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5月初的中國(guó)國(guó)際自行車展吸引了超過(guò)1000家參展商，本次大會(huì)“電動(dòng)助力自行車”異軍突起，許多整車廠都帶來(lái)了自家的電動(dòng)助力自行車產(chǎn)品。而本次大量出現(xiàn)的外籍采購(gòu)客商的目標(biāo)主要也是“電動(dòng)助力自行車”，這與歐洲、韓國(guó)、東南亞等國(guó)家對(duì)電動(dòng)助力自行車旺盛的需求，以及國(guó)外廠商們?cè)诿鎸?duì)自行車行業(yè)整體趨冷，而電動(dòng)助力自行車良好走勢(shì)的預(yù)期不無(wú)關(guān)系。

電動(dòng)助力自行車到底是怎樣的東西？它與我們認(rèn)知中的電動(dòng)自行車有著什么區(qū)別？為何歐洲市場(chǎng)需求旺盛而國(guó)內(nèi)卻對(duì)其缺少認(rèn)知？讓這篇文章幫你整理一下電動(dòng)助力自行車的發(fā)展歷史，技術(shù)研發(fā)上的難點(diǎn)，以及使用其它替代技術(shù)的電助力車型。

首先，要先明確“電動(dòng)助力自行車”與“電動(dòng)自行車”之間的本質(zhì)區(qū)別。

電動(dòng)自行車最早于80年代末90年代初發(fā)源于日本，被稱作PAS（Power Assist System動(dòng)力輔助系統(tǒng)），也就是“電動(dòng)助力自行車”。在日本，電動(dòng)自行車只允許采用比例助力控制系統(tǒng)，也就是必須是“人力+電力”的混合運(yùn)行模式，而不允許采取純電動(dòng)模式，因此，日本的電動(dòng)自行車其實(shí)就是“電動(dòng)助力自行車”。

雅馬哈YAMAHA是電動(dòng)助力自行車的發(fā)明者

90年代末，電動(dòng)助力自行車的概念傳入中國(guó)，但由于科技水平以及生產(chǎn)工藝上的落后，中國(guó)企業(yè)無(wú)法生產(chǎn)Power Assist System動(dòng)力輔助系統(tǒng)。而如果從日本進(jìn)口重要零部件成本極高，整車出品后嚴(yán)重超出當(dāng)時(shí)中國(guó)的消費(fèi)水平。因此，中國(guó)企業(yè)轉(zhuǎn)變思路，在電動(dòng)助力自行車上使用了各種替代技術(shù)，但動(dòng)力輔助均效果不佳，最終摩托車的“擰把”結(jié)構(gòu)獲得成功，這也就是目前我們生活中最常見(jiàn)的“電動(dòng)車”，可能正是因?yàn)槭褂昧恕皵Q把”結(jié)構(gòu)，目前中國(guó)的電動(dòng)自行車已經(jīng)越來(lái)越像摩托車，大多已經(jīng)取消腳踏，失去了“自行車”的樣子。

目前中國(guó)廣泛流行的“已經(jīng)失去自行車外觀的電動(dòng)車”

在英文中，電動(dòng)自行車為“E-Bike”，但這個(gè)組合詞過(guò)于寬泛，經(jīng)常也會(huì)將已經(jīng)沒(méi)有了自行車形態(tài)的電動(dòng)車算入其中，因此在日本一直使用PAS這個(gè)稱呼，而在歐洲很早就將電動(dòng)助力自行車拎出來(lái)稱作“Pedelec”，也就是擁有踏板的帶有“Power Assist System動(dòng)力輔助系統(tǒng)”的自行車。

捷安特 GIANT XTC 0 E使用雅馬哈YAMAHA Power Assist System動(dòng)力輔助系統(tǒng)

“電動(dòng)助力自行車（Pedelec）”與目前國(guó)內(nèi)理解的“電動(dòng)自行車（E-Bike）”最本質(zhì)的區(qū)別在于，電動(dòng)助力自行車是為了解決騎行累的問(wèn)題而出現(xiàn)，所以它依然需要人去蹬腳踏，然后讓電力介入使騎行變得省力而輕松。而目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)所謂的電動(dòng)自行車（E-Bike）已經(jīng)取消腳踏的設(shè)計(jì)，變成了理論上的“電動(dòng)摩托車（Electric Motorcycle）”，單純使用電力作為動(dòng)力。

