电动自行车智能化现状发展与未来

文/国家轻型电动车及电池产品质量监督检验中心 （CEVT）黄晓东 许丰 邱亚楠 刘琼馨 叶震涛

一、电动自行车智能化发展现状

2012年，新日电动自行车通过自主研发的“智能变频技术”，使得电动车自行车动力提升30%，成为动力智能化的标志性技术。

同年，欧派电动自行车研制出了“智能精细驱动控制器”，拥有电机霍尔损坏自修复、瞬时电流冲击抑制、延长电池寿命、增加旧电池续航里程等功能，全方面提升了电动自行车控制器的驱动能力和自动修复能力。

2013年，台玲电动自行车首创的“云动力”也横空出世，台铃的动力源充沛，犹如来自云端。云动力的核心技术，第一是正弦波技术，第二是高能效技术，第三是矢量变频技术。

2014年初，踏浪电动自行车研发了“自适应系统”，通过优化控制逻辑、辨识行驶路况、动态车况调节等方式，带来动力收放自如、精确制动、智能呵护，使整车的操纵感和体验感达到均衡，打造全新的驾驶乐趣。

同年，小刀电动自行车推出智能型（双动力）电动自行车驱动系统，能够根据负载大小，由控制器自动变换档位(省去了手动操作换档的麻烦)，解决传统电动车速度、爬坡能力、续航里程不能兼顾，相互矛盾的问题，有效提升电动自行 车的使用性能。

2014年，爱玛电动自行车推出搭载黄金双核电机控制系统的mini家族产品，具有瞬间加速快、扭矩力倍增、做功效率高、反充电节能等技术优势。

雅迪电动自行车2014年发布概念智能电动车，配置智能化仪表台，其中包含了“云管端”三层体系的标准物联网系统。使电动车可具有来电显示、语音播报、GPS定位信息、无钥匙启动、多媒体播放、远程报警、GPRS通讯等功能;同时让电动自行车具备网络可信标识等能力的设备，解决了车与车、车与路、车与网、车与人等的互联互通。

绿源电动自行车的“绿动网”技术，创新GPS（全球定位系统）技术在整车上的应用，是一项具有智能跨平台监控、云端信息存储、全球定位防盗、实时车况检测功能的智能化技术。

2015年，比德文电动自行车搭载的”iEV智能系统“不仅可以随时进行车辆位置查询，出现异常问题手机就能报警，还能远程控制、一键锁电机。通过微信公众账号实现车辆使用数据的实时查询，如车辆轨迹、车辆里程等信息。

2015年，美国汽车巨头福特公司制造的“智能骑行”原型电动自行车，配置骑行预警系统，提高骑车者的安全，探索改善地图绘制、智能出行规划以及社区服务的方式。

2015年，“新日”推出全球第一款互联网智能并量产的电动自行车——MIKU系列，包括：E-cpu智能操控芯片、CTF 智能芯片防盗、UCP智能手机解锁、RMC智能远程控车技术、IMP智能多媒体互联、STF智能故障扫描等多达20项的高端智能化技术。

以上可以看出，电动自行车产品智能化技术从2014年之前的偏重在“动力”、“安防”等独立的领域研究，逐渐向“系统化”发展。值得一提的是，“新日”提出的6大核心智能化操作系统：动力系统智能化；操控系统智能化；人机界面智能化；防盗系统智能化；安全系统智能化；衍伸系统智能化，基本代表了电动自行车智能化发展的方向。

二、电动自行车智能化的发展与未来

电动自行车是基于电机、控制器、电池、充电器等四大部件组成的平台。现在我们认为，对于智能电动自行车来讲，应该通过物理层、传输层、应用层、网络层四个方面的配置与优化，提升用户体验，并建立电动自行车智能生态系统（见图1）。

1.电动自行车智能化的构成

（1）物理层

图1 电动自行车智能化结构

物理层主体主要由驱动系统（由驱动电机、调速控制装置等组成），信号系统（由信号灯、芯片等组成）、电源管理系统（由电池、BMS、充电器等组成）、安防预警系统（预警系统、防盗系统）等组成。支撑作用的功能模块包括力矩传感、速度传感、温度传感、光线传感模块等。

