电动自行车的调查研究
小组成员： 位会棉 部迎秋 刘晓芳 乔建兰 研究背景与目的：
电动自行车（以下简称电动车）是自行车的延伸产品之一，是以蓄电池作为辅助能源，具有两个车轮，能实现人力骑行、电动或电助功能，可以在非机动车道上行驶的特种车。电动车总重量小于40kg，保留了自行车轻便、灵活、机动的特点。电动车自20世纪80年代面市，90年代改进，至2000年得到迅速发展。随着越来越多的城市对环境保护的重视，电动车越来越引起人们的关注。电动自行车工业的快速发展，使其实现了产业化。电动自行车得到了用户和社会的认可和承认。其中重要的贡献是科技的贡献，最重要的是2 个部件的进步：一是电机，另外就是蓄电池。电动自行车实现了市场价值之后，更要关注自身的问题，即电池的绿色发展问题。电动自行车不排尾气、不耗油，是环保的交通工具，又是适合城市使用非常便捷的交通工具，应该讲是绿色环保的交通工具。但电动自行车蓄电池生产和回收过程中仍存在一些环保问题，只要全社会重视，电动自行车厂关注，用户清楚和了解，电池厂负起责任，这些问题会较快得到解决。发展电动车，可带动相关行业如电机、电池、充电器、控制系统等产业发展，创造就业机会。但是，电动车普遍采用的铅酸蓄电池报废后的污染问题还没有得到有效解决。电动车交通事故频发，令不少地方的公安交通管理部门头痛。作为大学生有必要结合已有的物理知识，通过调查，在认识到电动车行业广阔发展前景的同时，了解电动车所产生的污染、安全问题。并提出一些解决办法或建议。在实践中，培养学生的公民意识、参与意识和社会责任感。 研究时间：
2010年9月，成立研究小组，并分工。走访电动车经销商、部分用户，网上查阅资料。2010年9月底，收集相关资料，形成报告.成果及启示：
1、电动车行驶费用
电动自行车越来越受到人们的青睐，不少人用电动自行车替代了摩托车。电动自行车使用前要先对车上的蓄电池充电，骑车时，蓄电池对车上的电动机供电，电动机为车提供动力，下表是某电动自行车的一些主要技术参数：
整车净重80Kg；最高车速45Km/h；蓄电池的电压48V；轮胎能承受的最大压强2×105Pa；蓄电池类型为铅酸蓄电池；车轮直径40cm；一次充电储存的电能3.5×106J；行驶噪声≤62dB。
(1)若该车在行驶过程中轮胎与地面接触的总面积为1.5×10-2m2，那么其载重量最大不能超过多少千克？(取g=10N/Kg) (2)若该车以10m/s的速度匀速行驶时，受到的阻力为50 N，电能转化为机械能的效率为80%，求该车充一次电后，以所述情况行驶时，最多能行驶多远？此过程中电动自行车的工作电流是多大？
(3)如果充一次电消耗的电能为1Kw·h，充一次电自行车可连续行驶50千米，照明用电的电费约0.5元/ Kw·h，摩托车行驶100千米耗油2.5升，油价约5.9元/升，请通过计算说明使用电动自行车与摩托车哪种更经济？
解析(1) F=P·s=2×105 Pa×1.5×10-2m2=3000 N
m=G/g=3000 N÷10 N / Kg =300 Kg
最大载重量为300 Kg -80 Kg =220 Kg (2)W机械=W电·80%
F·S= W电·80%
50牛×S=3.5×106J×80%
S= 56000 m =56 Km
t=S/v=(56000/10 )s =5600s
W=UIt 即：3.5×106J=48V×I×5600s
得：I=13A (3)由题知，电动车充一次电可行驶50 Km，需花费电费：0.5元/ Kw·h×1 Kw·h =0.5元 摩托车行驶50 Km耗油2.5/2=1.25L，需花费：1.25升×5.9元/L=7.375元﹥0.5元。可见，行驶相同距离，电动车比摩托车的费用低的多，使用电动车更经济，更实惠。