其次，要了解“電動(dòng)助力自行車（Pedelec）”的由來(lái)。

其實(shí)早在百余年前，人們已經(jīng)開(kāi)始考慮如何解決自行車在騎行中會(huì)造成勞累的問(wèn)題，在19世紀(jì)末20世紀(jì)初，出現(xiàn)了帶有燃油助力的自行車，當(dāng)然，后來(lái)這種車慢慢沒(méi)有了腳踏，體型也越來(lái)越大，成了摩托車的鼻祖。直到20世紀(jì)末，世界上第一款電動(dòng)助力自行車（Pedelec）在雅馬哈（YAMAHA）誕生，隨后松下（Panasonic）、三洋（SANYO）、普利司通（Bridgestone）、本田（Honda）也推出了采用同類技術(shù)的產(chǎn)品。

博世BOSCH的中置Power Assist System動(dòng)力輔助系統(tǒng)

歐洲作為全球自行車文化的中心，看到日本的發(fā)展，隨后德國(guó)博世（BOSCH）、BLOSE、馬牌（Continental）等也跟進(jìn)推出了相應(yīng)的PAS（Power Assist System動(dòng)力輔助系統(tǒng)），推動(dòng)了電動(dòng)助力自行車（Pedelec）在歐洲的普及。由于要讓電力與人力達(dá)到完美的混動(dòng)有著很高的技術(shù)門檻，因此在日本及歐洲，一般都是與汽車、電池相關(guān)的企業(yè)在進(jìn)行“Power Assist System動(dòng)力輔助系統(tǒng)”技術(shù)的研發(fā)，其它企業(yè)很難進(jìn)入。

接著，要了解PAS“Power Assist System動(dòng)力輔助系統(tǒng)”。

對(duì)于真正的電動(dòng)助力自行車（Pedelec）而言，它是只允許以助力模式運(yùn)行的，也就必須是“人力+電力”的混合動(dòng)力輸出方式，是沒(méi)有純電動(dòng)模式的。之所以只允許使用助力模式，是因?yàn)橹�力�?qū)動(dòng)模式有效保證了騎行的安全性和可靠性，并且大大增加了一次充電的續(xù)航里程，同時(shí)有效避免了整車重量的增加，還起到代步和鍵身的雙重效果，讓人們可以在保留騎行體驗(yàn)的同時(shí)騎得輕松，并騎得更遠(yuǎn)。因此，“Power Assist System動(dòng)力輔助系統(tǒng)”的優(yōu)劣一直是衡量電動(dòng)助力自行車（Pedelec）水平高低的標(biāo)準(zhǔn)，也是各企業(yè)間競(jìng)爭(zhēng)最為激烈的領(lǐng)域。

雅馬哈YAMAHA 的Power Assist System動(dòng)力輔助系統(tǒng)工作示意圖

雅馬哈（YAMAHA）在研發(fā)PAS之初，就使用了以力矩傳感器（Torque sensor）為核心的多傳感器控制系統(tǒng)（力矩傳感器（Torque sensor），也稱為扭矩傳感器或轉(zhuǎn)矩傳感器），它可以去檢測(cè)人力的輸出力矩，然后調(diào)用電力給電機(jī)輸出力矩來(lái)輔助人力，衡量一套動(dòng)力輔助系統(tǒng)是否足夠優(yōu)秀的標(biāo)準(zhǔn)就是“電力的輸出力矩波形是否完美接近人力輸出的力矩波形”，然后兩個(gè)波形的相位盡可能保持一致。人力輸出大，電力輸出相應(yīng)提高，人力輸出減小，電力輸出也相應(yīng)減少，電力總是按照一定比例隨人力的變化而線性的變化，這樣才能在騎行時(shí)達(dá)到最佳的動(dòng)力輔助，同時(shí)最大化的利用好人力與電力，讓人騎行變輕松，同時(shí)不浪費(fèi)電力。

