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正本清源，什么是E-BIKE電助力自行車？

我們國內(nèi)通常所說的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：電動助力自行車 (Pedelec)、高速型電動助力自行車 (S-Pedelec) 和電動自行車 (E-Bike)。

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

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

不同國家對于電動助力自行車 (Pedelec)的額定功率和速度限制也有所不同。按照歐盟標準，電動助力自行車 (Pedelec)的電機額定功率不得超過 250 W。在達到 25 km/h 的時速后助力自動關(guān)閉，如果低于這一速度，將再次自動開啟助力。一些電動助力自行車 (Pedelec) 還擁有推行輔助系統(tǒng)，當(dāng)車友推行時，可通過按鍵激活推行輔助系統(tǒng)，此時單車會匹配步行的速度向前行進，讓推行更加輕松省力。

S-Pedelec是電動助力自行車 (Pedelec) 的高速車型，也稱為高速型電動助力自行車。它的工作方式與普通電動助力自行車 (Pedelec) 相同。也是需要人力踩踏，電機才會給出助力，不同的是，高速型電動助力自行車(S-Pedelec)的額定功率和斷電速度閾值更高，同樣按照歐盟標準，高速型電動助力自行車 (S-Pedelec)的額定功率上限提升至500W，當(dāng)速度超過45km/h 時，電機才會斷開助力。因此在德國，高速型電動助力自行車 (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制購買保險，并獲得使用許可。并且在騎行需要佩戴“合適的”防護頭盔，必須安裝反光鏡，不得占用自行車道。        

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

電動自行車的第三個類別便是電動自行車 (E-Bike) 車型，E-Bike是ElectricL Bike的簡寫，它和助力自行車最大的區(qū)別在于，即便沒有踩踏踏板，車輛也會受到電機驅(qū)動，某些通過油門手柄或按鈕起動的電動自行車 (E-Bike) 最高可達到 45 km/h 的時速，所以在歐洲，電動自行車 (E-Bike) 屬于輕型摩托的類別，需要購買保險以及上牌。

說到這里有的車友可能會問，E-Bike怎么成電驢了？事實上，在日常語用環(huán)境中"E-Bike"也可泛指Pedelec和S-Pedelec車型，這種用法在運動自行車領(lǐng)域尤為常見，很少有品牌商會將產(chǎn)品細分到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)在所說的“E-Bike”即“電助力自行車”。

電助力系統(tǒng)的工作原理

無論是何種品牌的電助力系統(tǒng)，其本質(zhì)都是將電能轉(zhuǎn)換成動能，并施加在單車的傳動系統(tǒng)中，讓騎行變得更輕松省力。而我們常說的電助力系統(tǒng)，實質(zhì)上是包含傳感器、控制器、電機三部分。

電助力系統(tǒng)工作時，傳感器將偵測到的速度、踏頻、力矩等數(shù)據(jù)傳遞給控制器，控制器通過計算發(fā)出指令控來制電機運轉(zhuǎn)。值得一提的是，絕大多數(shù)電機并不是直接作用于傳動系統(tǒng)，電機以高轉(zhuǎn)速低扭矩輸出動力，需要通過減速系統(tǒng)，將扭矩放大，同時讓輸出轉(zhuǎn)速接近人腿的踏頻（中置電機）或者輪組的轉(zhuǎn)速（輪轂電機）。

同軸電機，平行軸電機

上文提到，電機將電能轉(zhuǎn)換為動能后并不是直接施加在傳動系統(tǒng)上，而是要通過一系列降速裝置，將扭矩放大、轉(zhuǎn)速降低。因此，對于中置電助力自行車來說，電機動力輸出軸和自行車的牙盤軸在結(jié)構(gòu)上是兩根軸，中間由降速機構(gòu)鏈接。而我們根據(jù)這兩根軸相對位置的差異，可以將中置電機分為同軸電機（也叫做同心軸電機）和平行軸電機。

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

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

▲由于平行軸電機需要較長的內(nèi)部腔體空間，因此體積較大，呈冬瓜型

▲TTIUM天騰動力研發(fā)的同軸中置電機

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

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

中置、花鼓那家強？

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

對于運動車型而言，一體式中置電機無疑是最佳的選擇。

首先，電機驅(qū)動系統(tǒng)位于車架五通處，不會影響整車的前后重量平衡，而對于全避震車型而言，中置電機減少了簧下質(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。

