5月初的中国国际自行车展吸引了超过1000家参展商，本次大会“电动助力自行车”异军突起，许多整车厂都带来了自家的电动助力自行车产品。而本次大量出现的外籍采购客商的目标主要也是“电动助力自行车”，这与欧洲、韩国、东南亚等国家对电动助力自行车旺盛的需求，以及国外厂商们在面对自行车行业整体趋冷，而电动助力自行车良好走势的预期不无关系。
电动助力自行车到底是怎样的东西？它与我们认知中的电动自行车有着什么区别？为何欧洲市场需求旺盛而国内却对其缺少认知？让这篇文章帮你整理一下电动助力自行车的发展历史，技术研发上的难点，以及使用其它替代技术的电助力车型。
首先，要先明确“电动助力自行车”与“电动自行车”之间的本质区别。
电动自行车最早于80年代末90年代初发源于日本，被称作PAS（Power 动力辅助系统），也就是“电动助力自行车”。在日本，电动自行车只允许采用比例助力控制系统，也就是必须是“人力+电力”的混合运行模式，而不允许采取纯电动模式，因此，日本的电动自行车其实就是“电动助力自行车”。
雅马哈是电动助力自行车的发明者
90年代末，电动助力自行车的概念传入中国，但由于科技水平以及生产工艺上的落后，中国企业无法生产Power 动力辅助系统。而如果从日本进口重要零部件成本极高，整车出品后严重超出当时中国的消费水平。因此，中国企业转变思路，在电动助力自行车上使用了各种替代技术，但动力辅助均效果不佳，最终摩托车的“拧把”结构获得成功，这也就是目前我们生活中最常见的“电动车”，可能正是因为使用了“拧把”结构，目前中国的电动自行车已经越来越像摩托车，大多已经取消脚踏，失去了“自行车”的样子。
目前中国广泛流行的“已经失去自行车外观的电动车”
在英文中，电动自行车为“E-Bike”，但这个组合词过于宽泛，经常也会将已经没有了自行车形态的电动车算入其中，因此在日本一直使用PAS这个称呼，而在欧洲很早就将电动助力自行车拎出来称作“”，也就是拥有踏板的带有“Power 动力辅助系统”的自行车。
捷安特 GIANT XTC 0 E使用雅马哈 Power 动力辅助系统
“电动助力自行车（）”与目前国内理解的“电动自行车（E-Bike）”最本质的区别在于，电动助力自行车是为了解决骑行累的问题而出现，所以它依然需要人去蹬脚踏，然后让电力介入使骑行变得省力而轻松。而目前国内大多数所谓的电动自行车（E-Bike）已经取消脚踏的设计，变成了理论上的“电动摩托车（ ）”，单纯使用电力作为动力。
其次，要了解“电动助力自行车（）”的由来。
其实早在百余年前，人们已经开始考虑如何解决自行车在骑行中会造成劳累的问题，在19世纪末20世纪初，出现了带有燃油助力的自行车，当然，后来这种车慢慢没有了脚踏，体型也越来越大，成了摩托车的鼻祖。直到20世纪末，世界上第一款电动助力自行车（）在雅马哈（）诞生，随后松下（）、三洋（SANYO）、普利司通（）、本田（Honda）也推出了采用同类技术的产品。
博世BOSCH的中置Power 动力辅助系统
欧洲作为全球自行车文化的中心，看到日本的发展，随后德国博世（BOSCH）、BLOSE、马牌（）等也跟进推出了相应的PAS（Power 动力辅助系统），推动了电动助力自行车（）在欧洲的普及。由于要让电力与人力达到完美的混动有着很高的技术门槛，因此在日本及欧洲，一般都是与汽车、电池相关的企业在进行“Power 动力辅助系统”技术的研发，其它企业很难进入。
接着，要了解PAS“Power 动力辅助系统”。
对于真正的电动助力自行车（）而言，它是只允许以助力模式运行的，也就必须是“人力+电力”的混合动力输出方式，是没有纯电动模式的。之所以只允许使用助力模式，是因为助力驱动模式有效保证了骑行的安全性和可靠性，并且大大增加了一次充电的续航里程，同时有效避免了整车重量的增加，还起到代步和键身的双重效果，让人们可以在保留骑行体验的同时骑得轻松，并骑得更远。因此，“Power 动力辅助系统”的优劣一直是衡量电动助力自行车（）水平高低的标准，也是各企业间竞争最为激烈的领域。
