IEEE | 世界上最受欢迎的电动汽车不是汽车、卡车或摩托车

2021 年 12 月 6 日 机器之心

原作者 / Lawrence Ulrich，前《纽约时报》和《底特律自由报》首席汽车评论家。

编译 / 于雷

当美国众议院上周通过《重建更好法案》（Build Back Better Act）时，其中一项鲜为人知的条款被拨大约41亿美元的税收抵免，以进一步刺激一个还未被埃隆·马斯克（Elon Musk）涉足，但已经蓬勃发展的电动车市场。

以电驱动的自行车，也就是人们熟知的电动自行车，已经用惊人的速度从新奇事物变成主流。在新冠疫情期间，对于辛勤工作的送货员（以及他们不耐烦的客户）和那些不想在到达时汗流浃背的通勤者来说，它们是一个福音。

虽然有一些围绕骑自行车「纯洁性」的嘲笑，即电动自行车的骑行者在某种程度上是懒惰的骗子，但电动辅助实际在吸引人们离开沙发，进行健康锻炼。这对于年龄较大或不太习惯骑车的人（它描述了很多人）特别受欢迎，否则他们可能因为令人望而生畏的山丘或者更长的距离，完全避免去骑自行车。

强大的「3级」电动自行车尤其考验纽约这样拥挤城市步行者的恒心，其辅助行驶速度接近30英里/小时，电动自行车现在已经成为未来城市交通讨论的焦点。它们有潜力让街道释放出更多宝贵的空间，成为替代汽车的新选择，以及减少能源消耗和有害排放。

最近，加利福尼亚州通过有影响力的空气资源委员会（Air Resources Board），给电动自行车购买者分配了1000万美元的退税额度，这是针对电动汽车购买者的州或联邦税收减免的小规模版本。各种可能性正在激发酷炫的技术创意，从有顶棚、防雨的货运自行车，到嵌入地面的无线充电器和自动稳定系统，以帮助出行者成为高级骑手。CityQ正在接受一种四轮货物「自行车」的预订单，这款车被吹捧为「有特斯拉感觉的」自行车。

根据市场调查公司NPD Group的数据，2019年-2020年期间，新冠疫情使电动自行车销量增长了145%，超过了传统自行车的两倍。具体的行业销售数字很难确定，但《纽约时报》曾援引过专家的话说，美国人2020年在购买了约 50万辆电动自行车，而插电式混合动力汽车同期的销量约21万辆。

行业分析师预计，电动自行车的采用率将继续上升。一份商业研究公司的报告显示，到2025年，全球电动自行车市场将从去年的325亿美元增长到530亿美元，年复合增长率为9.9%。

即使在自行车饱和的欧洲，2019年电动自行车的销量也增长了23%。德勤（Deloitte）预计，到 2023 年，全球将有3亿辆电动自行车上路。这里面是大量的自行车、电池和骑行者们节省下来的体力。如果你不熟悉电动自行车的速度，或者想试一试电动自行车，下面我们来看一些技术、条款和参与者：

轮上和中置驱动的优劣势

电动自行车背后的技术可以划分成两个易于理解的类别，即使两者之间的选择并不像那样简单。轮毂电机是独立于自行车链条和踏板驱动的封闭系统，被直接集成到车轮中心（前轮或后轮），也有两个主要类型：「有齿轮轮毂电机」内部有用于减速的行星齿轮，允许电机在高转速下高效运行，而自行车车轮以较低速度旋转；「无齿轮轮毂电机」将定子直接连接到自行车车轴，从而减少齿轮这个关键弱点，除了轴承外，再没有活动部件，没有任何磨损。

轮毂电机价格相对低廉，维护成本低，可数以百万计的批量生产。一个人要自己动手的话，花200美元左右就找到一套完整的800-1000W轮毂电机套件，中置驱动系统成本可能要达到其3-5倍。轮毂电机不会给链条或换档器带来额外的应力或磨损，并且和中置驱动系统相比还有另一个优势：如果轮毂电机失灵，仍可以踩踏板回家，反之亦然；如果链条或踏板断裂，可以用电驱动其继续行驶。

缺点是什么？几乎每个轮毂电机都是单一的传动比；适合平地，但不太适合爬山，因为电机无法与中置驱动装置匹配以抵抗重力，甚至在长距离爬坡时可能会过热。轮毂电机还会使自行车感到不平衡和转向困难，就像被推或拉着移动，而不是自己踩着踏板走。因为轮毂电机安装在车轮上，更换轮胎也更加困难。

相反，「中置驱动」自行车的电机位于车架内部和底部支架上的踏板之间，电机动力通过链条传动传递给后轮。与电动汽车一样，这些电机变得更轻、更坚固、更安静、更实惠。通过传统的链条和齿轮座传递动力是其最大的优势，也是并存的缺点。在陡峭的山坡上或从静止状态开始骑行，电机可以通过低挡位、高转速放大扭矩，就像踏板一样。

