電動自行車產(chǎn)業(yè)發(fā)展及未來技術(shù)趨勢

文/本刊編輯部

電動自行車是指以蓄電池為輔助能源，具有兩個車輪，能實現(xiàn)人力騎行、電動或電助動功能的特種自行車。

電動自行車的型號以TD（特種自行車種類的電動自行車類）冠號。它雖然具有普通自行車的外表特征，甚至具有摩托車的外表特征，但是，它本質(zhì)上是在普通自行車的基礎(chǔ)上，安裝了電機、控制器、蓄電池、轉(zhuǎn)把、閘把等操縱部件和顯示儀表系統(tǒng)的機電一體化的個人交通工具。

少量電動車采用非輪轂式電機驅(qū)動。這些電動車采用側(cè)掛式或者柱狀電機、中置式電機、摩擦輪胎電機。一般采用這種電機驅(qū)動的電動車，其整車重量會有所降低，電機效率比輪轂式效率更低。在同樣電池能量的情況下，使用這些電機的整車一般會比輪轂式整車續(xù)行里程縮短5%～10%。本文整理了多個國家及地區(qū)對電動自行車的定義，分析了電動自行車行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，統(tǒng)計了行業(yè)內(nèi)科研實力較強的機構(gòu)、高校及企業(yè)家，探討了電動自行車的技術(shù)演化及成果轉(zhuǎn)化情況，總結(jié)了行業(yè)政策標準發(fā)展歷程，在此基礎(chǔ)上，提出電動自行車的技術(shù)發(fā)展趨勢，以期為電動自行車行業(yè)內(nèi)企業(yè)的發(fā)展、政策的制定提供參考依據(jù)。

1. 各國家及地區(qū)對電動自行車的定義

（1）美國

美國國家公路交通安全局法規(guī)將低速電動自行車歸類為消費產(chǎn)品，電動自行車產(chǎn)品歸屬于消費產(chǎn)品安全委員會（CPSC）管轄范圍。美國消費者產(chǎn)品安全委員會（CPSC）規(guī)定，商業(yè)用途制造的低速電動自行車或三輪車，必須裝配可踩踏的踏板，電動馬達的輸出功率不超過750 W，速度最高為32 km/h，且整車重量不超過50 kg，相較其他國家，美國對于電動自行車產(chǎn)品的規(guī)范與限制較為寬松，不過美國各州對于電動自行車的定義與規(guī)范也不盡相同。

（2）日本

日本在對電動自行車的使用管理上采取了嚴格限制。日本只允許“智慧型電動輔助自行車”上路，并對“智慧型電動輔助自行車”的要求制定了嚴格規(guī)定。例如：在任何路況下，時速小于15 km/h，電助力不允許大于人力，但電助力接近于人力；為了節(jié)約電能，智慧型電動輔助自行車停止運行一定時間（一般為3～5分鐘）后，整車處于休眠狀態(tài)等。

（3）歐盟

電動自行車在歐盟通常被分為兩大類：分別是電動輔助自行車及電動自行車。所謂不需要駕照可合法上路的電動自行車指的是電動輔助自行車，其最大功率限制為250 W，最高時速25 km/h。歐洲標準委員會于2009年4月30日正式公布新的電動輔助自行車規(guī)范EPAC/EN15194，內(nèi)容包含了相關(guān)技術(shù)規(guī)格與測試過程。這份歐洲標準所指的電動輔助自行車，其最高持續(xù)輸出功率250 W，行駛時速達25 km/h須自動斷電，其使用的電力系統(tǒng)為48VDC電池或裝置230 V輸入功率的充電器。

（4）加拿大

自2001年開始，加拿大聯(lián)邦安全法要求定義電動輔助自行車（PABs）的標準。其定義為搭載500 W以下電動馬達的兩輪或三輪自行車，且沒有電力供應(yīng)時還能靠雙腳踩踏前進。此外，在安全性要求的法規(guī)下，還必須符合最高32 km/h的時速，且制造商必須在車身明顯處標示告知這是電動自行車。不過，加拿大每個省對電動車的要求也不盡相同。

（5）澳大利亞

澳大利亞政府的機動車管理標準法案規(guī)定，所有路上行駛的交通工具在上市之前必須符合澳大利亞設(shè)計規(guī)則（ADRs）。其所涵蓋的交通工具包括自行車以及電動輔助自行車。

（6）印度

在印度，所有電動車輛都必須通過ARAI的認證，輸出功率低于250 W且時速低于25 km/h的電動車較易通過，而馬力較大的電動車則需通過完整的CMVR法規(guī)規(guī)定的測試流程，非常費時且成本較高，因此，印度電動車的市場遲遲未能上軌道。

（7）新西蘭

電機輸出功率小于300 W的車輛被歸類為電動自行車，必須遵守與自行車相同的規(guī)范。

（8）香港

電動自行車在香港被視為摩托車，跟汽車一樣必須通過交通運輸署審核通過才能進口。目前，所有香港的電動自行車尚未通過審核，所以在香港騎電動自行車是不合法的。即使電動自行車通過審核，駕駛者還是必須持有機動車駕照才能上路。此外，香港并沒有所謂的輕型機車moped, moped也被認定為機動車。

2. 發(fā)展現(xiàn)狀

（1）區(qū)域發(fā)展

通過對地區(qū)的科技成果、國家自然科學(xué)基金、專利的產(chǎn)出進行統(tǒng)計，電動自行車相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的主要熱點地區(qū)是浙江省、北京市、貴州?。ㄒ妶D1）。

