电动助力自行车(Pedal Electric Cycle)又称
电动自行车、助力车,是以车载
蓄电池作为辅助能源,具有脚踏骑行能力,能实现电助动或/和电驱动功能的两轮自行车,属于
非机动车,适时实行登记、上牌管理。
中国从20世纪80年代,就有人研制出了电动自行车,并不断完善其构造。直到21世纪初电动自行车才得以大量推广,进入无数家庭,中国电动自行车在力矩传感器技术和
集成电路控制器技术的应用上一直居于世界领先地位,有实力的企业已经把集成电子和数码技术应用在控制器、电机阀控、充电控制等部件上。
电动助力自行车应当符合以下要求:①具有脚踏骑行能力;②具有电驱动或/和电助动功能;③电驱动行驶时,最高设计时速不超过每小时25公里;电助动行驶时,车速超过每小时25公里,电动机不得提供动力输出;④装配完整的整车质量小于或等于55公斤;⑤
蓄电池标称电压小于或等于48伏;⑥电动机额定连续输出功率小于或等于400瓦。
简史
追溯
电动自行车的发展史,第一次出现是在美国专利局文件登记的是1895年12月31日,一个专利名称为“电动自行车”,发明人叫OGDEN BOLTON申请的专利。
1897年,
美国一家公司Humber造出了第一辆电动双座两轮自行车。而在这之前的十年里,已有很多人提出电动自行车相关专利。而有记载比较著名的,且真正做成工业品使用的,是在1897年,这辆Humber公司的电动自行车速度可达40英里/小时,要两个人骑,曾在当年法国巴黎自行车比赛中用作前排领跑自行车。
1983年,采用150W柱状式电机,24V轿车普通铅酸蓄电池的永久牌DX-130
电动自行车,是中国有记录的并形成产业化的第一款电动自行车。1995年,
清华大学研制出采用
轮毂电机的电动自行车。简单来说,就是将电机转子直接放在了轮子上,而将
定子放在了
车桥上,从而降低能量的消耗。
1999年,电动自行车最早的国标推出。1999年10月1日《电动自行车通用技术条件》(GB17761-1999)实施。这本标准帮助中国当时的制造业绕过了一些门槛,或说是降低了成本,用低速机动化的方式,推动电动自行车大规模使用。这本标准赋予了低速机动化以合法化,是
电动自行车得以大规模使用的起点。
1999年到如今,其间有一些关键节点。在2007年,电动自行车的年产量突破2000万辆;2013年,电动自行车产量突破3000万;2013年,年产量突破3000万辆;2014年,官方数据显示,全国电动自行车保有量超过两个亿;2018年,工信部更新了《电动自行车通用技术条件》的版本,新的标准2019年实施。2021年,中国自行车协会数据公布,中国电动自行车保有量达到3.4亿辆,当时还预计2022年将达到3.5亿辆。
构造与原理
电动自行车是在自行车的基础上增加了一套电机驱动机构。电机通常置于后车轮中,
蓄电池通过控制器为电机供电,电机的旋转带动自行车行驶。电动自行车的控制器与调速手柄相连接,转动调速手柄可使控制器检测到不同的电压值,控制器根据电压值大小模拟调节电机的驱动
力矩,进而控制电机的转速。部分电动自行车采用脚蹬式力矩传感器,在脚蹬上安装压力传感器,当人力施加在脚蹬上时,斥力传感器可输出随人力大小而变化的电压信号,再通过一套
碳刷机构传递到微电脑控制器,实现人力与电助力的比例输出。
电池是为
电动自行车提供能量的随车能源,电动自行车主要采用
铅酸电池组合。此外,氢电池与
锂离子电池也开始在一些轻便
折叠电动车上使用。电机是将电池
电能转换为
机械能,驱动电动车轮旋转的部件。在电动车上使用的电机,其机械结构、转速范围与通电形式有多种类型。常见的有:有刷有齿
轮毂电机、有刷无齿轮毂电机、无刷无齿轮毂电机、无刷有齿轮毂电机、高磁盘电机、侧挂电机等。当前主流的电机方案主要是无刷
直流电机,它是一种永磁型的
交流电机,具有输出转矩大、功率密度高、控制简单、成本低等优点,因此被广泛应用于
电动自行车中。
也有少量电动车采用非轮毂式电机驱动。这些电动车采用侧挂式或柱状电机、中置式电机、摩擦轮胎电机等。一般采用这类电机驱动的电动车,其整车重量会有所降低,电机效率比轮毂式效率更低。在同样电池能量的情况下,使用这些电机的整车通常会比轮毂式整车的续行里程缩短5%至10%。
关键技术
电动助力车领域中,“
扭矩传感器”是最前沿的技术,它是自行车电动助力系统理解骑行者意图的关键所在。高端的电助力自行车大多采用目前极具科技含量的“双边力矩传感器”,然而,这种传感器技术长期被
德国博世公司及
日本YAMAHA等少数
跨国公司所垄断,搭载这种传感器的车辆售价通常在2000欧元以上,这也是电助力自行车在中国市场难以打开的重要原因之一。
在自行车创业团队中,轻客成功独立研发出了以力矩传感器为核心的智慧动力系统,使得城市电助力车的整车价格降至4000元以下,这一价格有望推动这类车在国内的普及。随着技术的不断进步,尤其是日本及欧美对自行车这种个人交通工具的重视,“
