电助力自行车齿轮传动与选材
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电动助力自行车到底是怎样的一种自行车？它与我们认知中的电动车有着什么区别？为何欧洲市场需求旺盛而国内也就是最近几年才逐渐受到大家的一些关注？今天小维和大家一起来你聊一下电动助力自行车的发展历史，技术研发上的难点，以及核心部件的材料应用。
首先，我们要先明确“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 Assist System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”。
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 Assist System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。
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“Pedelec”，也就是拥有踏板的带有“Power Assist System动力辅助系统”的自行车。
捷安特 GIANT XTC 0 E使用雅马哈YAMAHA Power Assist System动力辅助系统
“电动助力自行车（Pedelec）”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（Electric Motorcycle）”，单纯使用电力作为动力。
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（Pedelec）在雅马哈（YAMAHA）诞生，随后松下（Panasonic）、三洋（SANYO）、普利司通、本田（Honda）也推出了采用同类技术的产品。
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（Continental）等也跟进推出了相应的PAS（Power Assist System动力辅助系统），推动了电动助力自行车（Pedelec）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 Assist System动力辅助系统”技术的研发，其它企业很难进入。
对于真正的电动助力自行车（Pedelec）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 Assist System动力辅助系统”的优劣一直是衡量电动助力自行车（Pedelec）水平高低的标准，也是各企业间竞争最为激烈的领域。
电动助力车（Pedelec）领域最前沿的技术是“力矩传感器”，它是自行车电动助力系统理解骑行者意图的核心。高端的电助力自行车均使用目前最具科技含量的“双边力矩传感器”，这种传感器技术长期被德国BOSCH及日本YAMAHA等几家跨国公司垄断，搭载这种传感器的车辆售价一般在2000欧元以上，这也是电助力自行车在中国无法打开市场的一大原因。在自行车创业团队中，国内有品牌独立研发出了以力矩传感器为核心的智慧动力系统，使城市电助力车的整车价格在4000元以下，这个价格有望使这类车在国内得到更多的应用。
在中低端电助力车产品中，则广泛使用“单边力矩传感器”（只能感知单只脚踏的力量大小，无法真实理解骑行者力量需求），这也是目前大多数国产电助力车使用的技术，骑行体验与高端车型有较大差距。在低端电助力车领域，还有一种使用 “后轴勾爪传感器”的产品，因为没有技术门槛实现成本低而被广泛采用，在实际使用中效果欠佳，因此基本只用在低端车款上。
面对市面上五花八门的电助力自行车，大家最关心的问题莫过于电机是否靠谱。今天小维就和大家一起梳理一下市面上常见的电助力自行车的电机类型以及他们之间的区别。
什么是中置电机？
前面我们有提到高端的山地电助力自行车为了取得更好的运动性能表现，通常会采用中置电机的方案。中置电机顾名思义就是安置在车架中部（牙盘处）的电机。而根据安装方式，中置电机又分为车架整合一体式和外挂式两种。如果按照电机的结构和外形，又可分为同轴中置电机和平行轴中置电机。
中置电机的优势在于能够尽量保持整车的前后重量平衡，并且不会影响避震器动作，电机所承受的路面冲击也更小，超高的整合度可以减少不必要的线管外露，因此在越野操控性、稳定性、通过性等方面要优于搭配轮毂电机的车款。同时玩家还可以自由选配轮组和变速器，花鼓的日常拆装保养也更为简单。
当然，这里并不是说中置电机一定就会比轮毂电机出色，任何品牌产品都有等级高低之分，对比时也要综合性能、售价、用途等多个维度，大家在挑选时需理性看待。事实上，中置电机也并非完美无缺，由于驱动力需要通过齿盘和链条来传递给后轮，因此与轮毂电机相比，它会加剧齿盘和链条的磨损，并且在变速时踩踏需要稍微温柔一点才能避免链条与飞轮发出的咯嘣声。
什么是轮毂电机？
轮毂电机顾名思义就是将电机马达整合在花鼓内部，通电后电机将电能转化为机械能，从而带动车轮旋转，驱动车辆前进。
通常设计师都会将轮毂电机安装在后轮，尤其是运动车型，因为相比于前叉，后三角在结构强度上要更加稳定可靠，力矩踏频信号的传递和走线也会更方便（前提是你想买的是电助力自行车而不是电驴）。市面上还有一些玲珑小巧的小轮径城市车为了兼顾内变速花鼓和车辆的整体外形，选用前轮毂方案也是ok的。一些品牌为了追求更强大的动力，给前后轮都装上了电机，额定功率甚至高达1000W，这种类型产品已经要被归入电摩的行列了。
轮毂电机凭借成熟的设计方案和相对低廉的价格、占据了电助力自行车的大半壁江山。但由于电机是整合在车轮上，因此会打破整车的前后重量平衡，同时在山地越野时受颠簸冲击影响大；对于全避震车型，后轮毂电机还会增加簧下质量，后避震需要应对更大的惯性冲击，因此大品牌的运动车款通常都会选用中置电机。
在有些齿轮传动的应用场景，传统的塑胶齿轮材料有时会碰到这类问题，比如：
在有限的齿轮传动空间，齿轮模数已无法再做大的情况下，塑胶齿轮需要承载更高的扭力，同时因为电机的连续运转产生温度升高，塑胶齿轮在温升和连续重负载的情况下需要具备高扭力和优异的抵抗扭力下降的能力，一般传统的做法是在耐磨塑料里加入玻璃纤维，但我们知道，玻璃纤维会减弱韧性、耐磨性和耐疲劳寿命，如何解决这个问题？
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