圖1 相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的熱點地區(qū)分布情況

根據(jù)表1中的數(shù)據(jù)，在全國，浙江省關(guān)于電動自行車領(lǐng)域的國家自然科學(xué)基金項目、科技成果、專利、基礎(chǔ)研究具有較大的優(yōu)勢，各項指標排名均位列前三。江蘇較為重視專利申請及基礎(chǔ)研究，兩項指標均位列全國第一。

表1 各地區(qū)技術(shù)研究情況

（2）國內(nèi)基礎(chǔ)研究

通過逐年統(tǒng)計和累計統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，電動自行車領(lǐng)域的年度發(fā)文量自1996年后逐漸增加，2004年以后趨于平穩(wěn)，年度發(fā)文量變化幅度較?。ㄒ妶D2）。

圖2 電動自行車領(lǐng)域科技論文產(chǎn)出量

3. 技術(shù)演化

表2展現(xiàn)了2014—2018年電動自行車領(lǐng)域的技術(shù)演變，揭示該領(lǐng)域的科研脈絡(luò)和演化規(guī)律。紅點標出的是該領(lǐng)域較上年度新增的技術(shù)熱點。

表2 2014—2018年電動自行車技術(shù)演變情況

4. 成果轉(zhuǎn)化

如圖3所示，電動自行車領(lǐng)域國家及省部級的科技成果中，絕大多數(shù)是應(yīng)用技術(shù)，其次是計劃項目，基礎(chǔ)理論、推廣轉(zhuǎn)化項目及軟科學(xué)僅占極少的一部分。

圖3 電動自行車領(lǐng)域國家及省部級科技成果情況

5. 科研實體分析

通過對科技成果、基金、專利、科技論文等的綜合分析，本文梳理了和電動自行車技術(shù)方向高度相關(guān)的企業(yè)及企業(yè)內(nèi)部的技術(shù)人才（見表3）、科研院所及院所內(nèi)部技術(shù)人才（見表4）、高校及校內(nèi)技術(shù)人才（見表5）、技術(shù)專家（見圖4）。排名越靠前，該機構(gòu)及專家與此項技術(shù)的相關(guān)度越高。

表4 和電動自行車技術(shù)方向高度相關(guān)的科研院所及技術(shù)人才

表5 和電動自行車技術(shù)方向高度相關(guān)的高校及技術(shù)人才

圖4 和電動自行車技術(shù)方向高度相關(guān)的技術(shù)專家

6. 政策標準

本文經(jīng)過梳理，歸納了56條與電動自行車相關(guān)的國家及行業(yè)標準，涵蓋了電動自行車生產(chǎn)、銷售、管理等領(lǐng)域，較為全面、科學(xué)地規(guī)范了行業(yè)發(fā)展。此外，自1998年起，全國各地共頒布了1 070條電動自行車相關(guān)的法律法規(guī)，切實保障了電動自行車行業(yè)的順利運轉(zhuǎn)，為廣大電動自行車使用者提供了良好法律環(huán)境。

7. 電動自行車技術(shù)發(fā)展趨勢

通過上述分析，結(jié)合我國國情及電動自行車發(fā)展現(xiàn)狀，本文總結(jié)了以下6條電動自行車技術(shù)發(fā)展趨勢，希望能為企業(yè)轉(zhuǎn)型升級、制定戰(zhàn)略提供有效參考。

（1）電池技術(shù)

傳統(tǒng)的鉛酸電池由于可能造成二次污染、自身重量大、充電速度慢、使用壽命短而成為電動自行車的致命弱點。目前中國鎳氫電池的應(yīng)用技術(shù)已經(jīng)逐步成熟，鋰電池的安全問題一旦解決，也可以得到普及。技術(shù)領(lǐng)先的電動自行車生產(chǎn)企業(yè)要加大對新型能源的研究，降低新型電池的成本，給電動自行車更強的“生命源”。

（2）充電技術(shù)

加強對充電技術(shù)的研究，大幅提高充電效能，延長蓄電池使用時間。據(jù)有關(guān)專家研究，現(xiàn)在市場上損壞的蓄電池有80%是被劣質(zhì)的充電器充壞的。近年，中國已有高新技術(shù)公司開始這方面的研究，把常規(guī)充電改為變幅脈沖和數(shù)碼控制技術(shù)，有效控制電池在充電過程中的失水量，保證了充電的均衡性，提高了電池的使用壽命。

（3）新材料技術(shù)

高科技含量的復(fù)合材料及高強度輕合金材料將更多地應(yīng)用于電動自行車的制造。在成功應(yīng)用鋁合金材料的同時，采用鈦合金、鉻鉬鋼等輕質(zhì)、高強度材料和碳纖維及其他高分子復(fù)合材料。加大電動自行車強度，減輕電動自行車重量。使自行車的性能和制造工藝發(fā)生革命性的變化。

（4）電機技術(shù)

加強電動自行車電機的研究，開發(fā)應(yīng)用新型能源的高效節(jié)能電機，高效補償電機，進一步提高電動自行車的能源使用效率。

（5）配件技術(shù)

加快對國際新技術(shù)、新材料的應(yīng)用，在輪胎、蓄電池和配件生產(chǎn)中采用納米材料，使電動自行車更輕、更快、行駛得更遠。

（6）自動化技術(shù)

更廣泛地將計算機和微電子技術(shù)應(yīng)用在電動自行車產(chǎn)品設(shè)計、模具加工以及生產(chǎn)過程中，不斷提高生產(chǎn)自動化程度和完善生產(chǎn)工藝技術(shù)。