扭矩传感器”最终被应用到了自行车上。
与相对落后的“后轴勾爪
传感器”相比,双边力矩传感器具有极为明显的优势。它主要安装在
曲柄和
牙盘之间,也就是五通的外侧,有些则直接安装在中轴上。由于世界上不存在绝对的
刚体,中轴在受力时会产生极为细微的扭力形变,通过测量中轴表面的细微形变信号,即可准确得出当前踩踏的
力矩大小,其精度非常高。正因如此,力矩传感器也被称为“扭矩传感器”。
市场情况
yadea(雅迪)
雅迪是中国首家
电动两轮车上市企业,在收入及盈利能力两方面是中国两轮电动车品牌的典范。从2017到2019年的过去3年,雅迪销量分别为406万台、503.9万台、609万台,不断刷新全球电动两轮车销量纪录。雅迪集团控股有限公司(下简称“雅迪”)发布2019年财报。财报显示,雅迪2019年销量达到609万辆,增速逾20%,营收实现135亿元(含税收入)。由此,雅迪成为全球两轮电动车行业唯一营收破百亿的品牌,彰显了龙头企业底盘稳、活力足的发展势头。截至2019年底,
雅迪电动车产品出口
美国、
德国等83个国家和地区,全球用户超3600万。
Ninebot(九号)
2020年,
九号公司电动产品上市首年,便实现10万台销量,创下行业纪录;到2021年,九号电动实现产品销量42万台,同比增长近300%;2022年,九号电动实现智能
电动两轮车销量82.62万台,实现销售收入超24.31亿元,同比增长102%,并于2022年8月完成国内出货量超100万台里程碑,2023年3月份九号电动再度完成国内累计出货量超150万辆里程碑,成为业内最快达到该两项成就的品牌。
小牛电动
小牛电动(Niu Technologies)成立于2014年,是全球智能城市出行解决方案提供商。2018年10月,小牛电动在
纳斯达克股票交易所上市。产品方面,目前已推出小牛电动NQi、MQi、UQi等多个系列
电动自行车、电动摩托车以及专业户外运动自行车NIU AERO、电动助力车BQi、
电动滑板车KQi等产品。2018年第三季度,在销量大幅增长的驱动下,小牛电动首次实现单季度盈利。小牛电动第三季度实现净收入为人民币4.9亿元,同比增长86.1%;财报显示,净亏损为人民币220万元,但,剔除股权激励后,净利润为人民币494万元,盈利状况相比去年同期亏损人民币1158万有大幅提升,首次实现单季度盈利。这对于投资者来说是一个积极的信号,销量提升带来的规模效应已经开始显现,
小牛电动距离扭亏为盈的业绩拐点也越来越近。
发展趋势
根据全球电动车网数据显示,从2019年开始,受到新国标换代的政策影响,两轮电动车就进入了高速发展期,一路从年3680万辆来到了2022年的6007万辆。但随着政策红利期的结束和经济情况的影响,2023年中国两轮电动车销量回落到了5500万台,虽然仍高于2021年和此前的出货量,但增速放缓也是较明显的趋势。
一直以来,中国的两轮电动市场简单可以划分成“传统巨头”、“新势力”和其他厂商。传统巨头主要通过海量的渠道和相对低价的策略,覆盖广阔的中国市场,
雅迪电动车、爱玛、
台铃,这三个年销量在500万以上的品牌,也和汽车领域的
bba一样,被合称为“雅爱台”。而新势力则是指主打智能化、高科技和高客单价的年轻品牌,这其中就包括
九号公司、
小牛电动和来自传统摩企
春风动力的极核。
规模方面,2023年雅迪、爱玛、九号、小牛的营收分别是347.63亿元、210.36亿元、102.22亿元和26.518亿元;增幅分别是11.9%、1.12%、0.97%和-16.3%。
利润方面,
雅迪电动车26.4亿元,同比增长22.2%;爱玛18.81亿元,同比增长0.41%;九号5.98亿元,同比增长32.5%;小牛则是净亏损1.302亿元,较之于去年同期净亏损3710万元有所增加。
值得注意的是,随着新国标换代红利的逐渐结束,两轮电动行业的营收增速正在放缓。以雅迪为例,此前2020年、2021年营收增速高达62%和39%,但在2022年和2023年已降至15.2%和22.2%。
对于主打科技、智能化的“新势力”
九号公司和
小牛电动而言,如今业绩可以说是一喜一忧。小牛目前的营收和利润都有着较大的压力,而九号方面则是顺风顺水。根据官方介绍,九号在两轮电动领域的销额已进入年度前四,2024年有望进入前三,而小牛已经有被甩开的趋势。
政策法规和标准
2024年,
国家市场监督管理总局(国家标准委)发布《电动自行车用锂离子蓄电池安全技术规范》(GB 43854—2024,以下简称《技术规范》)强制性国家标准,通过规范电动自行车用锂离子蓄电池
产品设计、生产和销售等各环节,提升产品质量水平,减少使用过程中火灾等安全事故发生率。据悉,该标准由工业和信息化部归口,将于今年11月1日正式实施。
参考资料
力矩传感器.ICGOO在线商城.2024-05-08