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正本清源，什么是E-BIKE電助力自行車？

我們國(guó)內(nèi)通常所說(shuō)的E-Bike是指電助力自行車，最初起源于日本，后在歐洲發(fā)展壯大。按照歐盟法規(guī)，相關(guān)產(chǎn)品通常分為三大類：電動(dòng)助力自行車 (Pedelec)、高速型電動(dòng)助力自行車 (S-Pedelec) 和電動(dòng)自行車 (E-Bike)。

Pedelec 是英文 Pedal Electric Cycle 的縮寫(xiě)，這種車型通常只有在主動(dòng)踩踏時(shí)，電機(jī)才會(huì)對(duì)騎行者提供助力，因此也稱作半踩踏式電動(dòng)自行車，也就是我們現(xiàn)時(shí)車友通常意義上講的“E-Bike”。 

利用不同的助力模式，電動(dòng)助力自行車 (Pedelec) 的踩踏助動(dòng)可以滿足不同用戶的特殊要求，通常會(huì)根據(jù)助力強(qiáng)弱來(lái)劃分檔位，也有品牌會(huì)根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景來(lái)做檔位區(qū)分，例如平路、越野、爬坡、下坡。當(dāng)然助動(dòng)程度會(huì)影響電機(jī)助力的續(xù)航里程以及蓄電池的能耗。 

不同國(guó)家對(duì)于電動(dòng)助力自行車 (Pedelec)的額定功率和速度限制也有所不同。按照歐盟標(biāo)準(zhǔn)，電動(dòng)助力自行車 (Pedelec)的電機(jī)額定功率不得超過(guò) 250 W。在達(dá)到 25 km/h 的時(shí)速后助力自動(dòng)關(guān)閉，如果低于這一速度，將再次自動(dòng)開(kāi)啟助力。一些電動(dòng)助力自行車 (Pedelec) 還擁有推行輔助系統(tǒng)，當(dāng)車友推行時(shí)，可通過(guò)按鍵激活推行輔助系統(tǒng)，此時(shí)單車會(huì)匹配步行的速度向前行進(jìn)，讓推行更加輕松省力。

S-Pedelec是電動(dòng)助力自行車 (Pedelec) 的高速車型，也稱為高速型電動(dòng)助力自行車。它的工作方式與普通電動(dòng)助力自行車 (Pedelec) 相同。也是需要人力踩踏，電機(jī)才會(huì)給出助力，不同的是，高速型電動(dòng)助力自行車(S-Pedelec)的額定功率和斷電速度閾值更高，同樣按照歐盟標(biāo)準(zhǔn)，高速型電動(dòng)助力自行車 (S-Pedelec)的額定功率上限提升至500W，當(dāng)速度超過(guò)45km/h 時(shí)，電機(jī)才會(huì)斷開(kāi)助力。因此在德國(guó)，高速型電動(dòng)助力自行車 (S-Pedelec) 根據(jù)交通法已歸入輕型摩托的類別，因而這一車型需要強(qiáng)制購(gòu)買(mǎi)保險(xiǎn)，并獲得使用許可。并且在騎行需要佩戴“合適的”防護(hù)頭盔，必須安裝反光鏡，不得占用自行車道。        

在一定條件下，電動(dòng)助力自行車 (Pedelec)可通過(guò)刷程序更改限速，變身成為S-Pedelec；當(dāng)然，絕大多數(shù)的私自改裝都會(huì)觸碰當(dāng)?shù)貒?guó)家法規(guī)，各位車友請(qǐng)勿以身犯險(xiǎn)。

電動(dòng)自行車的第三個(gè)類別便是電動(dòng)自行車 (E-Bike) 車型，E-Bike是ElectricL Bike的簡(jiǎn)寫(xiě)，它和助力自行車最大的區(qū)別在于，即便沒(méi)有踩踏踏板，車輛也會(huì)受到電機(jī)驅(qū)動(dòng)，某些通過(guò)油門(mén)手柄或按鈕起動(dòng)的電動(dòng)自行車 (E-Bike) 最高可達(dá)到 45 km/h 的時(shí)速，所以在歐洲，電動(dòng)自行車 (E-Bike) 屬于輕型摩托的類別，需要購(gòu)買(mǎi)保險(xiǎn)以及上牌。