一種力矩傳感器（Torque sensor）示意圖

因此，如何提高力矩傳感器的檢測(cè)精度，提高控制系統(tǒng)的反應(yīng)速度，讓電力輸出的力矩更線性一直是研發(fā)“Power Assist System動(dòng)力輔助系統(tǒng)”的核心，目前頂級(jí)的系統(tǒng)除了使用力矩傳感器，還會(huì)配合使用速度傳感器以及踏頻傳感器，因此在數(shù)學(xué)模型以及算法上也就更為復(fù)雜。目前高水準(zhǔn)的力矩傳感器（Torque sensor）技術(shù)、相應(yīng)的多傳感器數(shù)學(xué)模型以及算法主要掌握在日本及德國(guó)的企業(yè)手中，直到最近兩年，國(guó)內(nèi)的八方BAFANG以及輕客TSINOVA才研發(fā)出同樣水準(zhǔn)的技術(shù)，并均已通過(guò)歐洲的EN15194、EN300220標(biāo)準(zhǔn)，可以在歐洲市場(chǎng)與BOSCH等公司同臺(tái)競(jìng)技，其中輕客TSINOVA還與松下（Panasonic）成為戰(zhàn)略合作伙伴，聯(lián)合推動(dòng)電動(dòng)助力自行車在中國(guó)市場(chǎng)的發(fā)展。

博世BOSCH中置 Power Assist System動(dòng)力輔助系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)

“Power Assist System動(dòng)力輔助系統(tǒng)”除了力矩傳感器外，還需要擁有高性能的電機(jī)系統(tǒng)以及高效能的電池系統(tǒng)。目前優(yōu)秀的電動(dòng)助力自行車均使用“無(wú)刷有齒直流高速電機(jī)”并使用FOC正弦波控制器，因?yàn)殡姍C(jī)的轉(zhuǎn)速越高，電機(jī)的體積和重量就可以做得越小，并且電機(jī)輸出效率也就更高�，F(xiàn)在中國(guó)普遍流行的電動(dòng)自行車使用的是低速電機(jī)，也就是常見(jiàn)的那種直徑比較大，但比較扁的電機(jī)，而高速電機(jī)一般直徑比較小，因此顯得比較厚。電動(dòng)助力自行車的電機(jī)安裝位置主要分為兩種，一種是中置，也就是安裝在自行車的五通中軸位置，另外一種則是安裝在自行車的輪轂中。90年代初電動(dòng)助力自行車誕生時(shí)，雅馬哈（YAMAHA）使用了鉛酸電池，但很快就改進(jìn)使用鎳鎘電池，而近年來(lái)隨著鋰電池技術(shù)的發(fā)展，目前中高端的電動(dòng)助力自行車已經(jīng)基本都是采用鋰電池技術(shù)。

在上海展上拍到的輕客TSINOVA TP01，使用ABS碟剎、后方盲區(qū)提醒等汽車技術(shù)

另外，近年來(lái)隨著技術(shù)發(fā)展，為了進(jìn)一步提高電動(dòng)助力自行車的使用體驗(yàn)以及安全性可靠性，已經(jīng)有越來(lái)越多的汽車技術(shù)、電子信息技術(shù)被應(yīng)用到電動(dòng)助力自行車領(lǐng)域，其中比較有代表性的就是輕客TSINOVA在技術(shù)上的探索與開(kāi)發(fā)，如后方盲區(qū)提醒、ABS碟剎、正時(shí)皮帶傳動(dòng)、CAN總線等技術(shù)。

最后，目前常見(jiàn)的電動(dòng)助力自行車都有哪些？它們的區(qū)別在哪里？在國(guó)內(nèi)的發(fā)展如何？

電動(dòng)助力自行車在日本從最初誕生到現(xiàn)在都是使用以力矩傳感器為核心的“Power Assist System動(dòng)力輔助系統(tǒng)”，并且已經(jīng)更迭了多代，依然保持全球領(lǐng)先的地位；德國(guó)的跟進(jìn)速度很快，目前在技術(shù)上基本可以與日本比肩，當(dāng)然有不少觀點(diǎn)認(rèn)為德國(guó)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了超越；電動(dòng)助力自行車進(jìn)入中國(guó)之后走上了另一條發(fā)展道路，因?yàn)榛�本沒(méi)有企業(yè)去研發(fā)核心的“Power Assist System動(dòng)力輔助系統(tǒng)”，而購(gòu)買日本德國(guó)的系統(tǒng)又過(guò)于昂貴，因此在經(jīng)過(guò)了10余年的野蠻生長(zhǎng)后，如今中國(guó)的城市及鄉(xiāng)村大量穿梭著的是大量包裹著塑料裝飾件的摩托化外觀的電動(dòng)踏板車，已經(jīng)成為交通事故多發(fā)的頑疾，目前北上廣深中，廣州深圳已經(jīng)全面禁止此類車輛上路，而北京也在開(kāi)始限制。