2、电动车的循环能源
石油和电力是工业的动力，而“油”和“电”最主要的区别是前者是不可再生的稀缺资源，会面临枯竭，后者是含有大量可再生成份的有巨大发展前景的能源，水能，风能，潮汐能，太能阳等等都可以生成电能，还有丰富的核能尚处于待开发状态，可以这样说，只要太阳不灭，地球转动，电就永远存在。因此，从长远的观点，尽量地以“电”代“油”，是人类社会发展的方向。而电动车正是以蓄电池为载体的以“电”代“油”的产品，属于循环能源利用产品，其对于节约不可再生能源具有重大意义，且减少有害物质排放、有利环境保护。
3、电动车电池污染与回收
电动车所用电池通常为铅酸电池。铅酸蓄电池除了重量方面不占优势外，其它性能方面和性价比都是非常优秀的，且是所有二次电池中能够完全回收的蓄电池，理论上可以真正实现无排放。铅不排放到环境中，自然对环境不能产生影响。在上个世纪刚开发电动自行车蓄电池时，一些厂家并且还是比较多的厂家采用了美国淘汰的材料含镉1.5%的合金作为板栅材料，从而将毒性剧大的镉引入电动自行车电池，一些厂家一直用到今天。尽管很多厂家已逐步采用无镉合金，但仍有很多厂家使用。这种含镉合金是美国的一个厂家首先使用并申请专利，使用后对美国的环境产生了严重的危害和潜在的危害，之后美国已禁止使用，美国为此付出了具大的环保代价。
铅酸蓄电池厂为什么使用镉呢？在电动自行车蓄电池研发之前，用于汽车、固定电源、铁路、矿山、军用等所有蓄电池并不加镉。因为不加镉的铅酸蓄电池要想做成深循环长寿命 的蓄电池工艺条件比普通的蓄电池难，比较苛刻。我国铅酸蓄电池厂是非常多的，大约2 000 多家，有些条件不具备的厂家，又想生产自动自行车电池，只能加镉来弥补设备不足、条件 落后、工艺控制不能实现的缺陷，来生产含镉的电动自行车铅酸蓄电池。因为加镉后电池做 起来简单了，电池不易出问题，致使很多厂家在铅酸蓄电池中加镉。
含镉铅酸蓄电池在使用中不会溢漏，在这个过程中对环境或用户不会产生影响。但在生产过程中，操作工人受到直接危害，生产过程中排出的废渣、废水、废气都会对环境产生巨大的危害。特别是回收过程中，很难单独提炼出镉，镉将以尘、渣的形式进入环境，危害是巨大的。上海交通大学的张文保教授介绍了镉的毒性：镉的致毒浓度范围低至0.001~0.01×10-6，镉能在生物体内逐级地、成千上万倍地富集，通过食物链进入人体器官中积蓄起来。镉在人肝中的代谢半衰期为6.2 年。在人全身中的代谢半衰期为13 年。在人肾中的代谢半衰期长达18 年。镉也是一种化学致癌物，能导致肺癌、前列腺癌。早先只注意职业性镉中毒。直到上世纪70 年代初，日本富山县人发生“骨痛病”事件后，才引起人们更大的注意，镉（Cd2+）进入人体后，能代换骨胳中的钙（Ca2+），引起骨质疏松、骨质软化等症，使人感觉骨胳疼痛、头痛和头晕等症。据资料报道，水中含CdCl2为0.001mg/L 时，能使鲤鱼在8~18 h 内死亡，可见水中含有镉对人和鱼类影响是很大的。含镉废水排入江河或海洋，常被水中的悬浮生物吸收，沉积于水底，水底的贝类动物吸收了沉于水底的含镉浮游动物后，镉进入贝类动物体内。例如牡蛎身体中含镉量可达8 mg/kg。镉也能被植物吸收。人们吃了含镉的动物和植物，Cd2+ 就进入人体，随着年龄的增长，镉积累到一定量时，就使人中毒。 目前，人们已认识到镉的危害，为了为我们的子孙后代留下一点净土，人们已大力倡导使用无镉电池，只要电动自行车厂少使用含镉电池，也就是对环保做了贡献。