即使在长距离攀爬时，这种激励器式的力量也会持续不断，主要的缺点要是通过可怜的链条不断传递动力。职业自行车手以小时为单位骑行产生的功率差不多是400W，大多数普通人连这一半都做不到，而电动自行车却可以产生高达750W的持续功率。这就是为什么大多数中置驱动电动自行车都配备升级版链条的原因。如果链条折断，你将无处可去，就像骑老式自行车一样。

从正面来看，新型中置驱动电机明显比轮毂电机更小、更轻。隐藏在车架内，可以让一些电动自行车看起来非常隐蔽，以至于旁观者不知道它是电动的。

目前有速度和扭矩两种类型的传感器，分别通过检测踏板受力或车轮旋转情况，以激活电机提供电动助力。骑手通常可以调整电动辅助的水平，或者只是更用力地踩下踏板，让电机功率也有相应提高。但中置驱动还有另一个优势，真正的扭矩传感器可以检测到施加在踏板曲柄上的力，并平稳拨入电动辅助。轮毂电机通常在车轮上使用一个简单的脚踏频率传感器，会产生不稳定或不可预测的电机加速，尤其是在上坡时。

续航里程与电池布局的问题

这些变量对于电动自行车标注续航是一个大问题：骑手体重、风和轮胎阻力、不同的地势和地形。一些电动自行车公司声称，不用骑行者脚踏助力的行驶里程，可达到80英里甚至100英里，但专业骑手表示，这些数据大部分只能靠下坡来实现。

根据一般经验，一辆采用500-750W电机和480Wh电池的电动自行车，单靠电池的能量最多只能行驶20英里左右，或每英里电耗最多低于25Wh。如果有踩踏板的电助力自行车能走得更远：每英里电耗大约15Wh，或同样容量的480Wh电池最多可支持行驶32英里，预设电动辅助大致为「中等」水平。电动助力的代价是重量，锂电池通常会增加6-8磅的重量到自行车，一旦能量耗尽，这些重量将全部由你的腿来承担。

电池可以安装在后座支架上，方便存放和拆卸，但代价是位置不太理想：太高并且太靠后，也可能影响操控。电池安装在下行管（车座正下方的杆）外面，可以消除这个问题，保持低重量并沿着自行车的主轴。集成在下管内的电池创造了最时尚的外形，使这些电动自行车看起来不那么笨重，更像传统的自行车。

车型等级划分，各地相关法规

在全国倡导组织和行业贸易协会PeopleForBikes的推动下，根据电动自行车的助力类型和推进速度对其进行标准化，有超过30个州采用了「3 级」制度。这三个级别都将电动机的通电功率限制在750W或1hp（英制马力）。

1级电动自行车只能在踩下踏板时产生电动助力，最大辅助速度为20英里/小时。
2级电动自行车也将辅助速度限制为20英里/小时。但是它们增加了一个手动油门，或者是摩托车上的扭转手柄，或者是一个即使不踩踏板也可以驱动电动马达的按钮。
3级自行车是1级自行车的有力替代品。它们也完全由踏板辅助，但最大提升速度为28英里/小时。注意，LeMond（三届环法冠军）：这与专业自行车手在平坦地面上长距离保持速度的速度大致相同。

然而，每一个等级可以使用的道路基础设施，各个地方、州或国家的规定仍不统一。作为电动自行车世界的超速者，3级车型通常仅限在机动车道边或自行车专用道行驶，不能出现在自行车道或与行人共享的多用途道路上。

在欧洲，电动山地自行车（eMTB）在非机动车道上大受欢迎。对于美国骑手来说，要注意美国森林服务局、土地管理局和国家公园服务局认为eMTBS与越野车、ATV或其他机动车辆没有什么不同。因此，即使是1级自行车也被禁止进入非机动车道，但宾夕法尼亚州、犹他州和科罗拉多州在内的一些州，对州立公园内的小路做出了例外规定。

自行车、汽车制造商纷纷入场

关于电动自行车的价格范围，便宜的有像1200美元的Aventon 350 Pace 350 Step Through，贵的直到7500美元的Stromer ST3 Sport等「联网」自行车（或更高）。Stromer豪华的「e-commuter」配备强大的后轮毂电机（600W、44N·m）、结实的倍耐力轮胎，以及GPS、远程锁车和解锁、状态读数和无线更新等连接功能。

Giant、Trek、Specialized、Schwinn等自行车界最知名的品牌，大多都乐于接受电动自行车。甚至连宝马这样专注于扩大其移动业务的汽车制造商们，也纷纷加入这场游戏。

上周，保时捷收购了GreyP的大部分股权。GreyP是一家克罗地亚高端自行车公司，由电动超跑公司创始人、价值240万美元的Rimac Nevera超跑的创造者Mate Rimac创办。Rimac自己控制着Bugatti Rimac（Rimac、保时捷、布加迪的合资公司），保时捷持有这家最新合资成立的梦幻汽车供应商的少数股权。对于自行车制造商来说，这是一家崇高的公司：想象一下，一项技术从价值七位数的电动超跑Rimac和布加迪渗透到你上班或游玩使用的自行车上。

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