▲HYBRIDIZER混世SANN電助力山地車在2023富龍山地車嘉年華比賽中，圖源：富龍
隨著電助力的火爆，自行車市場上出現了從幾千元價位到幾萬元級別的各類電助力車款，國內消費者也開始逐漸接受電助力車型，各類大型賽事也增加了電助力組別的比賽，但是不少人對電助力自行車以及電機系統存在或多或少的誤區。
為了讓大家在選擇電助力自行車時有據可依，我們深入請教了來自電助力驅動系統品牌八方的電機工程師，從整車的幾何設計以及驅動系統的功率、扭矩、踏頻和電池容量等多個方面來解答各位在選車過程中的疑惑。
如何判斷電助力是否合適你--整車幾何設計
圖源：HYBRIDIZER混世
電助力自行車遵循現代自行車的幾何設計理念，以時下大火的長行程全避震電助力山地車為例，目前軟尾山地車在幾何設計上有向著長Reach小頭管角度更長更低趴的趨勢演進，而為了提升整體靈活性和操控性，會使用前29后27.5的Mullet混合輪徑，后下叉長度也會更加接近435mm左右的傳統山地車標準值，在避震結構的設計上，國際一線廠商越來越多開始選擇使用高轉點懸掛系統和鏈條張緊輪設計，從而使后懸架變的更加靈敏和更加有效的處理從路面傳過來的沖擊并且帶來更少的踏板回擊。
圖源：HYBRIDIZER混世
但由于三電系統的增加給設計師帶來了更高難度的挑戰，在車架設計方面，電助力設計的難點在于突破電池以及電機帶來的重量、空間等方面的物理限制。比如電機、電池位置的設計、車架強度的加固、車架孔位及線纜的排布、儲物空間的預留、避震位置可能出現的干涉問題等等，優秀的車架設計會將如此繁雜的問題綜合研究并給出最優解決方案。近幾年國產電助力原創設計中出現越來越多的佼佼者，在車架幾何和避震結構上做出了諸多創新性設計，在輪徑搭配、五通高度以及可拓展性等方面給予用戶更多的自主可調節性。
電助力系統的增加帶來顯著的變化就是整車重量的增加，如何有效減重也是中高端電助力山地車急需解決的重要議題，輕量化也一直是電助力不斷更新迭代的重要變革方向。
同等條件下，更輕的重量帶來更少的電量消耗、更長的續航、更輕松的爬坡體驗、更強勁的動能輸出、更好的操控以及更接近原生自行車人車合一的騎行感受。
電機系統三大件中電池、電機重量占比最高，如果能有效減少這兩部分的重量，輕量化成效就會立竿見影。電機的主要部分有定轉子、減速器組件、控制模塊、軸心、外殼等組成，電池則是由電芯、BMS管理系統、外殼等部分組成，在不犧牲電機性能和不縮減電池容量的前提下，想在這兩塊兒扣下點兒重量難度相當大。
除了輕量化的結構設計，驅動系統的性能水平也是備受關注的問題，下文將圍繞功率、扭矩、踏頻和電池容量等角度展開分析，為大家在選車時提供更多的判斷依據。
如何判斷電助力驅動系統的性能——功率
首先，讓我們來了解一下電助力自行車的工作原理：與國內傳統電動車不同的是，當騎行者開始踩踏自行車時，電助力系統便會通過力矩傳感器感知到，并控制智能算法來啟動電機，電機通過齒輪驅動再經由減速器組件降速后匹配人的踏頻帶動車輪轉動，從而為騎行者提供自然穩定的輔助動力。
▲騎行者通過踩踏自行車從而獲得電機助力
▲相比上一代八方M500，M510在相同踏頻下最大輸出功率更高，動力更強
評判一個電機的性能通常會參考額定功率和峰值功率兩大參數。額定功率是電機在正常運行條件下持續輸出的功率，代表了電機的穩定工作能力，而峰值功率則表示電機在瞬間或短暫負載要求增加時的最大功率輸出，具有臨時性和瞬時性。
▲八方M510中置電助力系統能夠在峰值功率區間保持15分鐘以上的輸出，圖源：HYBRIDIZER混世
電機高功率輸出持續時間和電機功率密度、散熱設計等等都有關系，提升持續時間是非常復雜的工程。據八方工程師介紹，為了打造全球首屈一指的山地車中置系統，八方M510通過更換鎂質外殼提升電機散熱性能，加以升級后的拼塊式定轉子和自主研發的控制單元，能夠在峰值功率區間保持15分鐘以上的輸出，為騎行提供長久高能的動力輸出，這款產品已成為國內外電助力山地車玩家的熱門選擇。
▲為電助力山地車競賽而生的M510中置驅動系統，圖源：巖羊動力，攝影：嘉軒
如何判斷電助力驅動系統的性能——扭矩
▲八方M510電機爆炸模型，重量2.9kg，額定功率250W，最大扭矩95N.m
除了功率之外，電機的性能還受到轉速、扭矩、效率以及設計和制造質量等多個因素的影響。
