原作者 / Lawrence Ulrich,前《纽约时报》和《底特律自由报》首席汽车评论家。
当美国众议院上周通过《重建更好法案》(Build Back Better Act)时,其中一项鲜为人知的条款被拨大约41亿美元的税收抵免,以进一步刺激一个还未被埃隆·马斯克(Elon Musk)涉足,但已经蓬勃发展的电动车市场。
以电驱动的自行车,也就是人们熟知的电动自行车,已经用惊人的速度从新奇事物变成主流。在新冠疫情期间,对于辛勤工作的送货员(以及他们不耐烦的客户)和那些不想在到达时汗流浃背的通勤者来说,它们是一个福音。
虽然有一些围绕骑自行车「纯洁性」的嘲笑,即电动自行车的骑行者在某种程度上是懒惰的骗子,但电动辅助实际在吸引人们离开沙发,进行健康锻炼。这对于年龄较大或不太习惯骑车的人(它描述了很多人)特别受欢迎,否则他们可能因为令人望而生畏的山丘或者更长的距离,完全避免去骑自行车。
强大的「3级」电动自行车尤其考验纽约这样拥挤城市步行者的恒心,其辅助行驶速度接近30英里/小时,电动自行车现在已经成为未来城市交通讨论的焦点。它们有潜力让街道释放出更多宝贵的空间,成为替代汽车的新选择,以及减少能源消耗和有害排放。
最近,加利福尼亚州通过有影响力的空气资源委员会(Air Resources Board),给电动自行车购买者分配了1000万美元的退税额度,这是针对电动汽车购买者的州或联邦税收减免的小规模版本。各种可能性正在激发酷炫的技术创意,从有顶棚、防雨的货运自行车,到嵌入地面的无线充电器和自动稳定系统,以帮助出行者成为高级骑手。CityQ正在接受一种四轮货物「自行车」的预订单,这款车被吹捧为「有特斯拉感觉的」自行车。
根据市场调查公司NPD Group的数据,2019年-2020年期间,新冠疫情使电动自行车销量增长了145%,超过了传统自行车的两倍。具体的行业销售数字很难确定,但《纽约时报》曾援引过专家的话说,美国人2020年在购买了约 50万辆电动自行车,而插电式混合动力汽车同期的销量约21万辆。
行业分析师预计,电动自行车的采用率将继续上升。一份商业研究公司的报告显示,到2025年,全球电动自行车市场将从去年的325亿美元增长到530亿美元,年复合增长率为9.9%。
即使在自行车饱和的欧洲,2019年电动自行车的销量也增长了23%。德勤(Deloitte)预计,到 2023 年,全球将有3亿辆电动自行车上路。这里面是大量的自行车、电池和骑行者们节省下来的体力。如果你不熟悉电动自行车的速度,或者想试一试电动自行车,下面我们来看一些技术、条款和参与者:
轮上和中置驱动的优劣势
电动自行车背后的技术可以划分成两个易于理解的类别,即使两者之间的选择并不像那样简单。轮毂电机是独立于自行车链条和踏板驱动的封闭系统,被直接集成到车轮中心(前轮或后轮),也有两个主要类型:「有齿轮轮毂电机」内部有用于减速的行星齿轮,允许电机在高转速下高效运行,而自行车车轮以较低速度旋转;「无齿轮轮毂电机」将定子直接连接到自行车车轴,从而减少齿轮这个关键弱点,除了轴承外,再没有活动部件,没有任何磨损。
轮毂电机价格相对低廉,维护成本低,可数以百万计的批量生产。一个人要自己动手的话,花200美元左右就找到一套完整的800-1000W轮毂电机套件,中置驱动系统成本可能要达到其3-5倍。轮毂电机不会给链条或换档器带来额外的应力或磨损,并且和中置驱动系统相比还有另一个优势:如果轮毂电机失灵,仍可以踩踏板回家,反之亦然;如果链条或踏板断裂,可以用电驱动其继续行驶。
缺点是什么?几乎每个轮毂电机都是单一的传动比;适合平地,但不太适合爬山,因为电机无法与中置驱动装置匹配以抵抗重力,甚至在长距离爬坡时可能会过热。轮毂电机还会使自行车感到不平衡和转向困难,就像被推或拉着移动,而不是自己踩着踏板走。因为轮毂电机安装在车轮上,更换轮胎也更加困难。
相反,「中置驱动」自行车的电机位于车架内部和底部支架上的踏板之间,电机动力通过链条传动传递给后轮。与电动汽车一样,这些电机变得更轻、更坚固、更安静、更实惠。通过传统的链条和齿轮座传递动力是其最大的优势,也是并存的缺点。在陡峭的山坡上或从静止状态开始骑行,电机可以通过低挡位、高转速放大扭矩,就像踏板一样。
