電動自行車智能化現(xiàn)狀發(fā)展與未來

文/國家輕型電動車及電池產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心 （CEVT）黃曉東 許豐 邱亞楠 劉瓊馨 葉震濤

一、電動自行車智能化發(fā)展現(xiàn)狀

2012年，新日電動自行車通過自主研發(fā)的“智能變頻技術(shù)”，使得電動車自行車動力提升30%，成為動力智能化的標志性技術(shù)。

同年，歐派電動自行車研制出了“智能精細驅(qū)動控制器”，擁有電機霍爾損壞自修復、瞬時電流沖擊抑制、延長電池壽命、增加舊電池續(xù)航里程等功能，全方面提升了電動自行車控制器的驅(qū)動能力和自動修復能力。

2013年，臺玲電動自行車首創(chuàng)的“云動力”也橫空出世，臺鈴的動力源充沛，猶如來自云端。云動力的核心技術(shù)，第一是正弦波技術(shù)，第二是高能效技術(shù)，第三是矢量變頻技術(shù)。

2014年初，踏浪電動自行車研發(fā)了“自適應系統(tǒng)”，通過優(yōu)化控制邏輯、辨識行駛路況、動態(tài)車況調(diào)節(jié)等方式，帶來動力收放自如、精確制動、智能呵護，使整車的操縱感和體驗感達到均衡，打造全新的駕駛樂趣。

同年，小刀電動自行車推出智能型（雙動力）電動自行車驅(qū)動系統(tǒng)，能夠根據(jù)負載大小，由控制器自動變換檔位(省去了手動操作換檔的麻煩)，解決傳統(tǒng)電動車速度、爬坡能力、續(xù)航里程不能兼顧，相互矛盾的問題，有效提升電動自行 車的使用性能。

2014年，愛瑪電動自行車推出搭載黃金雙核電機控制系統(tǒng)的mini家族產(chǎn)品，具有瞬間加速快、扭矩力倍增、做功效率高、反充電節(jié)能等技術(shù)優(yōu)勢。

雅迪電動自行車2014年發(fā)布概念智能電動車，配置智能化儀表臺，其中包含了“云管端”三層體系的標準物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。使電動車可具有來電顯示、語音播報、GPS定位信息、無鑰匙啟動、多媒體播放、遠程報警、GPRS通訊等功能;同時讓電動自行車具備網(wǎng)絡可信標識等能力的設備，解決了車與車、車與路、車與網(wǎng)、車與人等的互聯(lián)互通。

綠源電動自行車的“綠動網(wǎng)”技術(shù)，創(chuàng)新GPS（全球定位系統(tǒng)）技術(shù)在整車上的應用，是一項具有智能跨平臺監(jiān)控、云端信息存儲、全球定位防盜、實時車況檢測功能的智能化技術(shù)。

2015年，比德文電動自行車搭載的”iEV智能系統(tǒng)“不僅可以隨時進行車輛位置查詢，出現(xiàn)異常問題手機就能報警，還能遠程控制、一鍵鎖電機。通過微信公眾賬號實現(xiàn)車輛使用數(shù)據(jù)的實時查詢，如車輛軌跡、車輛里程等信息。

2015年，美國汽車巨頭福特公司制造的“智能騎行”原型電動自行車，配置騎行預警系統(tǒng)，提高騎車者的安全，探索改善地圖繪制、智能出行規(guī)劃以及社區(qū)服務的方式。

2015年，“新日”推出全球第一款互聯(lián)網(wǎng)智能并量產(chǎn)的電動自行車——MIKU系列，包括：E-cpu智能操控芯片、CTF 智能芯片防盜、UCP智能手機解鎖、RMC智能遠程控車技術(shù)、IMP智能多媒體互聯(lián)、STF智能故障掃描等多達20項的高端智能化技術(shù)。

以上可以看出，電動自行車產(chǎn)品智能化技術(shù)從2014年之前的偏重在“動力”、“安防”等獨立的領(lǐng)域研究，逐漸向“系統(tǒng)化”發(fā)展。值得一提的是，“新日”提出的6大核心智能化操作系統(tǒng)：動力系統(tǒng)智能化；操控系統(tǒng)智能化；人機界面智能化；防盜系統(tǒng)智能化；安全系統(tǒng)智能化；衍伸系統(tǒng)智能化，基本代表了電動自行車智能化發(fā)展的方向。

二、電動自行車智能化的發(fā)展與未來

電動自行車是基于電機、控制器、電池、充電器等四大部件組成的平臺?，F(xiàn)在我們認為，對于智能電動自行車來講，應該通過物理層、傳輸層、應用層、網(wǎng)絡層四個方面的配置與優(yōu)化，提升用戶體驗，并建立電動自行車智能生態(tài)系統(tǒng)（見圖1）。

