電動自行車智能化現狀發展與未來

文/國家輕型電動車及電池產品質量監督檢驗中心 （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展現狀

2012年，新日電動自行車通過自主研發的“智能變頻技術”，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。

同年，歐派電動自行車研制出了“智能精細驅動控制器”，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、增加舊電池續航里程等功能，全方面提升了電動自行車控制器的驅動能力和自動修復能力。

2013年，臺玲電動自行車首創的“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，第一是正弦波技術，第二是高能效技術，第三是矢量變頻技術。

2014年初，踏浪電動自行車研發了“自適應系統”，通過優化控制邏輯、辨識行駛路況、動態車況調節等方式，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）電動自行車驅動系統，能夠根據負載大小，由控制器自動變換檔位(省去了手動操作換檔的麻煩)，解決傳統電動車速度、爬坡能力、續航里程不能兼顧，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的mini家族產品，具有瞬間加速快、扭矩力倍增、做功效率高、反充電節能等技術優勢。

雅迪電動自行車2014年發布概念智能電動車，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網系統。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絡可信標識等能力的設備，解決了車與車、車與路、車與網、車與人等的互聯互通。

綠源電動自行車的“綠動網”技術，創新GPS（全球定位系統）技術在整車上的應用，是一項具有智能跨平臺監控、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。

2015年，比德文電動自行車搭載的”iEV智能系統“不僅可以隨時進行車輛位置查詢，出現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車輛使用數據的實時查詢，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，提高騎車者的安全，探索改善地圖繪制、智能出行規劃以及社區服務的方式。

2015年，“新日”推出全球第一款互聯網智能并量產的電動自行車——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、IMP智能多媒體互聯、STF智能故障掃描等多達20項的高端智能化技術。

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

二、電動自行車智能化的發展與未來

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。現在我們認為，對于智能電動自行車來講，應該通過物理層、傳輸層、應用層、網絡層四個方面的配置與優化，提升用戶體驗，并建立電動自行車智能生態系統（見圖1）。

1.電動自行車智能化的構成

（1）物理層

圖1 電動自行車智能化結構

物理層主體主要由驅動系統（由驅動電機、調速控制裝置等組成），信號系統（由信號燈、芯片等組成）、電源管理系統（由電池、BMS、充電器等組成）、安防預警系統（預警系統、防盜系統）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，傳輸層的關鍵在于通訊或控制協議。

有線傳輸指電動自行車內部各系統之間的通訊傳輸，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/北斗衛星通信、GSM網絡等。

（3） 應用層

應用層主要指用戶通過搖控裝置、手機、智能手環等載體，實現對電動自行車的互聯。即用戶可對車進行設置、監控，并可進一步連接后臺支持云平臺獲取更多數據和信息，讓智能硬件產品自動執行更智能和人性化的操作。

（4） 網絡層

網絡層即利用物聯網技術對采集的大量數據和信息進行存儲和分析的平臺，形成經銷商、制造商、消費者的互聯互通，建立電動自行車智能生態系統。

2.電動自行車產品智能化發展趨勢

（1）標準化

由于有了互聯互通平臺，不同子系統在平臺的統一管理下應保證可以協同工作和運行數據交換、共享，不同產商之間可以兼容與互聯。

① 系統終端與模塊（物理層）接口標準化

② 控制或傳輸協議（傳輸層）標準化

（2） 個性化

借助已在汽車、智能手機、智能家居上實現的技術，根據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、智能手環拓展至更多智能穿戴產品，系統及模塊個性化（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，并能保障系統與數據的安全、公正和可靠。

① 系統與數據安全

系統安全主要解決系統運行穩定性問題。如借助汽車的故障自診斷技術，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保障，提高系統運行穩定性。

② 公正與可靠

通過權威第三方的檢測與認證，為行業進行相關信息查詢、分析；為政府監管、決策等提供公正可靠的數據，推動智能電動自行車持續健康發展。

三、電動自行車智能化領域的延伸

對于電動車產業而言，僅僅在產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域、服務領域、檢測領域，都有智能化發展與應用的趨勢。

1.制造智能化

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

電動自行車行業發展20年，年產量逾3千萬，保有量近2億，而智能化生產僅僅在小范圍內得到應用，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品設計、生產及供應鏈管理的整個產品生命周期。電動自行車產品通過3D設計、3D打印，展示產品外形，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品進入市場的時間。

（2）智能裝備廣泛應用

近年來，工業機器人應用領域不斷拓寬，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，生產效率將顯著提高。汽車、電子電器、工程機械等行業已大量使用工業機器人自動化生產線，工業機器人自動化生產線成套裝備已成為自動化裝備的主流及未來的發展方向。

