电单车

交通工具

电单车是人力和电力相结合的运行模式，从外观上几乎等于自行车，依然保留自行车的脚踏设计。

简介

电单车，英文名称为“pedelec”或者E-bike，是指在普通单车的基础上整合了以力矩传感器为核心，配以踏频传感器、速度传感器组合而成的“三重传感系统”的新型交通工具，传感器系统可以精准的感知骑行者在骑行过程中的踩踏力、踏频以及车辆行驶速度，并通过算法对三重数据进行处理，最终控制电机输出符合骑行者所需求的动力，让骑行过程变得轻松省力。

基本介绍

电单车的英文名称为“Pedelec”，由Pedal（脚踏）、Electric（电动）、Cycle（单车）三个单词组合而成，即“拥有脚踏的电单车”。电单车与目前国内理解的电动自行车最本质的区别在于，国内大多数所谓的电动自行车已经取消自行车的脚踏设计，变成了电动摩托车（Electric Motorcycle），单纯使用电力作为动力来源，完全取代了人力。而电单车是“人力+电力”的混合运行模式，电力的加入不是为了取代人力，而是对人力进行加强（如同钢铁侠的铠甲），因此如果不踩脚踏，电力是无法单独驱动车辆前行的。另外电单车与电摩最大的一个区别在于电单车从外观上几乎等于自行车。并且电单车在断电或者关闭电源之后，就变成了一辆普通的自行车，仍然可以自由骑行。

发展历史

电单车最早于80年代末90年代初发源于日本，在日本被广泛称为PAS（Power Assist System动力辅助系统的缩写）。世界上第一款电单车在雅马哈（YAMAHA）诞生，随后松下（Panasonic）、三洋（SANYO）、普利司通（Bridgestone）、本田（Honda）也推出了采用同类技术的产品。电单车在日本是非常普及的交通工具，经过长时间的使用，有关电单车的技术规范以及法律法规都极为完善。非常值得注意的一点是，日本要求电单车必须采用“比例助力”控制系统，也就是“人力+电力”同时运行的混合模式，或者单纯的人力骑行，而不允许采取纯电力运行模式。之所以有这样的强制要求，是经过大量的长时间使用总结的经验，而主要的考量点是骑行的安全性与车辆的可靠性。

90年代末，电单车的概念进入中国，但由于技术壁垒以及生产工艺上的原因，中国企业无法研发出Power Assist System动力辅助系统。而从日本进口重要零部件成本极高，整车出品后严重超出中国的主流消费水平。因此，中国企业转变思路，在电单车上使用了各种替代技术，但动力辅助均效果不佳，最终摩托车的“拧把”（或称之为“油门”）结构大获成功，这也就是目前我们生活中最常见的“电摩”，也正是因为这种结构，目前中国的电动自行车已经越来越像摩托车，绝大多数已经取消脚踏，失去了“自行车”原本的样子。直到近两年，创办于清华大学的轻客（TSINOVA）通过自主研发打破了技术壁垒，让电单车在中国的普及成为可能。

作为自行车文化中心的欧洲，早些年部分欧洲人认为电单车是为体力不好的人群设计，因此早期用户一般为“银发族”，但随着电单车的普及，近些年山地款的电单车备受推崇，对于热爱骑行运动的欧洲人来说，电单车的“人力+电力”的混合运行模式为骑行带来了更多乐趣，相对普通单车，电单车可以骑得更远，爬得更高，尤其对于山林穿越、坡道速降等极限骑行更为刺激。

技术特点

PAS“Power Assist System动力辅助系统”。

雅马哈（YAMAHA）在研发PAS之初，就使用了以力矩传感器（Torque sensor）为核心的多传感器控制系统（力矩传感器（Torque sensor），也称为扭矩传感器或转矩传感器），它可以去检测人力的输出力矩，然后调用电机输出力矩来辅助人力。衡量一套动力辅助系统是否足够优秀的标准就是“动力的输出是否符合使用者的力量需求“。人力输出大，动力输出相应提高，人力输出减小，动力输出也相应减少，动力总是随人力的变化而线性的变化，这样才能在骑行时达到最佳的动力辅助，同时最大化的利用好人力与电力，让人骑行变轻松，同时不浪费电力。

博世BOSCH中置 Power Assist System动力辅助系统内部结构

VeloUP！威履！智慧动力系统

轻客TSINOVA属于中国少数可以独立研发Power Assist System动力辅助系统的企业，掌握了核心的力矩传感器技术以及相应的算法。轻客TSINOVA还另辟蹊径，开发出更为模块化的VeloUP！威履！智慧动力系统。更值得注意的是，轻客TSINOVA在互联网大数据的实用化方面取得突破，所开发的系统可以收集用户的骑行数据，进行深度学习，这也就意味着随着个体用户使用时间的增长以及整体用户的增多，动力辅助系统会变得越来越智能，动力的提供不再局限于固定的比例提供，而是按照个体用户的使用习惯去匹配，在人机交互上达到新的高度，很好的解决了困扰博世BOSCH、雅马哈YAMAHA等企业多年的低齿比助力不够线性的难题。