1.電動自行車智能化的構(gòu)成

（1）物理層

圖1 電動自行車智能化結(jié)構(gòu)

物理層主體主要由驅(qū)動系統(tǒng)（由驅(qū)動電機、調(diào)速控制裝置等組成），信號系統(tǒng)（由信號燈、芯片等組成）、電源管理系統(tǒng)（由電池、BMS、充電器等組成）、安防預警系統(tǒng)（預警系統(tǒng)、防盜系統(tǒng)）等組成。支撐作用的功能模塊包括力矩傳感、速度傳感、溫度傳感、光線傳感模塊等。

（2）傳輸層

傳輸層主要包括有線傳輸與無線傳輸，傳輸層的關(guān)鍵在于通訊或控制協(xié)議。

有線傳輸指電動自行車內(nèi)部各系統(tǒng)之間的通訊傳輸，包括總線、端口、接口等。

無線傳輸指電動自行車與用戶和后臺支持云平臺之間的通訊傳輸，包括WIFI、藍牙、GPS/北斗衛(wèi)星通信、GSM網(wǎng)絡等。

（3） 應用層

應用層主要指用戶通過搖控裝置、手機、智能手環(huán)等載體，實現(xiàn)對電動自行車的互聯(lián)。即用戶可對車進行設置、監(jiān)控，并可進一步連接后臺支持云平臺獲取更多數(shù)據(jù)和信息，讓智能硬件產(chǎn)品自動執(zhí)行更智能和人性化的操作。

（4） 網(wǎng)絡層

網(wǎng)絡層即利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對采集的大量數(shù)據(jù)和信息進行存儲和分析的平臺，形成經(jīng)銷商、制造商、消費者的互聯(lián)互通，建立電動自行車智能生態(tài)系統(tǒng)。

2.電動自行車產(chǎn)品智能化發(fā)展趨勢

（1）標準化

由于有了互聯(lián)互通平臺，不同子系統(tǒng)在平臺的統(tǒng)一管理下應保證可以協(xié)同工作和運行數(shù)據(jù)交換、共享，不同產(chǎn)商之間可以兼容與互聯(lián)。

① 系統(tǒng)終端與模塊（物理層）接口標準化

② 控制或傳輸協(xié)議（傳輸層）標準化

（2） 個性化

借助已在汽車、智能手機、智能家居上實現(xiàn)的技術(shù)，根據(jù)個性化需求配置在電動自行車上，如距離傳感和圖像識別模塊、智能語音模塊、多媒體模塊等，包括應用層載體個性化，從智能搖控器到手機APP、智能手環(huán)拓展至更多智能穿戴產(chǎn)品，系統(tǒng)及模塊個性化（物理層）

（3）社會化

形成以智能電動自行車為連接核心的社會化大平臺，并能保障系統(tǒng)與數(shù)據(jù)的安全、公正和可靠。

① 系統(tǒng)與數(shù)據(jù)安全

系統(tǒng)安全主要解決系統(tǒng)運行穩(wěn)定性問題。如借助汽車的故障自診斷技術(shù)，準確地判斷故障所在和具體故障情況，為快速排除故障提供強大的技術(shù)保障，提高系統(tǒng)運行穩(wěn)定性。

② 公正與可靠

通過權(quán)威第三方的檢測與認證，為行業(yè)進行相關(guān)信息查詢、分析；為政府監(jiān)管、決策等提供公正可靠的數(shù)據(jù)，推動智能電動自行車持續(xù)健康發(fā)展。

三、電動自行車智能化領(lǐng)域的延伸

對于電動車產(chǎn)業(yè)而言，僅僅在產(chǎn)品本身層面達到智能化還是遠遠不夠的，筆者認為在電動車制造領(lǐng)域、服務領(lǐng)域、檢測領(lǐng)域，都有智能化發(fā)展與應用的趨勢。

1.制造智能化

當前，全世界都在重視制造業(yè)升級，美國的“再工業(yè)化”——《振興美國先進制造業(yè)》(Accelerating U.S. Advanced Manufacturing) 2.0，德國的“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略，中國提出的“中國制造2025”，無不是在強調(diào)制造業(yè)升級，而這其中智能制造技術(shù)創(chuàng)新及應用是核心。

電動自行車行業(yè)發(fā)展20年，年產(chǎn)量逾3千萬，保有量近2億，而智能化生產(chǎn)僅僅在小范圍內(nèi)得到應用，如：智能流水線、自動焊接、AGV無人運輸車等。