（3）供應鏈管理高效

通過使用企業資源規劃軟件和無線電頻率識別技術（RFID）等信息技術，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，提升了生產效率。如：經銷商發送訂單，經集團公司中轉，傳送生產廠、配套企業，完成生產過程。

（4）智能服務業模式

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”服務業模式，制造業與服務業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品“體驗”，而非僅僅是一個產品，服務供應商如亞馬遜公司已進入了制造業領域。如：通過APP軟件，消費者根據需要，迅速聯系就近服務網點。

2.檢測智能化

作為國家級電動車質檢中心，我們也在思考如何強化技術研究能力，通過“互聯網+檢測”，更好服務產業發展，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，移動網絡的普及、物聯網技術的發展、云計算（大數據）技術的推廣，行業的轉型升級，給智能化檢測帶來歷史性的發展機遇。“電動車檢測智能化”——通過檢測與自動化控制，移動網絡+物聯網+云計算（大數據）等多種技術的有機結合，實現電動自行車靜態檢測到過程檢測和數據挖掘的轉變，檢測過程具有數據采集、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展趨勢應該是這樣的：

（1）信息采集動態化

主要是用物聯網技術來實現產品的質量信息動態實時采集。我們可以通過射頻識別(RFID)、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協議，電動車與互聯網連接起來，進行信息采集、交換和通訊，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理。

（2）檢測流程數字化

主要是指利用諸如手機、PDA、無線網絡、藍牙、RFID等技術，實時數據采集、分析判斷、結果報告和數據挖掘等全流程數字化，提高了信息處理的及時性。

（3）數據處理云端化

云計算是基于云技術、云資源、云管理和云服務的關鍵公用性信息化基礎設施的創新技術架構。在實現信息的動態采集后，依托云計算技術，就可以實現電動車產品質量大數據的應用，及時發現和跟蹤產品的質量問題，更好的保障消費者安全。

（4）技術服務全面化

從靜態質量檢測到動態質量跟蹤，從傳統檢測合格與否的結論到質量分析、診斷和系統解決方案，從服務制造企業到服務終端用戶，為產業發展和消費者體驗提供全面技術服務。

（2）電動車“互聯網+檢測”技術云服務平臺的設想基于行業智能化的發展趨勢，結合CEVT的機構屬性和定位——第三方權威檢測認證研究機構和行業一站式技術服務平臺，構建“電動車智能檢測云服務系統”。

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

3.前期調研情況簡介

（1）消費者調研情況

基本情況：采用紙質問卷和互聯網問卷結合的形式，同時進行不記名的數據收集方式。共收到178分問卷，其中紙質問卷36份，互聯網問卷29份，微信調查113份。

圖2 電動車智能檢測云服務系統

結論：

·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，更傾向于權威檢測機構發布，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網入口密切相關的手機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觀望趨勢，但多數還是期待它的發展，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查中（如下圖3）：與電池相關的車況最多，比如電池壽命、剩余電量及其可行駛里程、續行里程、電池溫度；而以故障相關的問題緊隨其后，比如故障報警、故障自動檢測結果、關鍵電氣部件的工作狀態、維保信息。

圖3 消費者想要了解的電動車車況調查情況

（2）制造商調研情況

采用紙質問卷、網站問卷、微信問卷結合的形式（紙質問卷記名，網絡調查不記名，微信調查自愿填寫名稱）。共調查企業39家，其中網站調查11家，郵件反饋2家，微信調查22家，現場專題調研4家。（調研結果見下圖4、圖5、圖6、圖7。）

調查結果如下：

（1）企業對該項目的認同程度較高，普遍認為該項目有益于推動產品質量提升和行業發展。

（2）大中型企業與小型企業對該項目的需求差異大。大中型企業迫切需要或者已經自己在研發類似項目，也體現大中型企業對產品質量一致性或穩定性的要求。而小型企業只以生產制造為主，沒有更多的力量投入研發，對新型技術應用采用跟隨戰術。

（3）企業普遍認為，基于各企業產品質量數據的保密性，該項目的推廣亟需具有公信力和權威性的第三方機構的介入。

通過前期的調研，可以發現：構建 “電動車智能檢測云服務系統”將使消費者、企業乃至整個行業受益！

圖4 企業調查情況（一）

圖5 企業調查情況（二）

圖6 企業調查情況（三）

圖7 企業調查情況（四）

四、結語

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