（2）传输层

传输层主要包括有线传输与无线传输，传输层的关键在于通讯或控制协议。

有线传输指电动自行车内部各系统之间的通讯传输，包括总线、端口、接口等。

无线传输指电动自行车与用户和后台支持云平台之间的通讯传输，包括WIFI、蓝牙、GPS/北斗卫星通信、GSM网络等。

（3） 应用层

应用层主要指用户通过摇控装置、手机、智能手环等载体，实现对电动自行车的互联。即用户可对车进行设置、监控，并可进一步连接后台支持云平台获取更多数据和信息，让智能硬件产品自动执行更智能和人性化的操作。

（4） 网络层

网络层即利用物联网技术对采集的大量数据和信息进行存储和分析的平台，形成经销商、制造商、消费者的互联互通，建立电动自行车智能生态系统。

2.电动自行车产品智能化发展趋势

（1）标准化

由于有了互联互通平台，不同子系统在平台的统一管理下应保证可以协同工作和运行数据交换、共享，不同产商之间可以兼容与互联。

① 系统终端与模块（物理层）接口标准化

② 控制或传输协议（传输层）标准化

（2） 个性化

借助已在汽车、智能手机、智能家居上实现的技术，根据个性化需求配置在电动自行车上，如距离传感和图像识别模块、智能语音模块、多媒体模块等，包括应用层载体个性化，从智能摇控器到手机APP、智能手环拓展至更多智能穿戴产品，系统及模块个性化（物理层）

（3）社会化

形成以智能电动自行车为连接核心的社会化大平台，并能保障系统与数据的安全、公正和可靠。

① 系统与数据安全

系统安全主要解决系统运行稳定性问题。如借助汽车的故障自诊断技术，准确地判断故障所在和具体故障情况，为快速排除故障提供强大的技术保障，提高系统运行稳定性。

② 公正与可靠

通过权威第三方的检测与认证，为行业进行相关信息查询、分析；为政府监管、决策等提供公正可靠的数据，推动智能电动自行车持续健康发展。

三、电动自行车智能化领域的延伸

对于电动车产业而言，仅仅在产品本身层面达到智能化还是远远不够的，笔者认为在电动车制造领域、服务领域、检测领域，都有智能化发展与应用的趋势。

1.制造智能化

当前，全世界都在重视制造业升级，美国的“再工业化”——《振兴美国先进制造业》(Accelerating U.S. Advanced Manufacturing) 2.0，德国的“工业4.0”战略，中国提出的“中国制造2025”，无不是在强调制造业升级，而这其中智能制造技术创新及应用是核心。

电动自行车行业发展20年，年产量逾3千万，保有量近2亿，而智能化生产仅仅在小范围内得到应用，如：智能流水线、自动焊接、AGV无人运输车等。

未来电动自行车在智能制造将体现在以下四个方面。

建模仿真日趋智能

建模与仿真广泛应用于产品设计、生产及供应链管理的整个产品生命周期。电动自行车产品通过3D设计、3D打印，展示产品外形，比例将日趋广泛。建模与仿真通过减少测试和建模支出降低风险，通过简化设计部门和制造部门之间的切换来压缩新产品进入市场的时间。

（2）智能装备广泛应用

近年来，工业机器人应用领域不断拓宽，种类更加繁多，功能越来越强，自动化和智能化水平显著提高，生产效率将显著提高。汽车、电子电器、工程机械等行业已大量使用工业机器人自动化生产线，工业机器人自动化生产线成套装备已成为自动化装备的主流及未来的发展方向。

（3）供应链管理高效

通过使用企业资源规划软件和无线电频率识别技术（RFID）等信息技术，使全球范围的供应链管理更具效率，缩短了满足客户订单的时间，提升了生产效率。如：经销商发送订单，经集团公司中转，传送生产厂、配套企业，完成生产过程。

（4）智能服务业模式

制造商通过嵌入式软件，无线连接和在线服务的启用整合成新的“智能”服务业模式，制造业与服务业之间的界限日益模糊，融合越来越深入。消费者正在要求获得产品“体验”，而非仅仅是一个产品，服务供应商如亚马逊公司已进入了制造业领域。如：通过APP软件，消费者根据需要，迅速联系就近服务网点。

2.检测智能化

作为国家级电动车质检中心，我们也在思考如何强化技术研究能力，通过“互联网+检测”，更好服务产业发展，服务消费者安全、幸福地使用电动车。

（1）何为“检测智能化”

如今，移动网络的普及、物联网技术的发展、云计算（大数据）技术的推广，行业的转型升级，给智能化检测带来历史性的发展机遇。“电动车检测智能化”——通过检测与自动化控制，移动网络+物联网+云计算（大数据）等多种技术的有机结合，实现电动自行车静态检测到过程检测和数据挖掘的转变，检测过程具有数据采集、分析判断、决策、反映、交流和信息处理、参考咨询的能力。