未來電動自行車在智能制造將體現(xiàn)在以下四個方面。

建模仿真日趨智能

建模與仿真廣泛應用于產(chǎn)品設計、生產(chǎn)及供應鏈管理的整個產(chǎn)品生命周期。電動自行車產(chǎn)品通過3D設計、3D打印，展示產(chǎn)品外形，比例將日趨廣泛。建模與仿真通過減少測試和建模支出降低風險，通過簡化設計部門和制造部門之間的切換來壓縮新產(chǎn)品進入市場的時間。

（2）智能裝備廣泛應用

近年來，工業(yè)機器人應用領(lǐng)域不斷拓寬，種類更加繁多，功能越來越強，自動化和智能化水平顯著提高，生產(chǎn)效率將顯著提高。汽車、電子電器、工程機械等行業(yè)已大量使用工業(yè)機器人自動化生產(chǎn)線，工業(yè)機器人自動化生產(chǎn)線成套裝備已成為自動化裝備的主流及未來的發(fā)展方向。

（3）供應鏈管理高效

通過使用企業(yè)資源規(guī)劃軟件和無線電頻率識別技術(shù)（RFID）等信息技術(shù)，使全球范圍的供應鏈管理更具效率，縮短了滿足客戶訂單的時間，提升了生產(chǎn)效率。如：經(jīng)銷商發(fā)送訂單，經(jīng)集團公司中轉(zhuǎn)，傳送生產(chǎn)廠、配套企業(yè)，完成生產(chǎn)過程。

（4）智能服務業(yè)模式

制造商通過嵌入式軟件，無線連接和在線服務的啟用整合成新的“智能”服務業(yè)模式，制造業(yè)與服務業(yè)之間的界限日益模糊，融合越來越深入。消費者正在要求獲得產(chǎn)品“體驗”，而非僅僅是一個產(chǎn)品，服務供應商如亞馬遜公司已進入了制造業(yè)領(lǐng)域。如：通過APP軟件，消費者根據(jù)需要，迅速聯(lián)系就近服務網(wǎng)點。

2.檢測智能化

作為國家級電動車質(zhì)檢中心，我們也在思考如何強化技術(shù)研究能力，通過“互聯(lián)網(wǎng)+檢測”，更好服務產(chǎn)業(yè)發(fā)展，服務消費者安全、幸福地使用電動車。

（1）何為“檢測智能化”

如今，移動網(wǎng)絡的普及、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展、云計算（大數(shù)據(jù)）技術(shù)的推廣，行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級，給智能化檢測帶來歷史性的發(fā)展機遇?！半妱榆嚈z測智能化”——通過檢測與自動化控制，移動網(wǎng)絡+物聯(lián)網(wǎng)+云計算（大數(shù)據(jù)）等多種技術(shù)的有機結(jié)合，實現(xiàn)電動自行車靜態(tài)檢測到過程檢測和數(shù)據(jù)挖掘的轉(zhuǎn)變，檢測過程具有數(shù)據(jù)采集、分析判斷、決策、反映、交流和信息處理、參考咨詢的能力。

我們設想的電動車檢測智能化發(fā)展趨勢應該是這樣的：

（1）信息采集動態(tài)化

主要是用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來實現(xiàn)產(chǎn)品的質(zhì)量信息動態(tài)實時采集。我們可以通過射頻識別(RFID)、紅外感應器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協(xié)議，電動車與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進行信息采集、交換和通訊，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理。

（2）檢測流程數(shù)字化

主要是指利用諸如手機、PDA、無線網(wǎng)絡、藍牙、RFID等技術(shù)，實時數(shù)據(jù)采集、分析判斷、結(jié)果報告和數(shù)據(jù)挖掘等全流程數(shù)字化，提高了信息處理的及時性。

（3）數(shù)據(jù)處理云端化

云計算是基于云技術(shù)、云資源、云管理和云服務的關(guān)鍵公用性信息化基礎(chǔ)設施的創(chuàng)新技術(shù)架構(gòu)。在實現(xiàn)信息的動態(tài)采集后，依托云計算技術(shù)，就可以實現(xiàn)電動車產(chǎn)品質(zhì)量大數(shù)據(jù)的應用，及時發(fā)現(xiàn)和跟蹤產(chǎn)品的質(zhì)量問題，更好的保障消費者安全。

（4）技術(shù)服務全面化

從靜態(tài)質(zhì)量檢測到動態(tài)質(zhì)量跟蹤，從傳統(tǒng)檢測合格與否的結(jié)論到質(zhì)量分析、診斷和系統(tǒng)解決方案，從服務制造企業(yè)到服務終端用戶，為產(chǎn)業(yè)發(fā)展和消費者體驗提供全面技術(shù)服務。