轻客TSINOVA开发出的模块化的VeloUP！威履！智慧动力系统

主要部件

力矩传感器

随着技术发展，尤其是日本及欧美对于单车这种形态的个人交通工具的推崇，“力矩传感器”最终被应用到了自行车上。 “力矩传感器是电单车领域最前沿的技术之一，是市场上大部分高端电单车动力辅助系统理解骑行者意图的核心。双边力矩传感器技术长期被德国BOSCH及日本YAMAHA等几家跨国公司垄断，搭载这种传感器的车辆售价一般在2000欧元以上，这也是电单车在中国无法打开市场的一大原因。[1]在国内的电单车技术研发团队中，轻客自主研发出了以力矩传感器为核心的VeloUp！威履！智慧动力系统，包含力矩、踏频、速度三重传感器能自动感知用户骑行意图和车辆状况，从而使整车输出相应大小的绵密动力。独家研发的高精度双边力矩传感器获得多项专利，在测量精度、反应速度、使用寿命等方面处于领先水平。

力矩传感器：测量用户脚踩踏板的力量大小。

踏频传感器：测量用户脚踏的频率。

速度传感器：测量车辆速度，识别车辆骑行状态。

电单车因为力矩传感器以及相应的系统研发门槛过高，所以不少另辟蹊径的替代技术也因此而诞生，主要在于传感器的替代以及可实现的简化算法，比较有代表性的就是后轴勾爪传感器、扭簧传感器、以及转速传感器，但这些传感器与力矩传感器均有较大差距，所以大多都是用于低端的电单车，其中后轴勾爪传感器其实就是安装在自行车后钩爪的压力传感器，它可以检测压力，与力矩传感器直接测量力矩有不小的差异，性能上有所不如，但已经属于最为接近的技术。扭簧传感器则差强人意，而转速传感器因为体验太差基本已经被淘汰。

整车控制器VCU

整车控制器（VCU，Vehicle Control Unit）：是系统的控制核心（大脑，相当于电脑的CPU）。整车控制器运用汽车级飞思卡尔ARM Cortex-M0+ 32位内核处理芯片，2毫秒内完成计算来自力矩、踏频、速度三重传感器的用户骑行及车辆状况数据，并通过高速传输线束实现通讯，调动动力锂电池、高性能电机及时输出动力。

所采用的局域控制网络CAN总线技术通过大带宽传输，可实现信号的大容量和高保真，并具备极强抗干扰性。CAN总线技术具有高度可拓展性，可根据用户需求为车辆升级，以配备更多功能为车载诊断系统（OBD）和车辆升级提供可能。

电机及控制器

电单车除了力矩传感器外，还需要拥有高性能的电机系统以及高效能的电池系统。目前优秀的电单车均使用“无刷有齿直流高速电机”并使用FOC正弦波控制器，因为电机的转速越高，电机的体积和重量就可以做得越小，并且电机输出效率也就更高。中国普遍流行的电动自行车使用的是低速电机，也就是常见的直径比较大，但比较扁的电机，而高速电机一般直径比较小，因此显得比较厚。电单车的电机安装位置主要分为两种，一种是中置，也就是安装在自行车的五通中轴位置，另外一种则是安装在自行车的轮毂中。

电单车搭载电机及FOC正弦波电机控制器。高性能无刷有齿高速电机起步平稳，加速迅猛，控制动力输出柔和无抖动，强力散热，能够保证动力系统长效稳定运行。电机采用行星齿轮减速器，消灭磁阻，无电状态下亦可自如骑行。

电池及电池管理系统

90年代初电单车诞生时，雅马哈（YAMAHA）使用了铅酸电池，但很快就改进使用镍镉电池。而近年来随着锂电池技术的发展，中高端的电单车已经基本都是采用锂电池技术。国内的电单车品牌，已研发出高效电池管理系统（BMS）, 配备松下动力锂电池，实现高效均衡放电，更提供高温预警、电流保护、防止过充过放等安全保障。

其它

另外，近年来随着技术发展，为了进一步提高电单车的使用体验以及安全性可靠性，已经有越来越多的汽车技术、电子信息技术被应用到电单车领域，其中比较有代表性的就是轻客TSINOVA在技术上的探索与开发，如后方盲区提醒、ABS碟刹、正时皮带传动、CAN总线等技术。

国内外代表性企业

国外：德国的博世、日本的雅马哈与松下最先推出电单车，并长期保持了对电单车核心技术的垄断。

国内：以轻客TSINOVA为代表的极少数企业，以自主研发技术打破了国外对电单车核心技术的垄断，成为我国智慧电单车的先行者。在“十二五”创新成就展上，李克强总理、刘延东副总理等国家领导人表扬了轻客的技术创新。

发展趋势

经过20年左右发展，电单车在日本已经是较为普及的两轮代步工具，而欧洲市场近年来成猛增势头，仅2015一年，电单车在荷兰的销售量就飙升了24%，而德国同样有11.5%的销量增长，而产量则达到37%的增长。尤其是近年来欧洲市场自行车销量持续下滑，电单车的崛起之势也就被更多期待，以德国BOSCH以及日本YAMAHA为首的“Power Assist System动力辅助系统”研发企业已经开始发力布局，最大的传统自行车零配件厂商SHIMANO也推出了相应的系统。可以预见的是，随着中国经济增长，消费能力的增强，以及自主技术的进步，电单车在中国必将大有可为。

全国各地天气预报查询

上海市

云南省

云南省

云南省

云南省

云南省