電動自行車產業發展及未來技術趨勢

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，它本質上是在普通自行車的基礎上，安裝了電機、控制器、蓄電池、轉把、閘把等操縱部件和顯示儀表系統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動。這些電動車采用側掛式或者柱狀電機、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行里程縮短5%～10%。本文整理了多個國家及地區對電動自行車的定義，分析了電動自行車行業的發展現狀，統計了行業內科研實力較強的機構、高校及企業家，探討了電動自行車的技術演化及成果轉化情況，總結了行業政策標準發展歷程，在此基礎上，提出電動自行車的技術發展趨勢，以期為電動自行車行業內企業的發展、政策的制定提供參考依據。

1. 各國家及地區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將低速電動自行車歸類為消費產品，電動自行車產品歸屬于消費產品安全委員會（CPSC）管轄范圍。美國消費者產品安全委員會（CPSC）規定，商業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品的規范與限制較為寬松，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范EPAC/EN15194，內容包含了相關技術規格與測試過程。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，且沒有電力供應時還能靠雙腳踩踏前進。此外，在安全性要求的法規下，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計規則（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法規規定的測試流程，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. 發展現狀

（1）區域發展

通過對地區的科技成果、國家自然科學基金、專利的產出進行統計，電動自行車相關技術領域的主要熱點地區是浙江省、北京市、貴州省（見圖1）。

圖1 相關技術領域的熱點地區分布情況

根據表1中的數據，在全國，浙江省關于電動自行車領域的國家自然科學基金項目、科技成果、專利、基礎研究具有較大的優勢，各項指標排名均位列前三。江蘇較為重視專利申請及基礎研究，兩項指標均位列全國第一。

表1 各地區技術研究情況

（2）國內基礎研究

通過逐年統計和累計統計發現，電動自行車領域的年度發文量自1996年后逐漸增加，2004年以后趨于平穩，年度發文量變化幅度較小（見圖2）。

圖2 電動自行車領域科技論文產出量

3. 技術演化

表2展現了2014—2018年電動自行車領域的技術演變，揭示該領域的科研脈絡和演化規律。紅點標出的是該領域較上年度新增的技術熱點。

表2 2014—2018年電動自行車技術演變情況

4. 成果轉化

如圖3所示，電動自行車領域國家及省部級的科技成果中，絕大多數是應用技術，其次是計劃項目，基礎理論、推廣轉化項目及軟科學僅占極少的一部分。

圖3 電動自行車領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方向高度相關的企業及企業內部的技術人才（見表3）、科研院所及院所內部技術人才（見表4）、高校及校內技術人才（見表5）、技術專家（見圖4）。排名越靠前，該機構及專家與此項技術的相關度越高。

表4 和電動自行車技術方向高度相關的科研院所及技術人才

表5 和電動自行車技術方向高度相關的高校及技術人才

圖4 和電動自行車技術方向高度相關的技術專家

6. 政策標準

本文經過梳理，歸納了56條與電動自行車相關的國家及行業標準，涵蓋了電動自行車生產、銷售、管理等領域，較為全面、科學地規范了行業發展。此外，自1998年起，全國各地共頒布了1 070條電動自行車相關的法律法規，切實保障了電動自行車行業的順利運轉，為廣大電動自行車使用者提供了良好法律環境。

7. 電動自行車技術發展趨勢

通過上述分析，結合我國國情及電動自行車發展現狀，本文總結了以下6條電動自行車技術發展趨勢，希望能為企業轉型升級、制定戰略提供有效參考。

（1）電池技術

傳統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用技術已經逐步成熟，鋰電池的安全問題一旦解決，也可以得到普及。技術領先的電動自行車生產企業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

加強對充電技術的研究，大幅提高充電效能，延長蓄電池使用時間。據有關專家研究，現在市場上損壞的蓄電池有80%是被劣質的充電器充壞的。近年，中國已有高新技術公司開始這方面的研究，把常規充電改為變幅脈沖和數碼控制技術，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

高科技含量的復合材料及高強度輕合金材料將更多地應用于電動自行車的制造。在成功應用鋁合金材料的同時，采用鈦合金、鉻鉬鋼等輕質、高強度材料和碳纖維及其他高分子復合材料。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生革命性的變化。

（4）電機技術

加強電動自行車電機的研究，開發應用新型能源的高效節能電機，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

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

（6）自動化技術

更廣泛地將計算機和微電子技術應用在電動自行車產品設計、模具加工以及生產過程中，不斷提高生產自動化程度和完善生產工藝技術。