說(shuō)到這里有的車友可能會(huì)問(wèn)，E-Bike怎么成電驢了？事實(shí)上，在日常語(yǔ)用環(huán)境中"E-Bike"也可泛指Pedelec和S-Pedelec車型，這種用法在運(yùn)動(dòng)自行車領(lǐng)域尤為常見(jiàn)，很少有品牌商會(huì)將產(chǎn)品細(xì)分到Pedelec和S-Pedelec，大家都約定俗成地用E-Bike代指自家的電助力自行車產(chǎn)品。久而久之，ElectricL Bike的原始屬性慢慢淡去，并逐漸行成了我們現(xiàn)在所說(shuō)的“E-Bike”即“電助力自行車”。

電助力系統(tǒng)的工作原理

無(wú)論是何種品牌的電助力系統(tǒng)，其本質(zhì)都是將電能轉(zhuǎn)換成動(dòng)能，并施加在單車的傳動(dòng)系統(tǒng)中，讓騎行變得更輕松省力。而我們常說(shuō)的電助力系統(tǒng)，實(shí)質(zhì)上是包含傳感器、控制器、電機(jī)三部分。

電助力系統(tǒng)工作時(shí)，傳感器將偵測(cè)到的速度、踏頻、力矩等數(shù)據(jù)傳遞給控制器，控制器通過(guò)計(jì)算發(fā)出指令控來(lái)制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。值得一提的是，絕大多數(shù)電機(jī)并不是直接作用于傳動(dòng)系統(tǒng)，電機(jī)以高轉(zhuǎn)速低扭矩輸出動(dòng)力，需要通過(guò)減速系統(tǒng)，將扭矩放大，同時(shí)讓輸出轉(zhuǎn)速接近人腿的踏頻（中置電機(jī)）或者輪組的轉(zhuǎn)速（輪轂電機(jī)）。

同軸電機(jī)，平行軸電機(jī)

上文提到，電機(jī)將電能轉(zhuǎn)換為動(dòng)能后并不是直接施加在傳動(dòng)系統(tǒng)上，而是要通過(guò)一系列降速裝置，將扭矩放大、轉(zhuǎn)速降低。因此，對(duì)于中置電助力自行車來(lái)說(shuō)，電機(jī)動(dòng)力輸出軸和自行車的牙盤(pán)軸在結(jié)構(gòu)上是兩根軸，中間由降速機(jī)構(gòu)鏈接。而我們根據(jù)這兩根軸相對(duì)位置的差異，可以將中置電機(jī)分為同軸電機(jī)（也叫做同心軸電機(jī)）和平行軸電機(jī)。

圖為Shimano中置電機(jī)的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，右側(cè)的白色小齒輪連接的就是電機(jī)的動(dòng)力輸出軸，而最左側(cè)連接的是牙盤(pán)軸，兩軸一左一右處于平行位置，中間由一系列傳動(dòng)齒輪接連，因此這種結(jié)構(gòu)的電機(jī)被稱為平行軸電機(jī)。

圖為BOSCH（博世）電機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，電機(jī)輸出軸在后部，牙盤(pán)軸在前部，同樣為平行軸結(jié)構(gòu)。

▲由于平行軸電機(jī)需要較長(zhǎng)的內(nèi)部腔體空間，因此體積較大，呈冬瓜型

▲TTIUM天騰動(dòng)力研發(fā)的同軸中置電機(jī)