雅马哈 的Power 动力辅助系统工作示意图
雅马哈（）在研发PAS之初，就使用了以力矩传感器（ ）为核心的多传感器控制系统（力矩传感器（ ），也称为扭矩传感器或转矩传感器），它可以去检测人力的输出力矩，然后调用电力给电机输出力矩来辅助人力，衡量一套动力辅助系统是否足够优秀的标准就是“电力的输出力矩波形是否完美接近人力输出的力矩波形”，然后两个波形的相位尽可能保持一致。人力输出大，电力输出相应提高，人力输出减小，电力输出也相应减少，电力总是按照一定比例随人力的变化而线性的变化，这样才能在骑行时达到最佳的动力辅助，同时最大化的利用好人力与电力，让人骑行变轻松，同时不浪费电力。
一种力矩传感器（ ）示意图
因此，如何提高力矩传感器的检测精度，提高控制系统的反应速度，让电力输出的力矩更线性一直是研发“Power 动力辅助系统”的核心，目前顶级的系统除了使用力矩传感器，还会配合使用速度传感器以及踏频传感器，因此在数学模型以及算法上也就更为复杂。目前高水准的力矩传感器（ ）技术、相应的多传感器数学模型以及算法主要掌握在日本及德国的企业手中，直到最近两年，国内的八方以及轻客才研发出同样水准的技术，并均已通过欧洲的、标准，可以在欧洲市场与BOSCH等公司同台竞技，其中轻客还与松下（）成为战略合作伙伴，联合推动电动助力自行车在中国市场的发展。
博世BOSCH中置 Power 动力辅助系统内部结构
“Power 动力辅助系统”除了力矩传感器外，还需要拥有高性能的电机系统以及高效能的电池系统。目前优秀的电动助力自行车均使用“无刷有齿直流高速电机”并使用FOC正弦波控制器，因为电机的转速越高，电机的体积和重量就可以做得越小，并且电机输出效率也就更高。现在中国普遍流行的电动自行车使用的是低速电机，也就是常见的那种直径比较大，但比较扁的电机，而高速电机一般直径比较小，因此显得比较厚。电动助力自行车的电机安装位置主要分为两种，一种是中置，也就是安装在自行车的五通中轴位置，另外一种则是安装在自行车的轮毂中。90年代初电动助力自行车诞生时，雅马哈（）使用了铅酸电池，但很快就改进使用镍镉电池，而近年来随着锂电池技术的发展，目前中高端的电动助力自行车已经基本都是采用锂电池技术。
在上海展上拍到的轻客 TP01，使用ABS碟刹、后方盲区提醒等汽车技术
另外，近年来随着技术发展，为了进一步提高电动助力自行车的使用体验以及安全性可靠性，已经有越来越多的汽车技术、电子信息技术被应用到电动助力自行车领域，其中比较有代表性的就是轻客在技术上的探索与开发，如后方盲区提醒、ABS碟刹、正时皮带传动、CAN总线等技术。
最后，目前常见的电动助力自行车都有哪些？它们的区别在哪里？在国内的发展如何？
电动助力自行车在日本从最初诞生到现在都是使用以力矩传感器为核心的“Power 动力辅助系统”，并且已经更迭了多代，依然保持全球领先的地位；德国的跟进速度很快，目前在技术上基本可以与日本比肩，当然有不少观点认为德国已经实现了超越；电动助力自行车进入中国之后走上了另一条发展道路，因为基本没有企业去研发核心的“Power 动力辅助系统”，而购买日本德国的系统又过于昂贵，因此在经过了10余年的野蛮生长后，如今中国的城市及乡村大量穿梭着的是大量包裹着塑料装饰件的摩托化外观的电动踏板车，已经成为交通事故多发的顽疾，目前北上广深中，广州深圳已经全面禁止此类车辆上路，而北京也在开始限制。
雅马哈的Power 动力辅助系统已经更迭了多代
目前八方以及轻客属于中国少数可以独立研发Power 动力辅助系统的企业，掌握了核心的力矩传感器技术以及相应的算法，八方的中置电机系统已经获得一定的市场份额。而轻客还另辟蹊径，开发出更为模块化的威履智慧动力系统。更值得注意的是，轻客在互联网大数据的实用化方面取得突破，所开发的系统可以收集用户的骑行数据，进行深度学习，这也就意味着随着个体用户使用时间的增长以及整体用户的增多，轻客的Power 动力辅助系统会变得越来越聪明，助力的提供不再局限于固定的比例提供，而是按照个体用户的使用习惯去匹配，在人机交互上达到新的高度，很好的解决了困扰博世BOSCH、雅马哈等企业多年的低齿比助力不够线性的难题。
