电动自行车产业发展及未来技术趋势

文/本刊编辑部

电动自行车是指以蓄电池为辅助能源，具有两个车轮，能实现人力骑行、电动或电助动功能的特种自行车。

电动自行车的型号以TD（特种自行车种类的电动自行车类）冠号。它虽然具有普通自行车的外表特征，甚至具有摩托车的外表特征，但是，它本质上是在普通自行车的基础上，安装了电机、控制器、蓄电池、转把、闸把等操纵部件和显示仪表系统的机电一体化的个人交通工具。

少量电动车采用非轮毂式电机驱动。这些电动车采用侧挂式或者柱状电机、中置式电机、摩擦轮胎电机。一般采用这种电机驱动的电动车，其整车重量会有所降低，电机效率比轮毂式效率更低。在同样电池能量的情况下，使用这些电机的整车一般会比轮毂式整车续行里程缩短5%～10%。本文整理了多个国家及地区对电动自行车的定义，分析了电动自行车行业的发展现状，统计了行业内科研实力较强的机构、高校及企业家，探讨了电动自行车的技术演化及成果转化情况，总结了行业政策标准发展历程，在此基础上，提出电动自行车的技术发展趋势，以期为电动自行车行业内企业的发展、政策的制定提供参考依据。

1. 各国家及地区对电动自行车的定义

（1）美国

美国国家公路交通安全局法规将低速电动自行车归类为消费产品，电动自行车产品归属于消费产品安全委员会（CPSC）管辖范围。美国消费者产品安全委员会（CPSC）规定，商业用途制造的低速电动自行车或三轮车，必须装配可踩踏的踏板，电动马达的输出功率不超过750 W，速度最高为32 km/h，且整车重量不超过50 kg，相较其他国家，美国对于电动自行车产品的规范与限制较为宽松，不过美国各州对于电动自行车的定义与规范也不尽相同。

（2）日本

日本在对电动自行车的使用管理上采取了严格限制。日本只允许“智慧型电动辅助自行车”上路，并对“智慧型电动辅助自行车”的要求制定了严格规定。例如：在任何路况下，时速小于15 km/h，电助力不允许大于人力，但电助力接近于人力；为了节约电能，智慧型电动辅助自行车停止运行一定时间（一般为3～5分钟）后，整车处于休眠状态等。

（3）欧盟

电动自行车在欧盟通常被分为两大类：分别是电动辅助自行车及电动自行车。所谓不需要驾照可合法上路的电动自行车指的是电动辅助自行车，其最大功率限制为250 W，最高时速25 km/h。欧洲标准委员会于2009年4月30日正式公布新的电动辅助自行车规范EPAC/EN15194，内容包含了相关技术规格与测试过程。这份欧洲标准所指的电动辅助自行车，其最高持续输出功率250 W，行驶时速达25 km/h须自动断电，其使用的电力系统为48VDC电池或装置230 V输入功率的充电器。

（4）加拿大

自2001年开始，加拿大联邦安全法要求定义电动辅助自行车（PABs）的标准。其定义为搭载500 W以下电动马达的两轮或三轮自行车，且没有电力供应时还能靠双脚踩踏前进。此外，在安全性要求的法规下，还必须符合最高32 km/h的时速，且制造商必须在车身明显处标示告知这是电动自行车。不过，加拿大每个省对电动车的要求也不尽相同。

（5）澳大利亚

澳大利亚政府的机动车管理标准法案规定，所有路上行驶的交通工具在上市之前必须符合澳大利亚设计规则（ADRs）。其所涵盖的交通工具包括自行车以及电动辅助自行车。

（6）印度

在印度，所有电动车辆都必须通过ARAI的认证，输出功率低于250 W且时速低于25 km/h的电动车较易通过，而马力较大的电动车则需通过完整的CMVR法规规定的测试流程，非常费时且成本较高，因此，印度电动车的市场迟迟未能上轨道。

（7）新西兰

电机输出功率小于300 W的车辆被归类为电动自行车，必须遵守与自行车相同的规范。

（8）香港

电动自行车在香港被视为摩托车，跟汽车一样必须通过交通运输署审核通过才能进口。目前，所有香港的电动自行车尚未通过审核，所以在香港骑电动自行车是不合法的。即使电动自行车通过审核，驾驶者还是必须持有机动车驾照才能上路。此外，香港并没有所谓的轻型机车moped, moped也被认定为机动车。

