电助力系统是E-BIKE的灵魂，它决定了一款E-BIKE的骑行体验，比如激进迅猛或绵密柔顺。对于传统运动自行车，你可以通过它的材质、几何、配置，初步了解车辆的性能和体验，但对于电助力系统，外形与性能并没有直接关系，想摸清楚一辆E-BIKE的脾气，唯有亲身体验才行。E-BIKE电助力系统就是这样神秘、赋有科技感的存在。

本次，我们邀请到PESU E-BIKE的电助力系统供应商TTIUM（天腾动力）的总经理助理Harvey，为我们解读E-BIKE电助力系统背后不为人知的秘密。

Q：

之前美骑评测过倍速出行的PESU MONSTER电助力山地车，TTIUM电机敏锐的助力反馈和超长的续航能力让我们印象深刻。但作为E-BIKE整车的幕后力量，大部分车友并不了解天腾动力，您能为我们简单介绍一下吗？

Harvey：

武汉天腾动力科技有限公司专注于E-Bike中置驱动系统的研发与制造，面向全球自行车厂商提供中置驱动系统及解决方案。

天腾动力团队组建于2015年，核心成员来自华为、高德红外、富士康、德昌电机、TTI等知名企业，在产品研发、设计、生产、供应链管理、营销等领域实战经验丰富。

在整车领域，初期我们与PESU（倍速出行）展开深度合作，包括整车挂件的适配、安装方式的优化、助力程序的调校、附件的开发等等。亚洲车神廖武雄“熊哥”和他的小熊车队也曾参与到整车和电助力系统的测试优化工作中。

中国不缺优秀的机电人才，但要造出一流的电助力系统，还需要对运动自行车、对骑行运动有深刻的理解。在这一方面，多方合作让我们受益良多。

Q：

TTIUM电机的造型接近于圆形，而八方、Shimano等品牌的中置电机类似于长方形，导致产品造型差异的深层原因是什么？

Harvey：

导致电机外形差异的深层次原因是电机结构的不同。

这里首先需要讲解两组概念，即“外转子电机”、“内转子电机”与“同轴电机”、“平行轴电机”。

关于外转子电机和内转子电机的部分，我们先要明白“转子”和“定子”。简单来说，在电机的动力系统中，固定的部分叫做定子，旋转的部分叫做转子，电机将电能转换为动能，使转子旋转，转子连接齿轮驱动整个助力系统。

▲外转子电机结构示意图

▲内转子电机结构示意图

顾名思义，内转子电机就是定子在外圈，旋转的转子在内圈的电机。而外转子电机则是固定不动的定子在内圈，旋转的转子在外圈的电机。

在转子重量相同的情况下，内转子没有外转子的转动惯量大，所以内转子电机的kv高，力矩低，而外转子电机则相反。

在应用场景上，内转子电机扭力小，转速高。常见的小型飞行器、车船模型，四驱车马达就是典型的内转子电机。而外转子电机散热性能好，负载能力强。对于E-BIKE来说，还可利用外转子电机的定子内圈空间来安放多级降速装置，从而减小电助力系统的整体体积。

电机将电能转换为动能后并不是直接施加在牙盘上，而是通过一系列降速装置，将最终传递给牙盘的转速降低、扭矩放大。

因此，E-BIKE的电机动力输出轴和自行车的牙盘轴从结构上来说是两根轴。中间由降速装置连接，根据这两根轴相对位置的差异，可以将E-BIKE中置电机分为同轴电机（也叫做同心轴电机）和平行轴电机。

▲平行轴结构示意图，平行轴结构的电机采用多组的齿轮传动

▲BOSCH（博世）电机的内部结构

电机输出轴在后部，牙盘轴在前部，同样为平行轴结构。平行轴结构多采用内转子电机，由于平行轴电机需要较长的内部腔体空间，因此体积较大，造型接近于长方形。

▲同心轴结构示意图，同心轴结构的电机采用行星齿轮机构。

同轴电机，顾名思义就是牙盘轴和电机的动力输出轴在同一轴心线上。此类电机多为外转子电机，利用电机定子线圈内侧和外侧的空间来安置减速机构和转子。因此同轴电机的外观看起来更小巧，内部结构更紧凑。