轻客的模块化Power 动力辅助系统
虽然属于不怎么受关注的品类，但电动助力自行车在中国也一直有所发展，因为力矩传感器以及相应的系统研发门槛过高，所以不少另辟蹊径的替代技术也因此而诞生，主要在于传感器的替代以及可实现的简化算法，比较有代表性的就是后轴勾爪传感器、扭簧传感器、以及转速传感器，但这些传感器与力矩传感器均有较大差距，所以大多都是用于低端的电动助力自行车，其中后轴勾爪传感器表现较好，扭簧传感器则差强人意，而转速传感器因为体验太差基本只有最低端的产品才会使用。
后轴勾爪传感器其实就是安装在自行车后钩爪的压力传感器，它可以检测压力，与力矩传感器直接测量力矩有不小的差异，性能上有所不如，但已经属于最为接近的技术。
后轴勾爪传感器结构图
不过，由于安装在自行车受力最大的后轮中轴与车架的转接处，因此这种技术最大的缺点就是寿命较短，一般路况下使用一年左右就会报废，而且怕摔。它的技术门槛不高，并且生产成本低廉，所以也有不少品牌使用，比较有代表性的就是BH以及GIANT的低端电动助力自行车产品（BH的中高端产品使用博世BOSCH系统，GIANT的中高端产品使用雅马哈系统）。
BH EVO SNOW 29" PRO使用后轴勾爪传感器（并不便宜）
扭簧传感器是在牙盘中内置霍尔传感器，并使用多根弹簧结构，其实就是将电动自行车的拧把安装到了牙盘中，蹬踏越用力，压缩弹簧也就越多，霍尔传感器也就探测出磁场变化，因而输出更多电力给电机。
但这并不是真实的去测量“力”的大小，而且霍尔传感器本身的精度有限，助力的提供也就会有很明显的延迟现象，在骑行是会有明显的力量冲击感，造成骑行体验比较差，并且不够安全。更因为弹簧结构的加入，曲柄与牙盘之间就会晃动，进一步劣化了骑行体验，因此很少有品牌使用这种传感器。
转速传感器有多种类型，最简单的就是两块儿磁铁，一块儿安装于自行车的五通位置，一块儿安装于曲柄，原理与自行车码表的踏频传感器类似，在骑行过程中每蹬一圈，磁铁就会描过一次，则认为电源打开一次，然后提供助力。因为基本没有技术门槛，所以这种传感器售价仅为几块钱，多年来国内的低端电动助力自行车一直是使用这种技术，一般售价在1000元以内。
某国产品牌“智能自行车”使用的低端转速传感器（图片来源于极果网）
使用低端转速传感器的电动助力自行车因为每次提供助力都是按照固定的功率提供，无法达到线性助力，骑行体验会很差，更为重要的是，因为是通过踏频来判断提供助力，在面对上坡或逆风情况时，因为踏频开始变慢，助力提供就会减少，在需要助力的时候没有助力，而下坡时如果蹬踏过快，则会有安全风险。
总结：电动助力自行车（）是自行车寒冬里的一把火。
经过20年左右发展，电动助力自行车（）在日本已经是较为普及的两轮代步工具，而欧洲市场近年来成猛增势头，仅2015一年，电动助力自行车在荷兰的销售量就飙升了24%，而德国同样有11.5%的销量增长，而产量则达到37%的增长。尤其是近年来欧洲市场自行车销量持续下滑，电动助力自行车的崛起之势也就被更多期待，以德国BOSCH以及日本为首的“Power 动力辅助系统”研发企业已经开始发力布局，最大的传统自行车零配件厂商也推出了相应的系统。
本次中国国际自行车展，来自全球各地的外籍客商将主要目光投向了电动助力自行车。国内的无论是电动车企业亦或是自行车企业纷纷推出了搭载了“Power 动力辅助系统”的电动助力自行车，但基本都是面向外销，不在中国市场销售。只有 GIANT、轻客、BESV等少数企业是针对国内市场，意图推进中国自行车在助力化方向的发展。但可以预见的是，随着中国经济增长，消费能力的增强，以及自主技术的进步，电动助力自行车在中国必将大有可为。