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

第三，在越野騎行時，中置電機相對于輪轂電機所受的沖擊更小，所以在防護方面更加有利，從而減少電機的損壞危險，降低故障率。

而對于非運動車型來說，選用輪轂電機無需對傳統(tǒng)車架結(jié)構(gòu)進行大改，加之低廉的成本，更容易讓通勤代步類人群接受。

大小牙盤？

經(jīng)常關(guān)注電助力產(chǎn)品的車友可能會注意到，同樣是中置電機的E-BIKE，有的牙盤大，有的牙盤小，這是為什么呢？

▲Shimano電機上裝配的是一個常規(guī)大小的牙盤盤片

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

關(guān)于這一點，在《狂野猛獸 PESU MONSTER電助力山地車開箱》一文中已經(jīng)做過簡單的介紹。

雖然電機搭配的是小齒盤，但實際踩起來并不慢，奧妙在于在電機的內(nèi)部有一個機械的升速裝置。用轉(zhuǎn)速來彌補扭矩。即曲柄踩動一圈，牙盤盤片實際轉(zhuǎn)二點幾圈，因此十幾齒小盤片等效于三十多齒盤片的踩踏效果。

用轉(zhuǎn)速來彌補扭矩，一方面可以減小鏈條的拉力負擔(dān)，這對于暴力輸出的E-BIKE來說尤為重要。另一方面，牙盤軸高轉(zhuǎn)速，減小了有限空間內(nèi)電機減速機構(gòu)的壓力。減速裝置的體積、運行負擔(dān)、電機的整體體積都將減少。

不過凡事都有雙面性，高轉(zhuǎn)速會加劇小齒盤的磨損，需要從盤片材料上下功夫，同時設(shè)計師還需要解決小盤搭小飛的狀態(tài)下，鏈條和后下叉干涉的問題。 

五花八門的傳感器，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。力矩傳感器是通過測量踩踏發(fā)力后金屬表面產(chǎn)生的細微形變，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測量踏頻來判斷助力需求，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)定顯然無法匹配真實需求，例如在爬坡或遇到逆風(fēng)時，人的踏頻和速度變慢，而電機卻默認車友不需要太大的助力。

因此，使用踏頻/速度傳感器的E-BIKE通常會加入純電動模式，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通常會將力矩、踏頻、速度傳感器疊加使用，通過綜合運算來判斷當(dāng)前的騎行狀態(tài)。

控制程序：無形的上帝之手

同一部電機，同一輛E-BIKE，廠家可以通過刷程序讓你感受到截然不同的騎行體驗，這并不是玄學(xué)。上面我們提到，控制器監(jiān)測到力矩、速度、踏頻信號后，會將信號傳遞給控制器，控制器通過運算得出輸出信號從而指導(dǎo)電機如何出力�？刂破鞯倪\算法則就是我們所說的控制程序。

少數(shù)E-BIKE品牌甚至在APP上開放程序調(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，軟件將會成為電機決定性差異的關(guān)鍵。

電機額定功率

通常我們所說的電機額定功率是指電機的額定輸出功率，即在理想狀態(tài)下可長期正常運轉(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)慣用額定功率來衡量電機的性能，嚴格來說是不對的，因為其中還涉及到電機的結(jié)構(gòu)設(shè)計、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，也有完全不同的騎行體驗。

一些國家和地區(qū)對電助力自行車的額定功率有強制的法規(guī)要求，例如歐盟標準是額定功率不得高于250W，而在美國的部分地區(qū)，這一標準則會被放寬至750W，在中國，新國標規(guī)定電動車和電助力自行車額定功率不得超過400W。

電池容量

許多人都習(xí)慣用毫安來表示電池容量，但嚴格來說，這是一個錯誤的表達方式。毫安是電流的計量單位，毫安時（mAh）才是正確的電池容量單位，而一些嚴謹?shù)钠放七�會同時標上瓦時（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（wh），那就是13.6*36=489.6，即489.6瓦時，約等于0.5千瓦時就是半度電，這樣一說是不是更容易理解了？

電池組內(nèi)有乾坤

無論是外置式電池還是車架隱藏式電池，我們所看到的“電池”其實都只是電池包的外殼。拆開外殼，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、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電芯來保障續(xù)航能力。

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

提升續(xù)航的小技巧

續(xù)航能力是很多車友選購電助力自行車最看重的一項參數(shù)。其實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，在長距離騎行時也頻繁地拉扯，這樣的操作對電量消耗無疑是非常大的。如果你想騎得更遠，保持均勻的踩踏節(jié)奏以及恰到好處的動力輔助才是最節(jié)能的操作方式。

別忘了機械變速檔位

擁有電助力之后便忽略了機械變速，開4檔助力用11T小飛輪爬坡，這是很多老鳥都會犯的錯誤。在長距離爬坡時將機械變速用起來，能節(jié)省將近一半的電能，減少電機負荷和發(fā)熱，并且降低對鏈條和齒盤的傷害。

圖文來源：倍速出行

責(zé)任編輯：Kent