电助力

为什么高端电助力自行车都在用中置电机?

“E-Bike”——近年来一个很火的组合词,来源于“Electric-Bicycle”,即带有电力辅助的自行车,俗称电助力自行车。不同国家对于电助力自行车的额定功率和速度限制也有所不同,按照欧盟标准,其电机额定功率不得超过 250 W,且运行时速最高达到 25 km/h 后,助力自动关闭。

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E-Bike浪潮在短短数年间,就席卷了欧美日韩等,绿色道路交通成熟的发达国家与地区,逐渐成为发展最迅速的自行车消费产品之一,市场份额日趋庞大,每年的销售增幅都超过30%,成为自行车行业维持蓬勃发展的最大动力。

一线国际大厂如禧玛诺SHIMANO,都有专门推出的E-BIKE变速与刹车套件,甚至还涉足到全面的电机系列产品线。其他知名品牌如志庆NECO等都有研发E-Bike动力电机。在这新兴市场类别中,电助力核心科技就是电机技术及其配套的传感器、传动等部件,掌握核心科技就能把控市场之发展动向。

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传统意义上的“电动”自行车,它的动力部分都在轮毂的花鼓里,这种也是我们最常见轮毂电机。纵观近年来市场上的优秀电助力车型,电池、电机都隐藏得非常漂亮:电池一般隐藏在车架下管;电机则隐藏在五通里面。这种位于车架五通部分,取代中轴位置,带有齿轮箱结构的电机,市场普遍称之为“中置电机”。

中置电机乃目前市面主流产品中的最优解决方案,欧美畅销中高端车型中,大部分都是以中置电机设计的。为什么说它目前是最优的电助力解决方案呢?因为中置电机相比起轮毂电机或者各种旧式产品,优点更多,重量更轻,能效更高,故被大多数厂商所采用。

要科学地讨论它好在哪里,恐怕三天三夜都聊不完,但简单归纳的话,电助力自行车 “E-Bike”使用中置电机的优点大致如下:

一、中置电机的阻力小,滚阻低

轮毂电机一般是无刷电机,典型的磁感效应驱动原理,通过控制电流大小影响转速,结构简单。但受限于传统结构、转动摩擦、电机积热等方面影响,电机能效较低,电能-动能的转化率仅在70-80%之间。此外,传统轮毂电机一直都存在“渗磁现象”,即电池不断消耗时,电机产生的电磁阻力会随着电量的消逝而逐渐地增大,无电的情况下继续骑行是件很困难的事,越骑越吃力。

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中置电机则是一个直接作用于中轴上的动力,并需要离合器,传动轴,差速器等部件配合,输出动能作用于牙盘,辅助骑手踩踏。

电机只负责直接机械传动,仅作用于车辆踩踏的施力部分,其电能-动能转化率普遍在80%以上。而中置电机内部设计的离合棘轮,可使不通电情况下的电机与中轴棘轮完全脱离,不存在磁阻,因此平常运动骑行健身、或者电量耗尽的情况,也能畅行无阻地骑行。

二、中置电机的变速条件多,扭矩更大

即使增加了力矩传感,传统的轮毂电机也只能通过电流大小来控制车速,单纯增加转速去提升负载和爬坡的扭矩,这样会令电量消耗更大,而且无用功多,总体效率偏低。

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技术更先进的中置电机,它是以内变速齿轮的组合机制,在电机壳体内部以多个离合齿轮组成变速棘轮,使得其输出扭矩提升,负载和爬坡的功率更高。而且其力矩传感也更加灵敏,感应曲柄的踩踏力度变化,会直接作用在中轴上,加速也更迅速。

由于没有改变自行车整体的基本变速和传动结构,骑行者还可以配合车辆原有的机械后变速机制,与中置助力协同使用,达到更高的骑行效率。

三、中置电机使整车重心分配合理,更适合运动自行车

旧款设计的E-Bike,无论其轮毂电机放置在前轮、后轮,由于电机质量较高,整车的动力重心都不会均衡,因此还要靠电池的前后重量分布,来分担电机质量的不平衡。

而且电机在助力工作时,动力端在车轮上,启动时会导致很强的拖拽感、段落感,严重影响骑行体验,也不适合控制车辆。

此外大部分重量的分布位于车轮上,也会影响制动系统运作性能,电机自重产生的旋转惯性更会增加刹车系统负荷。

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“中置”电机顾名思义,电机在车架中间,因此车辆重心依然处于中部,不会影响车辆快速行驶下的平衡性,更无须安排额外电池重量来配重,所以目前市面上多数新车款,都会把电池放置甚至隐藏于车架下管部位。

