六 部分职业对自行车的需求比例
科技创新自行车时尚美观自行车高端智能自行车普通自行车知名品牌自行车0%
企业白领工厂工人学生自由职业无职业退休者50%100%
四、电动自行车的使用环境分析
电动自行车的使用环境非常复杂，因为根据不同的使用人群所在的地区，使用环境就不同。总结的说北方的冬天寒冷路面有雪，南方夏季又多雨。个别郊区农村道路崎岖，非常泥泞。（如图12）
图12
五、使用人群分析 电动自行车的使用人群很广泛，年龄从10岁到50岁不等。人们用电动自行车去买货物，承载一些简单货物。还有的用于代步上班上学出行等。一般学生或有较稳定工作的家庭住处离工作地点有一定距离的选择用电动自行车。还有的残疾人也用电动自行车。（如图13）
图13
六、电动自行车种类划分
1、电动自行车的种类 （1）按是否有折叠结构分类 ①可折叠自行车 （如图1）
②不可折叠自行车
（如图2）
图1可折叠自行车
图2不可折叠自行车
（2）按驱动—传动方式分 ①摩擦轮传动：由驱动机上的摩擦轮直接作用于后车轮的橡胶轮胎，通过摩擦来传动。结构简单、成本低，但转动效率低，能耗大，对车辆轮胎的摩损也大，且在下雨天容易打滑。
②中轴链轮传动型（图3） ：驱动机经特别设计安装在自行车中轴。这种结构的电动自行车电机重心合理，传动效率较磨轮型有所提高，但机械仍然损耗较大，传动效率不高。
图3中轴链轮传动型
③轮毂驱动型（如图4）：驱动电机按装在车后轴的车毂里，这种车毂与摩拖车轮毂形状相似，尺寸略大，轮毂通过辐条（钢丝）与车钢圈连成一体，从而直接驱动后轮转动。其优点是设计合理、结构紧凑，体积小，重量轻，传动效率比前两种都高，目前多数电动自行车所选用的驱动方式。
图4轮毂驱动型
（3）按驱动电机类型分
①有刷直流电机型（如图5）：采用永磁有刷直流电机，这种 电机优点是控制系统简单，成本低，过载能力强，但需要换向器和电刷，存在着机械磨损，影响了有刷电机的效率。图 为有刷电机。
图5有刷直流电机
图 6无刷电机
②无刷直流电机型（如图6）：采用科技含量较高的永磁无刷直流电机，由于无须电刷，没转动齿轮，不存在电刷的机械磨损。因此，他无干扰、寿命长、效率高、运行可靠、维护简单。与有刷电机相比，不足之处是控制系统复杂、成本较高，虽然如此，但将是直流驱动电机的发展趋势。图 为无刷电机 （4）按配备的附属装置分
①豪华型（如图7）：整车配备有显示速度、温度、电量、里程、行驶时间、电压和电流等仪器显示盘，更高级的则采用带夜间背光设计的超大液晶显示屏（LCD），是驾驶员能对车辆的运行状况一目了然同时还配备了前后减震系统、主意提示、红外线防盗钥匙、后货箱等，让骑车热门舒适方便。 ②经济型（如图7）：也称普及型，他没有豪华型那样的摩托车配备仅有电量显示等少量的必备装置，物美价廉、简单实用。 （5）按自动化（智能化）程度分
①标准型：它即可以脚踏车，又能电动驱动助行，主要通过手把人为控制电动自行车在20Km/h以内任意改变行驶速度。
图7实用型
②智能型：在标准型的基础上，通过提高控制系统的智能化（采用特殊的传感器）使车辆根据其行驶的速度自动调节驱动电机的输出功率（马力），或者是车辆的控制系统能依据骑车人的骑行力的大小自动控制电池输出电流的强弱，从而实现人力与电力助行的极佳配合。这样即延长了行驶里程及电机寿命、省力节电，又尽可能地避免因行驶速度过快而引发的交通风险。除了上述分类外，电动自行车采用的蓄电池目前大致有密封式免维护的铅酸蓄电池和镍氢电池两种。前者虽然重量上不十分理想，但容量大、无记忆效应、而且价格低廉，是目前大多数电动自行车的主要动力源；后者容量大、无污染、也无记忆效应，但其价格很高，不易普及。
图8智能型 （5）按轮子个数分类（如图9） ①独轮电动自行车
图9独轮
②双轮电动自行车（如图10）
图10双轮 ③三轮电动自行车（如图11）
图11三轮