同軸電機(jī)，顧名思義就是牙盤(pán)軸和電機(jī)的動(dòng)力輸出軸在同一軸心線上，此類電機(jī)多為外轉(zhuǎn)子電機(jī)，利用電機(jī)定子內(nèi)圈和兩側(cè)的空間來(lái)安置減速系統(tǒng)，因此同軸電機(jī)的外觀看起來(lái)更小巧，內(nèi)部結(jié)構(gòu)更緊湊。

不過(guò)在有限的空間內(nèi)，實(shí)現(xiàn)多級(jí)減速、同時(shí)還要兼顧扭矩、散熱并且保證傳動(dòng)軸的同心度并非易事。前期我們介紹過(guò)的倍速出行電助力自行車所采用的TTIUM電機(jī)就是典型的同軸中置電機(jī)。作為一個(gè)后起的國(guó)產(chǎn)品牌，在眾多技術(shù)壁壘的環(huán)境下能夠闖出一條新路，并且擁有三項(xiàng)世界專利技術(shù)、二十一項(xiàng)國(guó)家專利技術(shù)和終身唯一編號(hào)，確實(shí)值得欽佩。

中置、花鼓那家強(qiáng)？

目前市場(chǎng)上的助力電機(jī)系統(tǒng)大致可分為中置式和輪轂式兩種。中置電機(jī)是指驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝在車架五通位置的電機(jī)（分原生一體式和五通外掛式），該電機(jī)與車身連接，并通過(guò)鏈條與后輪進(jìn)行連接而傳遞動(dòng)力。輪轂電機(jī)是指驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝在車輪轂位置的電機(jī)，該電機(jī)直接作用于輪組。

對(duì)于運(yùn)動(dòng)車型而言，一體式中置電機(jī)無(wú)疑是最佳的選擇。

首先，電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)位于車架五通處，不會(huì)影響整車的前后重量平衡，而對(duì)于全避震車型而言，中置電機(jī)減少了簧下質(zhì)量，后避震的反饋也因此更加自然，在越野操控上有先天優(yōu)勢(shì)。

其次，輪組的更換相對(duì)便捷，如果是輪轂電機(jī)，車友很難自行升級(jí)輪組，而中置電機(jī)就不存在這種情況，玩家可以購(gòu)買(mǎi)車架組自行DIY，大大增加了可玩性。同時(shí)，優(yōu)秀高效的輪組也能降低傳動(dòng)損耗，大大提升續(xù)航能力。

第三，在越野騎行時(shí)，中置電機(jī)相對(duì)于輪轂電機(jī)所受的沖擊更小，所以在防護(hù)方面更加有利，從而減少電機(jī)的損壞危險(xiǎn)，降低故障率。

而對(duì)于非運(yùn)動(dòng)車型來(lái)說(shuō)，選用輪轂電機(jī)無(wú)需對(duì)傳統(tǒng)車架結(jié)構(gòu)進(jìn)行大改，加之低廉的成本，更容易讓通勤代步類人群接受。

大小牙盤(pán)？

經(jīng)常關(guān)注電助力產(chǎn)品的車友可能會(huì)注意到，同樣是中置電機(jī)的E-BIKE，有的牙盤(pán)大，有的牙盤(pán)小，這是為什么呢？

▲Shimano電機(jī)上裝配的是一個(gè)常規(guī)大小的牙盤(pán)盤(pán)片

▲在BOSCH（博世）系統(tǒng)和PESU MONSTER整車上我們看到的卻是小盤(pán)片

關(guān)于這一點(diǎn)，在《狂野猛獸 PESU MONSTER電助力山地車開(kāi)箱》一文中已經(jīng)做過(guò)簡(jiǎn)單的介紹。

雖然電機(jī)搭配的是小齒盤(pán)，但實(shí)際踩起來(lái)并不慢，奧妙在于在電機(jī)的內(nèi)部有一個(gè)機(jī)械的升速裝置。用轉(zhuǎn)速來(lái)彌補(bǔ)扭矩。即曲柄踩動(dòng)一圈，牙盤(pán)盤(pán)片實(shí)際轉(zhuǎn)二點(diǎn)幾圈，因此十幾齒小盤(pán)片等效于三十多齒盤(pán)片的踩踏效果。