2. 发展现状

（1）区域发展

通过对地区的科技成果、国家自然科学基金、专利的产出进行统计，电动自行车相关技术领域的主要热点地区是浙江省、北京市、贵州省（见图1）。

图1 相关技术领域的热点地区分布情况

根据表1中的数据，在全国，浙江省关于电动自行车领域的国家自然科学基金项目、科技成果、专利、基础研究具有较大的优势，各项指标排名均位列前三。江苏较为重视专利申请及基础研究，两项指标均位列全国第一。

表1 各地区技术研究情况

（2）国内基础研究

通过逐年统计和累计统计发现，电动自行车领域的年度发文量自1996年后逐渐增加，2004年以后趋于平稳，年度发文量变化幅度较小（见图2）。

图2 电动自行车领域科技论文产出量

3. 技术演化

表2展现了2014—2018年电动自行车领域的技术演变，揭示该领域的科研脉络和演化规律。红点标出的是该领域较上年度新增的技术热点。

表2 2014—2018年电动自行车技术演变情况

4. 成果转化

如图3所示，电动自行车领域国家及省部级的科技成果中，绝大多数是应用技术，其次是计划项目，基础理论、推广转化项目及软科学仅占极少的一部分。

图3 电动自行车领域国家及省部级科技成果情况

5. 科研实体分析

通过对科技成果、基金、专利、科技论文等的综合分析，本文梳理了和电动自行车技术方向高度相关的企业及企业内部的技术人才（见表3）、科研院所及院所内部技术人才（见表4）、高校及校内技术人才（见表5）、技术专家（见图4）。排名越靠前，该机构及专家与此项技术的相关度越高。

表4 和电动自行车技术方向高度相关的科研院所及技术人才

表5 和电动自行车技术方向高度相关的高校及技术人才

图4 和电动自行车技术方向高度相关的技术专家

6. 政策标准

本文经过梳理，归纳了56条与电动自行车相关的国家及行业标准，涵盖了电动自行车生产、销售、管理等领域，较为全面、科学地规范了行业发展。此外，自1998年起，全国各地共颁布了1 070条电动自行车相关的法律法规，切实保障了电动自行车行业的顺利运转，为广大电动自行车使用者提供了良好法律环境。

7. 电动自行车技术发展趋势

通过上述分析，结合我国国情及电动自行车发展现状，本文总结了以下6条电动自行车技术发展趋势，希望能为企业转型升级、制定战略提供有效参考。

（1）电池技术

传统的铅酸电池由于可能造成二次污染、自身重量大、充电速度慢、使用寿命短而成为电动自行车的致命弱点。目前中国镍氢电池的应用技术已经逐步成熟，锂电池的安全问题一旦解决，也可以得到普及。技术领先的电动自行车生产企业要加大对新型能源的研究，降低新型电池的成本，给电动自行车更强的“生命源”。

（2）充电技术

加强对充电技术的研究，大幅提高充电效能，延长蓄电池使用时间。据有关专家研究，现在市场上损坏的蓄电池有80%是被劣质的充电器充坏的。近年，中国已有高新技术公司开始这方面的研究，把常规充电改为变幅脉冲和数码控制技术，有效控制电池在充电过程中的失水量，保证了充电的均衡性，提高了电池的使用寿命。

（3）新材料技术

高科技含量的复合材料及高强度轻合金材料将更多地应用于电动自行车的制造。在成功应用铝合金材料的同时，采用钛合金、铬钼钢等轻质、高强度材料和碳纤维及其他高分子复合材料。加大电动自行车强度，减轻电动自行车重量。使自行车的性能和制造工艺发生革命性的变化。

（4）电机技术

加强电动自行车电机的研究，开发应用新型能源的高效节能电机，高效补偿电机，进一步提高电动自行车的能源使用效率。

（5）配件技术

加快对国际新技术、新材料的应用，在轮胎、蓄电池和配件生产中采用纳米材料，使电动自行车更轻、更快、行驶得更远。

（6）自动化技术

更广泛地将计算机和微电子技术应用在电动自行车产品设计、模具加工以及生产过程中，不断提高生产自动化程度和完善生产工艺技术。