七、具体产品分析
YikeBike可折叠电动自行车（如图14）
图14
这款小巧的电动自行车名为Yike Bike，一年之前在德国举行的欧洲自行车贸易博览会上首次亮相就引起人们关注。斯经过5年的时间设计和制造。
1、材料分析
车架材质: 铝合金复合材料以及碳纤维 电池：锂铁电池--充电时间45分钟
据悉，Yike Bike的主体由碳纤维制成，仅有不到10.8公斤，号称世界上最轻的电动自行车。它的前轮直径为20英寸，后轮为8英寸，车柄上有两个LED灯，方便在夜间行驶。Yike Bike的最高时速约为23公里，电池能够在40分钟内快速充电，充一次电可以跑6.2英里长的路程，约为10公里。
Yike Bike是由格兰特·赖安和彼得·希金
2、形态分析
外形运用大量的流线型。而且后轮很小。整体显的小巧美观。它的设计方向主要是为了解决日益拥堵的交通的问题，它可以让你在狭窄的街道中自由穿梭，快速到达目的地。并且，下车后可以将它收纳到专用的袋子中，随身携带，也解决了自行车失窃的问题。
3、使用环境人群分析
图15
图16 这款自行车主要用于学生以及一些工作地点比较大的地方工作的人使用代步。由于这款自行车的小巧轻便，续航能力强。很多人把这款自行车作为自行车旅游的工具。但是这款自行车只能在平潭的地方工作。（如图
15、16）
4、通过以上市场调研和分析，得出该产品设计如下：
1）充分分析产品的使用环境，使用方式，使其符合人机工程学。
2）要保证电动自行车与使用者的契合：收集各种电动自行车的相关资料，展开设计中进行人机工程学的分析，从而保证电动自行车与环境和人的匹配。
3）对使用者的功能需求和使用爱好进行调查分析，设计出实用且吸引人的附加功能。 根据问卷调查的结果，大约有60%的男性喜欢骑自行车，他们的年龄多数集中在16岁到30岁之间，有40%的女性对电动自行车也很感兴趣。他们对自行车的色彩搭配，功能要求，造型轻巧方面有自己独特的见解，而且在环保方面也很重视，所以他们希望电动自行车的材料是可以重复利用的，并且它可以随时拆装，以此方便随身携带和储存。并且电动自行车的各个零件之间是可以拆装和调节的，以此方便家中别的人群使用，这样及经济又环保。
产品用户群的定位是16-30之间的青年一代，这样就要求产品的形态要适合这类人群的实用，考虑到人机工程学的应用，希望能设计简洁大方的造型以适应时代的潮流。功能结构设计遵循人机工程学的理论指导。
从消费者的需求和时代的要求出发，从多角度、多方位进行综合考察研究，切实、准确地保证产品的实用功能和审美功能的合理实现。此电动自行车的功能设计将采用力矩传感技术、蓄电池储备转换系统、GPRS导航系统以及MP3功能这四个主要核心功能。此款电动自行车的结构设计将运用现在主流的可回收绿色环保结构设计和易拆卸结构设计这两种结构设计。原因是因为第一要响应国家低碳生活的设计理念所以采用环保的并且是可以便于回收的结构设计，不至于在产品后期报废后难于处理。第二是因为考虑到使用人群，有特殊的结构，运用了方便拆卸的结构，这样易于使用者组装和自我维修。
4）希望设计的可以方便折叠，可以方便充电，能方便的搬运做到这3点方便。 5）希望能采用新的材料新技术，如碳纤维等。
八、总结未来电动自行车
1、未来自行车非常小巧轻便，很容易携带，摆放。体积特别轻。
2、续航能力很高，最好能达到30公里充一次电。甚至不用充电。比如使用纸电池。电池的发展能促进自行车的发展。
3、价格在4000以上，大众就可以消费的起。外形运动时尚。
4、有一定的速度，在中短路程中可以取代汽车。为了的电机更小功率更高。
5、方便充电，有配套的公共充电场所设备。
6、方便驾驶，每个人经过很简单的练习就能骑。
7、取消轮胎用反重力物质代替
8、希望电动自行车应该着眼于取代现代的燃油摩托，清洁能源只有在大规模使用下才能取代传统能源。