但是在有限的空间内，实现对人力踏频的升速以及电机输出的减速增、同时还要兼顾牙盘轴输出理想的扭矩、电机内部良好的散热以及传动轴同心度并非易事。

天腾动力历时两年研发的TTIUM同轴中置电机助力系统，成功突破国外技术壁垒，它拥有三项世界专利技术、二十四项国家专利技术和终身唯一编号，性能表现已经达到国际先进水平。

▲天腾两个系列中置电机外观图。Smooth系列中置电机（左），EFFICIENT ET中置电机（右）

Q：

同样是中置电机的E-BIKE，为什么有的牙盘，如Shimano系统是正常大小，而有的牙盘，如BOSCH和TTIUM偏小呢？

▲PESU E-BIKE上搭配的是一片16T小齿盘

Harvey：

关于小齿盘的问题，美骑在之前的PESU E-BIKE评测中有过介绍。

虽然电机搭配的是一片16T小齿盘，但实际踩起来并不慢，其奥妙之处在于电机的中轴连接有一套2.4倍的升速装置。这个升速装置同牙盘轴进行配合输出，使得牙盘轴输出转速相比较人力踏频得以2.4倍的提升。也就是曲柄踩动一圈，牙盘盘片转动2.4圈，因此16T的小盘片约等效于38-39T齿盘的转速效果。

TTIUM的小牙盘传动相较于大齿盘传动，主要有以下几方面的优势：

在同样转速的情况下，扭矩相对而言要小一些，这样可以减小链条承受的拉力负担，对于暴力输出的E-BIKE来说尤为重要。

牙盘轴允许进行高转速转动，因此降低了对电机输出转速的降速要求，也就意味着对电机减速机构的降速范围要求降低。

举例说明，假设电机转速为每分钟2000转，车手踏频每分钟100转，在使用常规大齿盘的前提下，电机内部的减速机构需要将速度减小20倍，才能让最终输出的转速与车友踏频相吻合。

而使用小齿盘，电机内部的减速器只需要将2000转降至240转（约等于8.3倍），然后直接作用于齿盘，就能匹配车手100转的踏频输出。

而对于电机来说，从减速20倍变为减速8.3倍，减速装置的体积、运行负担、电机的整体体积和重量都将减少。

不过凡事都有双面性，高转速会加剧小齿盘的磨损，同时设计师还需要考虑解决小齿盘盘搭小飞轮状态下的链条稳定性、搭大飞轮状态下的后下叉干涉等问题。

我们通过与上游供应链企业和整车厂商的深度配合，已经完美解决了这些问题，部分机构性能（例如牙盘盘片）甚至还得到了强化。

Q：

据我们产品技术编辑在PESU MONSTER的长期测试过程中反馈，满电状态下，不刻意追求省电骑行，车辆的续航里程在120km左右浮动。

相较于同价位的竞品，在续航性能方面，搭载TTIUM电机的PESU E-BIKE确实要略胜一筹，请问天腾动力在电助力系统的续航能力上做了哪些优化？

Harvey：

影响E-BIKE整车续航能力的因素有很多，例如骑行者的体重、骑行习惯、车辆的硬件配置、骑行环境、电池容量、电池品质、电机效率等等。

单纯就电机来说，我们能做的是尽可能提高电机效率，降低不必要的能量损耗，从而实现节能省电。其中电机的效率值主要受马达工艺材料、控制器算法、传感器精度、电机结构四个方面因素影响。