（2）電動車“互聯(lián)網(wǎng)+檢測”技術(shù)云服務平臺的設想基于行業(yè)智能化的發(fā)展趨勢，結(jié)合CEVT的機構(gòu)屬性和定位——第三方權(quán)威檢測認證研究機構(gòu)和行業(yè)一站式技術(shù)服務平臺，構(gòu)建“電動車智能檢測云服務系統(tǒng)”。

如下圖2，該系統(tǒng)以采集電動車的關(guān)鍵狀態(tài)參數(shù)為基礎(chǔ)，通過藍牙或者無線等通訊方式，將監(jiān)測數(shù)據(jù)上傳到電動車云服務平臺。云服務平臺將數(shù)據(jù)處理后反饋給管理中心，經(jīng)過管理中心進行數(shù)據(jù)處理應用移動終端（手機、PDA、電腦）反饋給政府、制造商和消費者。

3.前期調(diào)研情況簡介

（1）消費者調(diào)研情況

基本情況：采用紙質(zhì)問卷和互聯(lián)網(wǎng)問卷結(jié)合的形式，同時進行不記名的數(shù)據(jù)收集方式。共收到178分問卷，其中紙質(zhì)問卷36份，互聯(lián)網(wǎng)問卷29份，微信調(diào)查113份。

圖2 電動車智能檢測云服務系統(tǒng)

結(jié)論：

·消費者有了解實時車況信息的迫切需求。另外，用戶對于車況信息報告，更傾向于權(quán)威檢測機構(gòu)發(fā)布，這無疑對本項目是最有力的民意支持。

·從選擇獲得信息的方式來看，大部分消費者更傾向于當前與移動互聯(lián)網(wǎng)入口密切相關(guān)的手機APP進行互動。

·大部分消費者選擇電動車時普遍比較理性。雖然對于智能化的需求呈現(xiàn)觀望趨勢，但多數(shù)還是期待它的發(fā)展，只要引導和推廣方向正確，讓消費者覺得物有所值或者物超所值，其前景還是非常樂觀的。

消費者想了解的車況調(diào)查中（如下圖3）：與電池相關(guān)的車況最多，比如電池壽命、剩余電量及其可行駛里程、續(xù)行里程、電池溫度；而以故障相關(guān)的問題緊隨其后，比如故障報警、故障自動檢測結(jié)果、關(guān)鍵電氣部件的工作狀態(tài)、維保信息。

圖3 消費者想要了解的電動車車況調(diào)查情況

（2）制造商調(diào)研情況

采用紙質(zhì)問卷、網(wǎng)站問卷、微信問卷結(jié)合的形式（紙質(zhì)問卷記名，網(wǎng)絡調(diào)查不記名，微信調(diào)查自愿填寫名稱）。共調(diào)查企業(yè)39家，其中網(wǎng)站調(diào)查11家，郵件反饋2家，微信調(diào)查22家，現(xiàn)場專題調(diào)研4家。（調(diào)研結(jié)果見下圖4、圖5、圖6、圖7。）

調(diào)查結(jié)果如下：

（1）企業(yè)對該項目的認同程度較高，普遍認為該項目有益于推動產(chǎn)品質(zhì)量提升和行業(yè)發(fā)展。

（2）大中型企業(yè)與小型企業(yè)對該項目的需求差異大。大中型企業(yè)迫切需要或者已經(jīng)自己在研發(fā)類似項目，也體現(xiàn)大中型企業(yè)對產(chǎn)品質(zhì)量一致性或穩(wěn)定性的要求。而小型企業(yè)只以生產(chǎn)制造為主，沒有更多的力量投入研發(fā)，對新型技術(shù)應用采用跟隨戰(zhàn)術(shù)。

（3）企業(yè)普遍認為，基于各企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量數(shù)據(jù)的保密性，該項目的推廣亟需具有公信力和權(quán)威性的第三方機構(gòu)的介入。

通過前期的調(diào)研，可以發(fā)現(xiàn)：構(gòu)建 “電動車智能檢測云服務系統(tǒng)”將使消費者、企業(yè)乃至整個行業(yè)受益！

圖4 企業(yè)調(diào)查情況（一）

圖5 企業(yè)調(diào)查情況（二）

圖6 企業(yè)調(diào)查情況（三）

圖7 企業(yè)調(diào)查情況（四）

四、結(jié)語

中國已成為全球最大的電動自行車生產(chǎn)國、消費國和出口國。作為在體制和市場夾縫中發(fā)展起來的一個產(chǎn)業(yè)，電動自行車產(chǎn)業(yè)從興起到成熟，歷經(jīng)激烈競爭的戰(zhàn)火洗禮，其技術(shù)發(fā)展過程不容忽視。我們有理由預期，電動自行車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將成為中國新能源革命的支點，成為推動中國創(chuàng)新型社會建設的重要力量。