即使在长距离攀爬时,这种激励器式的力量也会持续不断,主要的缺点要是通过可怜的链条不断传递动力。职业自行车手以小时为单位骑行产生的功率差不多是400W,大多数普通人连这一半都做不到,而电动自行车却可以产生高达750W的持续功率。这就是为什么大多数中置驱动电动自行车都配备升级版链条的原因。如果链条折断,你将无处可去,就像骑老式自行车一样。
从正面来看,新型中置驱动电机明显比轮毂电机更小、更轻。隐藏在车架内,可以让一些电动自行车看起来非常隐蔽,以至于旁观者不知道它是电动的。
目前有速度和扭矩两种类型的传感器,分别通过检测踏板受力或车轮旋转情况,以激活电机提供电动助力。骑手通常可以调整电动辅助的水平,或者只是更用力地踩下踏板,让电机功率也有相应提高。但中置驱动还有另一个优势,真正的扭矩传感器可以检测到施加在踏板曲柄上的力,并平稳拨入电动辅助。轮毂电机通常在车轮上使用一个简单的脚踏频率传感器,会产生不稳定或不可预测的电机加速,尤其是在上坡时。
续航里程与电池布局的问题
这些变量对于电动自行车标注续航是一个大问题:骑手体重、风和轮胎阻力、不同的地势和地形。一些电动自行车公司声称,不用骑行者脚踏助力的行驶里程,可达到80英里甚至100英里,但专业骑手表示,这些数据大部分只能靠下坡来实现。
根据一般经验,一辆采用500-750W电机和480Wh电池的电动自行车,单靠电池的能量最多只能行驶20英里左右,或每英里电耗最多低于25Wh。如果有踩踏板的电助力自行车能走得更远:每英里电耗大约15Wh,或同样容量的480Wh电池最多可支持行驶32英里,预设电动辅助大致为「中等」水平。电动助力的代价是重量,锂电池通常会增加6-8磅的重量到自行车,一旦能量耗尽,这些重量将全部由你的腿来承担。
电池可以安装在后座支架上,方便存放和拆卸,但代价是位置不太理想:太高并且太靠后,也可能影响操控。电池安装在下行管(车座正下方的杆)外面,可以消除这个问题,保持低重量并沿着自行车的主轴。集成在下管内的电池创造了最时尚的外形,使这些电动自行车看起来不那么笨重,更像传统的自行车。
车型等级划分,各地相关法规
在全国倡导组织和行业贸易协会PeopleForBikes的推动下,根据电动自行车的助力类型和推进速度对其进行标准化,有超过30个州采用了「3 级」制度。这三个级别都将电动机的通电功率限制在750W或1hp(英制马力)。
1级电动自行车只能在踩下踏板时产生电动助力,最大辅助速度为20英里/小时。 2级电动自行车也将辅助速度限制为20英里/小时。但是它们增加了一个手动油门,或者是摩托车上的扭转手柄,或者是一个即使不踩踏板也可以驱动电动马达的按钮。 3级自行车是1级自行车的有力替代品。它们也完全由踏板辅助,但最大提升速度为28英里/小时。注意,LeMond(三届环法冠军):这与专业自行车手在平坦地面上长距离保持速度的速度大致相同。
然而,每一个等级可以使用的道路基础设施,各个地方、州或国家的规定仍不统一。作为电动自行车世界的超速者,3级车型通常仅限在机动车道边或自行车专用道行驶,不能出现在自行车道或与行人共享的多用途道路上。
在欧洲,电动山地自行车(eMTB)在非机动车道上大受欢迎。对于美国骑手来说,要注意美国森林服务局、土地管理局和国家公园服务局认为eMTBS与越野车、ATV或其他机动车辆没有什么不同。因此,即使是1级自行车也被禁止进入非机动车道,但宾夕法尼亚州、犹他州和科罗拉多州在内的一些州,对州立公园内的小路做出了例外规定。
自行车、汽车制造商纷纷入场
关于电动自行车的价格范围,便宜的有像1200美元的Aventon 350 Pace 350 Step Through,贵的直到7500美元的Stromer ST3 Sport等「联网」自行车(或更高)。Stromer豪华的「e-commuter」配备强大的后轮毂电机(600W、44N·m)、结实的倍耐力轮胎,以及GPS、远程锁车和解锁、状态读数和无线更新等连接功能。
Giant、Trek、Specialized、Schwinn等自行车界最知名的品牌,大多都乐于接受电动自行车。甚至连宝马这样专注于扩大其移动业务的汽车制造商们,也纷纷加入这场游戏。