1、马达本体采用专业电机设计与电磁场分析软件，马达用材选用优质的漆包铜线、永磁体等原材料，TTIUM中置电机马达本体效率高达85%。

2、中置电机控制器采用高效率的FOC(磁场定向控制)算法，从电子元器件选型及底层控制方式实现控制器的高效控制。

3、中置电机信号采集装置诸如力矩传感器采用高精度元器件，能够精确采集人力踩踏信号的变化，并实时精确控制电机的输出，更精细化的控制减少了不必要的过程损耗。

4、天腾中置电机从结构上而言，其控制器与马达，信号采集装置集成一体，同时搭配精简的塑胶斜齿行星减速机构，能够在大大缩短系统响应时间的同时亦减少传动过程的损耗。

Q：

在产品推广策略上，无论是PESU（倍速出行）这样的整车品牌还是天腾动力本身，都注重讲一个“快”字而非“猛”字，请问这是出于什么样的考虑？

Harvey：

美骑网的产品技术编辑们很早就体验过PESU MONSTER，相信他们一定感受过TTIUM中置电机的动力，完全配得上“澎湃”二字。

但正如你提到的，我们在无论是在产品设计还是推广上，都更注重“快”也就是“敏锐度”，因为我们在前期调研中发现，消费者理想中的E-BIKE不是力大如牛的拖拉机，而是能做到人车合一完美操控的超跑。这就对整个电助力系统的处理速度以及控制算法提出了相当高的要求。

目前的大多数中置电机厂家，都还采用的是无线数据传输力矩信息的方式，力矩信号的处理和传输，经过较长的数据链路，也需要多个MCU去处理信号，这种电气架构必然带来信号链路的传输延时，从而导致助力顿挫感，给人的感觉就是车辆笨拙迟钝。

而TTIUM所有传感器数据的采集和处理都由一个高性能的处理器进行运算，处理无延时，搭配上每秒1000次的超高频采样力矩传感器，力矩传感器的响应时间在10ms以内，完美实现人机一体化控制。

采样处理速度快还只是基础工作，要想实现人车合一，还得在控制算法上下功夫，否则一起脚车就往前窜，E-BIKE就会沦为一头嗅觉灵敏的野兽，不受控制。

我们的控制器采用FOC（磁场定向控制）技术，实现对电机出力的准确控制。同时还结合了实际的骑行路况，对电机的出力与人力的匹配增加了各种补偿和平滑处理。

另外，我们对于每个型号的电机均有其目标应用场景的考量，有专职的产品体验师对其进行实际装车的全方位骑行测试，对于其每一次的体验测试所挖掘的不同感受进行研讨并改进至电机的控制中去。

Q：

一般的代理商、车店都无法对电机进行拆装维修，在售后服务方面，天腾动力是如何处理的？

Harvey：

故障难判定、售后周期长是摆在所有电机品牌面前的两大难题，尤其是海外品牌。

就这一点来说，对于国内市场的售后服务，作为中国本土企业的天腾动力反倒有着先天优势。

首先，从产品品控上，我们的供应链企业来自于汽车领域，部分零部件由外资企业专供，产品的质量标准远超自行车行业的要求。

天腾中置电机采用结构密封设计，马达主体同端盖之间采用胶封工艺进行装配，电机出线采用一体出线塞，电机轴端采用油脂及密封垫圈等等一系列密封结构设计及措施。

同时，还经过第三方实验室的环境适应性以及可靠性测试，确保电机能达到IP65M的防护等级，即电机在运转状态下，可完全抵挡外物及灰尘侵入、多角度的低压冲水。

▲涉水测试

其次，在售后服务体系的建设上，我们与整车品牌深度合作，广泛布局售后服务网点，组建专业的售后服务中心密切同各区域售后服务网点进行对接，积极解决售后网点的需求，如修理以及修补件的补货等等，极速响应，消除经销商、车店、用户的后顾之忧。

E-BIKE在中国还有很长一段路要走，我们愿意与国内的整车企业、经销商、车友共同成长，倾听他们、理解他们、满足他们，这样设计出来的产品才能跟用户产生共鸣。而不是坐等市场成熟，再用投机取巧的方法攫取市场果实。

正如CP、Shimano、SRAM变速器之于运动自行车，我们期望未来在谈到E-BIKE时，中国也有顶尖的电助力系统傲立于世界品牌之林。

责任编辑：余孟珊