雅馬哈YAMAHA的Power Assist System動(dòng)力輔助系統(tǒng)已經(jīng)更迭了多代

目前八方BAFANG以及輕客TSINOVA屬于中國(guó)少數(shù)可以獨(dú)立研發(fā)Power Assist System動(dòng)力輔助系統(tǒng)的企業(yè)，掌握了核心的力矩傳感器技術(shù)以及相應(yīng)的算法，八方BAFANG的中置電機(jī)系統(tǒng)已經(jīng)獲得一定的市場(chǎng)份額。而輕客TSINOVA還另辟蹊徑，開(kāi)發(fā)出更為模塊化的VeloUP威履智慧動(dòng)力系統(tǒng)。更值得注意的是，輕客TSINOVA在互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)的實(shí)用化方面取得突破，所開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)可以收集用戶的騎行數(shù)據(jù)，進(jìn)行深度學(xué)習(xí)，這也就意味著隨著個(gè)體用戶使用時(shí)間的增長(zhǎng)以及整體用戶的增多，輕客的Power Assist System動(dòng)力輔助系統(tǒng)會(huì)變得越來(lái)越聰明，助力的提供不再局限于固定的比例提供，而是按照個(gè)體用戶的使用習(xí)慣去匹配，在人機(jī)交互上達(dá)到新的高度，很好的解決了困擾博世BOSCH、雅馬哈YAMAHA等企業(yè)多年的低齒比助力不夠線性的難題。

輕客TSINOVA的模塊化Power Assist System動(dòng)力輔助系統(tǒng)

雖然屬于不怎么受關(guān)注的品類，但電動(dòng)助力自行車在中國(guó)也一直有所發(fā)展，因?yàn)榱�矩傳感器以及相�?yīng)的系統(tǒng)研發(fā)門檻過(guò)高，所以不少另辟蹊徑的替代技術(shù)也因此而誕生，主要在于傳感器的替代以及可實(shí)現(xiàn)的簡(jiǎn)化算法，比較有代表性的就是后軸勾爪傳感器、扭簧傳感器、以及轉(zhuǎn)速傳感器，但這些傳感器與力矩傳感器均有較大差距，所以大多都是用于低端的電動(dòng)助力自行車，其中后軸勾爪傳感器表現(xiàn)較好，扭簧傳感器則差強(qiáng)人意，而轉(zhuǎn)速傳感器因?yàn)轶w驗(yàn)太差基本只有最低端的產(chǎn)品才會(huì)使用。

后軸勾爪傳感器其實(shí)就是安裝在自行車后鉤爪的壓力傳感器，它可以檢測(cè)壓力，與力矩傳感器直接測(cè)量力矩有不小的差異，性能上有所不如，但已經(jīng)屬于最為接近的技術(shù)。

后軸勾爪傳感器結(jié)構(gòu)圖

不過(guò)，由于安裝在自行車受力最大的后輪中軸與車架的轉(zhuǎn)接處，因此這種技術(shù)最大的缺點(diǎn)就是壽命較短，一般路況下使用一年左右就會(huì)報(bào)廢，而且怕摔。它的技術(shù)門檻不高，并且生產(chǎn)成本低廉，所以也有不少品牌使用，比較有代表性的就是BH以及GIANT的低端電動(dòng)助力自行車產(chǎn)品（BH的中高端產(chǎn)品使用博世BOSCH系統(tǒng)，GIANT的中高端產(chǎn)品使用雅馬哈YAMAHA系統(tǒng)）。

BH EVO SNOW 29" PRO使用后軸勾爪傳感器（并不便宜）

扭簧傳感器是在牙盤中內(nèi)置霍爾傳感器，并使用多根彈簧結(jié)構(gòu)，其實(shí)就是將電動(dòng)自行車的擰把安裝到了牙盤中，蹬踏越用力，壓縮彈簧也就越多，霍爾傳感器也就探測(cè)出磁場(chǎng)變化，因而輸出更多電力給電機(jī)。