目前不含镉铅钙合金的电池已完全达到了含镉电池的性能和寿命，品质完全有保证。不使用含镉电池是现实和可行的。
4、电动车安全与应对措施
近年来，由于电动自行车费用少、价格低，受到众多中低档家庭的青睐，因而电动自行车如雨后春笋般在大小城区遍地发芽，成为广大城乡市民出行的重要代步工具。随着电动自行车数量的急剧增加，在给人们带来方便和快捷的同时，也造成了交通秩序混乱和交通事故增多。
我们还发现现在许多城市都发行“禁电令”。因为电动自行车无名分，国家对机动车实行登记制度，而在公布的《车辆生产企业及产品公告》中，电动自行车未被列入机动车产品，今年5月1日起实施的新《道路交通安全法》也未将其列入非机动车。因此，电动自行车实际上处于一种无名分的地位，“公安机关无权为其办理牌照，不能登记的车就不能挂牌，没有挂牌的车在道路上行驶交警部门就有权抓。”其二，车速普遍超标。我们小组经访问过几家电动自行车卖店的老板后得知：只需剪限速线或换一个大瓦的电池，就可将电动自行车提速近10公里／小时！一般的可以达到30公里／小时，配置高的可达40多公里／小时，在市区行驶时速度不输给普通摩托车，甚至有的电动车上的仪表盘最高值设计为70公里／小时。由于速度过快，而电动车刹车时稳定性差，制动距离增大，所以发生交通事故的危险性也高。其三，没有安全性能检测。机动车必须每年参加年检，而电动自行车因不能登记无须参加定期安全性能检测，而且没有规定使用年限。其四，电动摩托车的驾驶人不需考驾驶证即可骑车上路，通常缺乏必要的交通安全常识和驾驶技能，而且没有戴安全头盔，在造成交通秩序混乱的同时，极易引发交通事故。其五，由于其未登记档案，一旦发生交通事故后车主逃逸，案件的侦破难度相当大。 应对措施
（1）建立健全关于电动自行车管理的法律法规。目前，我国还没有关于电动自行车的行业的标准，电动自行车的生产没有目录更没有国标，电动自行车的生产、销售以及使用、管理方面的法律法规基本上都是空白，厂家为迎合消费者就生产出来了五花八门的电动自行车，大的、快的只要是消费者喜欢的厂家都能造出来，所以说质量很难得到保证，工商部门应尽快健全关于电动自行车的相关法律法规，从源头上规范电动自行车的生产、销售以及管理工作。
（2）交、巡部门严格执法，对电动自行车进行集中治理整顿。根据实际情况，交、巡部门加强对电动自行车交通违法行为的管理，同时按照教育与处罚、原则性与灵活性相结合的原则，对电动自行车的管理要按照非机动车的标准但又要区别于一般的非机动车，在执勤过程中对电动自行车不按规定车道行驶、闯红灯等交通违法行为进行严管、严查、严纠，营造严格、有序、规范的管理氛围。
（3）作为我们大学生加大宣传电动车安全知识，交通管理部门应当采取切实有效的方法和措施，加强对电动自行车行驶、停放和牌证的管理力度。针对电动车驾驶人交通知识薄弱，安全意识差，交通管理部门应加强电动自行车驾驶人的交通安全宣传力度，对已购买电动自行车的要做好驾驶人学习培训。要充分利用报纸、电视、网络等新闻媒体向广大市民宣传电动车应注意的交通规则和注意事项。采用讲座、大屏幕流动展板等方式向市民宣传电动车交通安全知识，警惕新的安全隐患，减少事故的发生。
研究体会
通过这次研究性学习活动，我们对电动车有个进一步的了解，开阔了视野，使我们更加感受到知识的丰富，知识的无限，让我们深深体会到知识的重要性，激发了学习的兴趣和动力。同时，懂得如何与人合作，与人相处。加强了概括能力，为日后的学习和立足社会奠定了基础。
通过这次的调查，更让我们深深地体会到了什么是团队精神，让我们学会了互助、团结、相互扶持。
