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一篇文章读懂电动助力自行车的前世今生
最后,目前常见的电动助力自行车都有哪些?它们的区别在哪里?在国内的发展如何?
电动助力自行车在日本从最初诞生到现在都是使用以力矩传感器为核心的“Power Assist System动力辅助系统”,并且已经更迭了多代,依然保持全球领先的地位;德国的跟进速度很快,目前在技术上基本可以与日本比肩,当然有不少观点认为德国已经实现了超越;电动助力自行车进入中国之后走上了另一条发展道路,因为基本没有企业去研发核心的“Power Assist System动力辅助系统”,而购买日本德国的系统又过于昂贵,因此在经过了10余年的野蛮生长后,如今中国的城市及乡村大量穿梭着的是大量包裹着塑料装饰件的摩托化外观的电动踏板车,已经成为交通事故多发的顽疾,目前北上广深中,广州深圳已经全面禁止此类车辆上路,而北京也在开始限制。
雅马哈YAMAHA的Power Assist System动力辅助系统已经更迭了多代
目前八方BAFANG以及轻客TSINOVA属于中国少数可以独立研发Power Assist System动力辅助系统的企业,掌握了核心的力矩传感器技术以及相应的算法,八方BAFANG的中置电机系统已经获得一定的市场份额。而轻客TSINOVA还另辟蹊径,开发出更为模块化的VeloUP威履智慧动力系统。更值得注意的是,轻客TSINOVA在互联网大数据的实用化方面取得突破,所开发的系统可以收集用户的骑行数据,进行深度学习,这也就意味着随着个体用户使用时间的增长以及整体用户的增多,轻客的Power Assist System动力辅助系统会变得越来越聪明,助力的提供不再局限于固定的比例提供,而是按照个体用户的使用习惯去匹配,在人机交互上达到新的高度,很好的解决了困扰博世BOSCH、雅马哈YAMAHA等企业多年的低齿比助力不够线性的难题。
轻客TSINOVA的模块化Power Assist System动力辅助系统
虽然属于不怎么受关注的品类,但电动助力自行车在中国也一直有所发展,因为力矩传感器以及相应的系统研发门槛过高,所以不少另辟蹊径的替代技术也因此而诞生,主要在于传感器的替代以及可实现的简化算法,比较有代表性的就是后轴勾爪传感器、扭簧传感器、以及转速传感器,但这些传感器与力矩传感器均有较大差距,所以大多都是用于低端的电动助力自行车,其中后轴勾爪传感器表现较好,扭簧传感器则差强人意,而转速传感器因为体验太差基本只有最低端的产品才会使用。
后轴勾爪传感器其实就是安装在自行车后钩爪的压力传感器,它可以检测压力,与力矩传感器直接测量力矩有不小的差异,性能上有所不如,但已经属于最为接近的技术。
后轴勾爪传感器结构图
不过,由于安装在自行车受力最大的后轮中轴与车架的转接处,因此这种技术最大的缺点就是寿命较短,一般路况下使用一年左右就会报废,而且怕摔。它的技术门槛不高,并且生产成本低廉,所以也有不少品牌使用,比较有代表性的就是BH以及GIANT的低端电动助力自行车产品(BH的中高端产品使用博世BOSCH系统,GIANT的中高端产品使用雅马哈YAMAHA系统)。
BH EVO SNOW 29" PRO使用后轴勾爪传感器(并不便宜)
扭簧传感器是在牙盘中内置霍尔传感器,并使用多根弹簧结构,其实就是将电动自行车的拧把安装到了牙盘中,蹬踏越用力,压缩弹簧也就越多,霍尔传感器也就探测出磁场变化,因而输出更多电力给电机。
但这并不是真实的去测量“力”的大小,而且霍尔传感器本身的精度有限,助力的提供也就会有很明显的延迟现象,在骑行是会有明显的力量冲击感,造成骑行体验比较差,并且不够安全。更因为弹簧结构的加入,曲柄与牙盘之间就会晃动,进一步劣化了骑行体验,因此很少有品牌使用这种传感器。
转速传感器有多种类型,最简单的就是两块儿磁铁,一块儿安装于自行车的五通位置,一块儿安装于曲柄,原理与自行车码表的踏频传感器类似,在骑行过程中每蹬一圈,磁铁就会描过一次,则认为电源打开一次,然后提供助力。因为基本没有技术门槛,所以这种传感器售价仅为几块钱,多年来国内的低端电动助力自行车一直是使用这种技术,一般售价在1000元以内。
某国产品牌“智能自行车”使用的低端转速传感器(图片来源于极果网)
使用低端转速传感器的电动助力自行车因为每次提供助力都是按照固定的功率提供,无法达到线性助力,骑行体验会很差,更为重要的是,因为是通过踏频来判断提供助力,在面对上坡或逆风情况时,因为踏频开始变慢,助力提供就会减少,在需要助力的时候没有助力,而下坡时如果蹬踏过快,则会有安全风险。
总结:电动助力自行车(Pedelec)是自行车寒冬里的一把火。
经过20年左右发展,电动助力自行车(Pedelec)在日本已经是较为普及的两轮代步工具,而欧洲市场近年来成猛增势头,仅2015一年,电动助力自行车在荷兰的销售量就飙升了24%,而德国同样有11.5%的销量增长,而产量则达到37%的增长。尤其是近年来欧洲市场自行车销量持续下滑,电动助力自行车的崛起之势也就被更多期待,以德国BOSCH以及日本YAMAHA为首的“Power Assist System动力辅助系统”研发企业已经开始发力布局,最大的传统自行车零配件厂商SHIMANO也推出了相应的系统。
本次中国国际自行车展,来自全球各地的外籍客商将主要目光投向了电动助力自行车。国内的无论是电动车企业亦或是自行车企业纷纷推出了搭载了“Power Assist System动力辅助系统”的电动助力自行车,但基本都是面向外销,不在中国市场销售。只有 GIANT、轻客、BESV等少数企业是针对国内市场,意图推进中国自行车在助力化方向的发展。但可以预见的是,随着中国经济增长,消费能力的增强,以及自主技术的进步,电动助力自行车在中国必将大有可为。
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责任编辑:Alexa
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