另一方面,动力作用仅位于中轴-曲柄-牙盘,正常模拟骑行施力,亦不会改变骑行者操作机械变速系统的习惯,故仍可选择不同的速比,来配合不同路况和骑行环境——因而中置电机更适合使用在运动自行车上。

而且也不会增加制动系统的额外负担,前后车轮的轮下质量没有变化,对常规刹车性能毫无影响。

四、中置电机的连接走线更少,附件更精简,一体化程度高

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集成化、一体化、整合式,这都是中置电机的优势点。所有传感器都集成在中置箱中,仅有一条电线伸出,连接到车把上控制器,甚至电池连接都是内走线加触点的隐蔽方式,这种精简化的整合式设计,使中置电机的车子维护更方便,外观更简洁,用户使用更便捷。

五、中置电机的防尘防水性能更强,故障率低

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近期面世的新款中置电机解决方案,如志庆NECO在白鸽行动展会上展示的新型号MM18,拥有非常高的整合度。

除了前述的离合齿轮和传动齿轮外,连新型力矩传感器、速度传感器都整合在中置盒里了。一般中置电机的盒子都拥有极高的防御力,普遍能达到IP65以上的防护等级,电机在运转状态下,可完全抵挡外物及灰尘侵入、以及任意角度的低压水柱喷射。

作为对比,传统的电助力系统多为勾爪力矩传感或外置中轴力矩传感,外加单独设置在车架上独线连接的速度传感器,如此之多的外置附加部分,在日常使用中会增加故障的几率。

E-Bike引领着未来自行车的发展潮流,减轻骑手的负担,提高骑车的乐趣。科学技术的发展离不开研发力量的大力投入,厂商们百家争鸣,竞争产出更优秀的新品。

在此高新浪潮的席卷下,希望能面世的不只是中置电机的新技术,展望未来,愿有更伟大的革新。能真正体验到的便利就在你我身边,有机会的话,不妨亲身感受下E-Bike带来的新感觉,新乐趣。

责任编辑:Fun倪

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  • 热门评论
  • 刘子光 2020-11-10 18:09

    唯一的缺点就是比传统后置电机要贵?

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    • 饭咚锵 2020-11-10 21:30

      确实是,价格影响了普及,奸特atx 1 e+应该是现在市面上相对最便宜的,用的自己的电机和国产电池,骑了半年电机变速箱开始有轻微传动异响,不如yamaha

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    • Kop我孤单
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      2020-11-11 07:47

      贵不是车子的缺点 是人的缺点

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    • wss211 2020-11-11 13:45

      不但止贵,普遍中置电机带车架要比花鼓电机的车重3分之1

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  • 印第安 2020-11-10 19:25

    电助力自行车需求的激增主要与疫情有关,其主要市场的消费者因为需要保持社交距离的原因,开始使用电助力自行车进行通勤,而非电助力自行车则被更多地应用于健身/健康运动场景中。

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  • 印第安 2020-11-21 06:04

    电助力自行车是未来趋势已经是行业的共识,销量和产量在近几年实现了非常大地增长,尤其是在欧美市场,普及程度非常高。而中国市场也在慢慢崛起,欧美市场发展比我们早了3-5年,相信在3-5年之后我们也可以达到欧洲市场目前的规模,并且在很长一段时间内都会持续增长。

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    • 上坡无力 2021-01-27 14:51

      非常期待!!我等菜腿山里玩的福音

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  • 风南天 2020-11-10 17:29

    我只想知道我国的电助力自行车的额定功率和速度限制!不想知道欧盟的

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    • 装13的咸鱼 2020-11-10 17:52

      归入到电动自行车管理,新国标规定电机输出功率最高400W,25k/h的最高速度,15km/h的超速报警,48V以内的电池,并需带有前后灯关,对车重及宽度高度都有限制

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  • 峰火D-boy 2020-11-11 18:26

    价格能下来,什么都好说。现在基本是虚高了。

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  • 我去我去找你 2020-11-11 11:34

    一分价钱一分货

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  • 只会bb莱lai 2020-11-11 11:24

    不错、要是有机会自己试一试的话、

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  • kingfar 2020-11-11 10:12

    重心分配合理这一条感觉非常重要

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  • 一中1122334 2020-11-11 00:33

    ,,中置只怕断链条,,,能电动的就不怕。。

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  • lz2 2020-11-10 20:42

    该品牌电助力自行车在哪里能买到?

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  • 美美五 2020-11-10 18:00

    限制太多,妨碍发展

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  • LMFFF 2020-11-10 17:59

    年度真的好多电助力出来?看的馋

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