我们设想的电动车检测智能化发展趋势应该是这样的：

（1）信息采集动态化

主要是用物联网技术来实现产品的质量信息动态实时采集。我们可以通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，电动车与互联网连接起来，进行信息采集、交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。

（2）检测流程数字化

主要是指利用诸如手机、PDA、无线网络、蓝牙、RFID等技术，实时数据采集、分析判断、结果报告和数据挖掘等全流程数字化，提高了信息处理的及时性。

（3）数据处理云端化

云计算是基于云技术、云资源、云管理和云服务的关键公用性信息化基础设施的创新技术架构。在实现信息的动态采集后，依托云计算技术，就可以实现电动车产品质量大数据的应用，及时发现和跟踪产品的质量问题，更好的保障消费者安全。

（4）技术服务全面化

从静态质量检测到动态质量跟踪，从传统检测合格与否的结论到质量分析、诊断和系统解决方案，从服务制造企业到服务终端用户，为产业发展和消费者体验提供全面技术服务。

（2）电动车“互联网+检测”技术云服务平台的设想基于行业智能化的发展趋势，结合CEVT的机构属性和定位——第三方权威检测认证研究机构和行业一站式技术服务平台，构建“电动车智能检测云服务系统”。

如下图2，该系统以采集电动车的关键状态参数为基础，通过蓝牙或者无线等通讯方式，将监测数据上传到电动车云服务平台。云服务平台将数据处理后反馈给管理中心，经过管理中心进行数据处理应用移动终端（手机、PDA、电脑）反馈给政府、制造商和消费者。

3.前期调研情况简介

（1）消费者调研情况

基本情况：采用纸质问卷和互联网问卷结合的形式，同时进行不记名的数据收集方式。共收到178分问卷，其中纸质问卷36份，互联网问卷29份，微信调查113份。

图2 电动车智能检测云服务系统

结论：

·消费者有了解实时车况信息的迫切需求。另外，用户对于车况信息报告，更倾向于权威检测机构发布，这无疑对本项目是最有力的民意支持。

·从选择获得信息的方式来看，大部分消费者更倾向于当前与移动互联网入口密切相关的手机APP进行互动。

·大部分消费者选择电动车时普遍比较理性。虽然对于智能化的需求呈现观望趋势，但多数还是期待它的发展，只要引导和推广方向正确，让消费者觉得物有所值或者物超所值，其前景还是非常乐观的。

消费者想了解的车况调查中（如下图3）：与电池相关的车况最多，比如电池寿命、剩余电量及其可行驶里程、续行里程、电池温度；而以故障相关的问题紧随其后，比如故障报警、故障自动检测结果、关键电气部件的工作状态、维保信息。

图3 消费者想要了解的电动车车况调查情况

（2）制造商调研情况

采用纸质问卷、网站问卷、微信问卷结合的形式（纸质问卷记名，网络调查不记名，微信调查自愿填写名称）。共调查企业39家，其中网站调查11家，邮件反馈2家，微信调查22家，现场专题调研4家。（调研结果见下图4、图5、图6、图7。）

调查结果如下：

（1）企业对该项目的认同程度较高，普遍认为该项目有益于推动产品质量提升和行业发展。

（2）大中型企业与小型企业对该项目的需求差异大。大中型企业迫切需要或者已经自己在研发类似项目，也体现大中型企业对产品质量一致性或稳定性的要求。而小型企业只以生产制造为主，没有更多的力量投入研发，对新型技术应用采用跟随战术。

（3）企业普遍认为，基于各企业产品质量数据的保密性，该项目的推广亟需具有公信力和权威性的第三方机构的介入。

通过前期的调研，可以发现：构建 “电动车智能检测云服务系统”将使消费者、企业乃至整个行业受益！

图4 企业调查情况（一）

图5 企业调查情况（二）

图6 企业调查情况（三）

图7 企业调查情况（四）

四、结语

中国已成为全球最大的电动自行车生产国、消费国和出口国。作为在体制和市场夹缝中发展起来的一个产业，电动自行车产业从兴起到成熟，历经激烈竞争的战火洗礼，其技术发展过程不容忽视。我们有理由预期，电动自行车产业的发展将成为中国新能源革命的支点，成为推动中国创新型社会建设的重要力量。