但這并不是真實(shí)的去測(cè)量“力”的大小，而且霍爾傳感器本身的精度有限，助力的提供也就會(huì)有很明顯的延遲現(xiàn)象，在騎行是會(huì)有明顯的力量沖擊感，造成騎行體驗(yàn)比較差，并且不夠安全。更因?yàn)閺椈山Y(jié)構(gòu)的加入，曲柄與牙盤之間就會(huì)晃動(dòng)，進(jìn)一步劣化了騎行體驗(yàn)，因此很少有品牌使用這種傳感器。

轉(zhuǎn)速傳感器有多種類型，最簡(jiǎn)單的就是兩塊兒磁鐵，一塊兒安裝于自行車的五通位置，一塊兒安裝于曲柄，原理與自行車碼表的踏頻傳感器類似，在騎行過(guò)程中每蹬一圈，磁鐵就會(huì)描過(guò)一次，則認(rèn)為電源打開(kāi)一次，然后提供助力。因?yàn)榛�本沒(méi)有技術(shù)門檻，所以這種傳感器售價(jià)僅為幾塊錢，多年來(lái)國(guó)內(nèi)的低端電動(dòng)助力自行車一直是使用這種技術(shù)，一般售價(jià)在1000元以內(nèi)。

某國(guó)產(chǎn)品牌“智能自行車”使用的低端轉(zhuǎn)速傳感器（圖片來(lái)源于極果網(wǎng)）

使用低端轉(zhuǎn)速傳感器的電動(dòng)助力自行車因?yàn)槊看翁峁┲�力都是按照固定的功率提供，無(wú)法達(dá)到線性助力，騎行體驗(yàn)會(huì)很差，更為重要的是，因?yàn)槭峭ㄟ^(guò)踏頻來(lái)判斷提供助力，在面對(duì)上坡或逆風(fēng)情況時(shí)，因?yàn)樘ゎl開(kāi)始變慢，助力提供就會(huì)減少，在需要助力的時(shí)候沒(méi)有助力，而下坡時(shí)如果蹬踏過(guò)快，則會(huì)有安全風(fēng)險(xiǎn)。

總結(jié)：電動(dòng)助力自行車（Pedelec）是自行車寒冬里的一把火。

經(jīng)過(guò)20年左右發(fā)展，電動(dòng)助力自行車（Pedelec）在日本已經(jīng)是較為普及的兩輪代步工具，而歐洲市場(chǎng)近年來(lái)成猛增勢(shì)頭，僅2015一年，電動(dòng)助力自行車在荷蘭的銷售量就飆升了24%，而德國(guó)同樣有11.5%的銷量增長(zhǎng)，而產(chǎn)量則達(dá)到37%的增長(zhǎng)。尤其是近年來(lái)歐洲市場(chǎng)自行車銷量持續(xù)下滑，電動(dòng)助力自行車的崛起之勢(shì)也就被更多期待，以德國(guó)BOSCH以及日本YAMAHA為首的“Power Assist System動(dòng)力輔助系統(tǒng)”研發(fā)企業(yè)已經(jīng)開(kāi)始發(fā)力布局，最大的傳統(tǒng)自行車零配件廠商SHIMANO也推出了相應(yīng)的系統(tǒng)。

本次中國(guó)國(guó)際自行車展，來(lái)自全球各地的外籍客商將主要目光投向了電動(dòng)助力自行車。國(guó)內(nèi)的無(wú)論是電動(dòng)車企業(yè)亦或是自行車企業(yè)紛紛推出了搭載了“Power Assist System動(dòng)力輔助系統(tǒng)”的電動(dòng)助力自行車，但基本都是面向外銷，不在中國(guó)市場(chǎng)銷售。只有 GIANT、輕客、BESV等少數(shù)企業(yè)是針對(duì)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，意圖推進(jìn)中國(guó)自行車在助力化方向的發(fā)展。但可以預(yù)見(jiàn)的是，隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，消費(fèi)能力的增強(qiáng)，以及自主技術(shù)的進(jìn)步，電動(dòng)助力自行車在中國(guó)必將大有可為。

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