扭矩是指電機在運轉時產生的旋轉力矩，和功率一樣，是評判電機性能的重要參數，直接影響到電機的運行效率。用通俗的語言來說的話：更大的扭矩代表著勁兒更大，爬坡時感覺動力更足，可負載的能力更強。扭矩=9.55系數*輸出功率(w) /輸出轉速(rpm/min)，從這個公式我們就可以推斷出，扭矩和輸出功率以及輸出轉速有密不可分的關系。
目前市面上根據不同騎行場景需求，各家不同類型電機系統所標注的最大扭矩存在著巨大差異。最大扭矩通常是一個結合研發、銷售、市場等多方需求而制定的綜合數值，并非是電機“有勁”的唯一標準，但有些電機廠商為了迎合市場追求大扭矩的心態，對外以機臺測功機測試的“堵轉扭矩”為最大扭矩，然而理論測試數據的最大堵轉扭矩不等于實際騎行的可用扭矩，造成空有數據而實際騎乘效果要弱得多的“虛假宣傳”。
▲八方M820電機，僅有2.3kg的重量，能提供250W的額定功率，以及75N.m的最大扭矩
在參照各大國際品牌的最大扭矩邏輯后，我們發現他們的最大扭矩值不會直接采用實驗數值，往往比測功機的“堵轉扭矩”小一些，而這種方式也更具備實際參考意義。以八方M820為例，這款產品的最大扭矩是75N.m，但在測功機的測試環境下，最大堵轉扭矩可達112N.m。
所以說單純看紙面數據是很難判定這款電機是否真的強勁，除了證明電機在機臺上轉的更猛以外沒有太大的實際意義。
如何判斷電助力驅動系統的性能——踏頻
當我們在騎普通自行車全靠大腿輸出時，所有“騎行老鳥”都會提醒你注意踏頻、保持穩定輸出，電助力同樣如此。
電助力是人力踩踏+電機輔助的混合動力，高度依賴精準的力矩傳感器和內部算法來實時調整電機輸出的大小，而力矩傳感器的信息采集來源于每一腳踩踏所輸出的力量。
▲相比上一代八方M500，M510在60-90rpm的平均踏頻段內扭矩更高，動力更強
前面我們了解到功率、扭矩都和轉速息息相關，轉換到人力輸出的部分就是踏頻，維持合理區間內的平穩踏頻可以大幅提升電機效能，帶來更高效的助力。普通騎行愛好者的穩定踏頻一般維持在60-90rpm之間，職業運動員的會遠遠高于常人，甚至在100rpm以上。
▲能否在高踏頻狀態下持續輸出動力是選擇一輛電助力山地車的重要標準
保持穩定踏頻會提高電機運作效率，像八方M510電機將最大踏頻拓展至120rpm，在需要高踏頻踩踏持續輸出下依然能保持動力的平順性，在高速騎行或攀爬坡道時保持較高的速度和動力輸出，帶來極致的騎行體驗。
如何判斷電助力驅動系統的性能——電池容量
一般意義上我們所指的電池容量有兩種表示方式：一種為額定電壓下的電池容量以Ah為單位，比如36v 10Ah。另一種則是考慮到放電曲線電壓變化的因素，標注的是額定電壓X電池容量的電池能量，以Wh為單位，比如630Wh，720Wh等等， 以電池能量（Wh）的表示方式理論上更加準確、更全面。
電池容量決定了電助力的續航能力，在額定電壓、功率相同的情況下，越大的電池容量代表越長里程和越持久的續航，但容量過大的電池在增加巨大成本的同時又會不可避免的增加整車重量。
簡單粗暴增大容量提高電池容量密度提升續航里程不是緩解補能焦慮的唯一手段，明確使用場景，使用快速充電技術等同樣是有效的補能方案。
▲504Wh電池，續航可超100公里
目前電助力會根據不同車型的使用場景和用途來選擇合適容量的電池，例如長途旅行、貨運車、雪地車等對續航有要求且車身結構有大量冗余空間的車型會配備超大容量電池；而高端運動型山地車、公路車對整車重量非常敏感，則會嚴格控制電池容量的大小，一般來說標配720~750Wh電池已經屬于全避震軟尾中的高容量水平了。
在車身主體電池容量無法增加的情況下，目前各大整車廠商的通用做法是選用配套的增程式外掛電池（多以水壺電池形式為主）來及時補能，給車手更多選擇，從而有效緩解續航焦慮。
所以總體而言，優秀的電助力系統應該具備高品質材料和精工制造能力、高效易用可控的輔助動力、安全智能可靠的智能算法，是綜合實力和實際騎乘體驗的大比拼，雖然較高的功率、踏頻和扭矩通常意味著更高的騎行速度和更好的動力輸出，但電機的性能應該綜合評估，例如能否在全踏頻段均可保持強大的功率輸出，是否能具備快速的電機響應速度，在最大支持踏頻和低速情況下電機的靈敏度狀態等，這些因素都將影響電助力系統在各種山地路況中的表現能力。
隨著eBike在國內的不斷發展，未來10年，電助力都將是整個自行車市場發展的主導力量，我們也期待見證越來越多電助力自行車走進我們的日常生活，有更多的人對電助力系統有更加深入正確的認知。