用轉(zhuǎn)速來(lái)彌補(bǔ)扭矩，一方面可以減小鏈條的拉力負(fù)擔(dān)，這對(duì)于暴力輸出的E-BIKE來(lái)說(shuō)尤為重要。另一方面，牙盤(pán)軸高轉(zhuǎn)速，減小了有限空間內(nèi)電機(jī)減速機(jī)構(gòu)的壓力。減速裝置的體積、運(yùn)行負(fù)擔(dān)、電機(jī)的整體體積都將減少。

不過(guò)凡事都有雙面性，高轉(zhuǎn)速會(huì)加劇小齒盤(pán)的磨損，需要從盤(pán)片材料上下功夫，同時(shí)設(shè)計(jì)師還需要解決小盤(pán)搭小飛的狀態(tài)下，鏈條和后下叉干涉的問(wèn)題。 

五花八門(mén)的傳感器，當(dāng)心被忽悠

目前市面上E-BIKE所使用的傳感器可分為力矩傳感器、踏頻傳感器、速度傳感器。力矩傳感器是通過(guò)測(cè)量踩踏發(fā)力后金屬表面產(chǎn)生的細(xì)微形變，從而獲得高精度的扭力數(shù)值。 

踏頻傳感器顧名思義是通過(guò)測(cè)量踏頻來(lái)判斷助力需求，基本上是踏頻越快，助力越猛，踏頻越慢，助力越弱。速度傳感器同理，但這樣的設(shè)定顯然無(wú)法匹配真實(shí)需求，例如在爬坡或遇到逆風(fēng)時(shí)，人的踏頻和速度變慢，而電機(jī)卻默認(rèn)車友不需要太大的助力。

因此，使用踏頻/速度傳感器的E-BIKE通常會(huì)加入純電動(dòng)模式，然而這一定程度上也背離了電助力的初衷。一些品牌為了掩人耳目提高逼格，也將其稱作轉(zhuǎn)速傳感器或磁環(huán)傳感器。而一輛靠譜的E-BIKE通常會(huì)將力矩、踏頻、速度傳感器疊加使用，通過(guò)綜合運(yùn)算來(lái)判斷當(dāng)前的騎行狀態(tài)。

控制程序：無(wú)形的上帝之手

同一部電機(jī)，同一輛E-BIKE，廠家可以通過(guò)刷程序讓你感受到截然不同的騎行體驗(yàn)，這并不是玄學(xué)。上面我們提到，控制器監(jiān)測(cè)到力矩、速度、踏頻信號(hào)后，會(huì)將信號(hào)傳遞給控制器，控制器通過(guò)運(yùn)算得出輸出信號(hào)從而指導(dǎo)電機(jī)如何出力�？刂破鞯倪\(yùn)算法則就是我們所說(shuō)的控制程序。

少數(shù)E-BIKE品牌甚至在APP上開(kāi)放程序調(diào)試端口，允許玩家自由調(diào)整助力曲線，同一輛車，你可以讓它初段起步迅猛，中段巡航平穩(wěn)，末段加速狂暴，也可以讓它起步平順，中段加速靈敏，末段平順限速。在當(dāng)今的數(shù)字世界中，當(dāng)硬件技術(shù)發(fā)展到一定層次，軟件將會(huì)成為電機(jī)決定性差異的關(guān)鍵。

電機(jī)額定功率

通常我們所說(shuō)的電機(jī)額定功率是指電機(jī)的額定輸出功率，即在理想狀態(tài)下可長(zhǎng)期正常運(yùn)轉(zhuǎn)的最大輸出功率，也有人將其稱為“最大使用功率”，注意，電機(jī)的額定功率不等于峰值功率。許多車友習(xí)慣用額定功率來(lái)衡量電機(jī)的性能，嚴(yán)格來(lái)說(shuō)是不對(duì)的，因?yàn)槠渲羞�涉及到電機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、額定電壓、轉(zhuǎn)化效率、輸出扭矩等諸多因素，即便是額定功率一樣的兩款電機(jī)，也有完全不同的騎行體驗(yàn)。

一些國(guó)家和地區(qū)對(duì)電助力自行車的額定功率有強(qiáng)制的法規(guī)要求，例如歐盟標(biāo)準(zhǔn)是額定功率不得高于250W，而在美國(guó)的部分地區(qū)，這一標(biāo)準(zhǔn)則會(huì)被放寬至750W，在中國(guó)，新國(guó)標(biāo)規(guī)定電動(dòng)車和電助力自行車額定功率不得超過(guò)400W。

電池容量

許多人都習(xí)慣用毫安來(lái)表示電池容量，但嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，這是一個(gè)錯(cuò)誤的表達(dá)方式。毫安是電流的計(jì)量單位，毫安時(shí)（mAh）才是正確的電池容量單位，而一些嚴(yán)謹(jǐn)?shù)钠放七�會(huì)同時(shí)標(biāo)上瓦時(shí)（wh）。以PESU MONSTER 整車上搭配的電池為例，電池電壓為36V，容量為13.6Ah，如果換算成瓦時(shí)（wh），那就是13.6*36=489.6，即489.6瓦時(shí)，約等于0.5千瓦時(shí)就是半度電，這樣一說(shuō)是不是更容易理解了？

電池組內(nèi)有乾坤

無(wú)論是外置式電池還是車架隱藏式電池，我們所看到的“電池”其實(shí)都只是電池包的外殼。拆開(kāi)外殼，里面是密密麻麻排列的電芯以及電池控制系統(tǒng)（BMS）。

目前市面上的電助力自行車通常都是采用18650鋰電池電芯，18650電芯壽命長(zhǎng)、單位密度容量大、工作性能穩(wěn)定。大名鼎鼎的特斯拉在整車上使用了數(shù)千顆18650電芯來(lái)保障續(xù)航能力。

需要注意的是，18650是電芯的規(guī)格型號(hào)（電芯直徑18mm，長(zhǎng)度65mm），即便是同一廠家生產(chǎn)的不同等級(jí)的18650電芯，其容量、耐用性都有差異，更不用說(shuō)國(guó)際大牌和黑作坊的差距了。如果某個(gè)品牌含糊其辭說(shuō)“特斯拉同款電芯”，此時(shí)車友們就要多留個(gè)心眼了。

提升續(xù)航的小技巧

續(xù)航能力是很多車友選購(gòu)電助力自行車最看重的一項(xiàng)參數(shù)。其實(shí)在電量相同的情況下，使用一些節(jié)能小技巧就能有效提升續(xù)航能力。

合理運(yùn)用助力檔位

保持穩(wěn)定的騎行節(jié)奏。許多車友一上車就喜歡將助力檔位加到最猛，在長(zhǎng)距離騎行時(shí)也頻繁地拉扯，這樣的操作對(duì)電量消耗無(wú)疑是非常大的。如果你想騎得更遠(yuǎn)，保持均勻的踩踏節(jié)奏以及恰到好處的動(dòng)力輔助才是最節(jié)能的操作方式。

別忘了機(jī)械變速檔位

擁有電助力之后便忽略了機(jī)械變速，開(kāi)4檔助力用11T小飛輪爬坡，這是很多老鳥(niǎo)都會(huì)犯的錯(cuò)誤。在長(zhǎng)距離爬坡時(shí)將機(jī)械變速用起來(lái)，能節(jié)省將近一半的電能，減少電機(jī)負(fù)荷和發(fā)熱，并且降低對(duì)鏈條和齒盤(pán)的傷害。

圖文來(lái)源：倍速出行

責(zé)任編輯：Kent