倍力型自行車

簡稱“倍力車 ”，英文名“Pedelec”，源自于英文詞組“Pedal electric cycle”，是一種新型的二輪交通工具。在許多歐洲國家，倍力車是一種在法律層面上有別于傳統自行車和電動車的車輛，並且有自己的專用道路。

倍力車是一種由小型的電動馬達輔助騎行者踩踏的自行車，它是一種低功率的電動自行車。然而，與其他類型的電動自行車不同的是，在很多國家，倍力車被道路管理局認定爲傳統的自行車而非電動助力車。當騎行者停止踩踏或者到達一定速度（通常是25km/h）時，倍力車裏的電子控制器就會切斷提供給發動機的電力。倍力車有助于在山區或者強逆風狀態下行駛的人。倍力車可以是任何類型的自行車，但是倍力城市自行車卻很常見。普通的傳統自行車增加一些必要的零件，如馬達、電池等，就可以轉化爲倍力車。

很多地方的法律將倍力車稱爲自行車而非輕便摩托車或摩托車。像S-Pedelecs（高性能倍力車）和能量需求電動自行車之類的無論騎行者是否踩踏都由發動機助力的其他類型的電動自行車，經常被稱爲輕便摩托車甚至是摩托車，並且騎行者必須滿足適用于這些車輛用戶的條件，如經許可、佩戴頭盔、車輛登記等。

優點及缺點/倍力型自行車

相較于傳統自行車，倍力車有很多優點：

閃電電助力自行車

流動性：生活在山區的人可以騎倍力車而不是被迫使用像汽車、摩托車那樣的全電動交通工具。這對那些不再像年輕時那樣具有登山所需的劇烈運動能力的老年人來說尤其有用。

速度：騎行者在使用同等力量的情況下達到的平均速度更高，因此可以更快到達目的地。

省力：騎行者可以用更少的力達到相同的速度。這就意味著騎行者可以少流汗（特別是在爬坡時），因此著工作服騎自行車上下班就會減少很多麻煩，也就是說他們無需在准備工作前更換衣服或淋浴。

騎行範圍：因爲騎行者疲勞感降低，並且平均速度更高，所以可以到達更遠的距離。

倍力車最主要的缺點就是其本身的采購成本，它的售價比同類型的傳統自行車明顯要高很多：它在德國的平均售價在1500至2000歐元。[1] 另外一個附加費用是發電機：充電費用以及電池的更換費用，加在一起每100km僅花費0.2至0.4歐元。

曆史/倍力型自行車

1989年，Dolphin 電動自行車的創始人Michael Kutter設計並生産了第一輛倍力車原型。[2] 瑞士公司Velocity在1992年以Dolphin爲名生産了第一輛可以投入市場的同類模型。

1994年，雅馬哈以“助力”爲名大量生産。

1995年，第一輛Flyer由瑞士初創公司BKTech AG通過電子商務投入市場。[3]

1999年，術語倍力車在Susanne Brüsch的論文中被首次使用。[4]

倍力車的市場滲透/倍力型自行車 編輯

目前市場上比較著名的幾大倍力車品牌有：Keola、Smart、Sparta、Stella、Stromer、Specialized、Gazelle、Ontro等。

Keola城市電助力自行車

倍力車圖冊

歐洲

2011年，整個歐洲銷售了90萬至124萬輛倍力車，比2010年增長了29%。預計在2015年，歐洲將有300萬輛電動自行車出售，其中大部分是倍力車。[5]

德國

2012年德國的馬路上有大約60萬輛倍力車，增長已蔚爲壯觀：一年前，有31-34萬輛倍力車在德國出售，這比2010年增長了55%。[6] 事實上，從2008年起，倍力車在德國的銷售量以每年超過30%的增長率增長。相比之下，據德國自行車協會提供的數據看，2011年德國傳統自行車有大約7000萬的銷售量。

倍力車圖冊

德國95%的電動自行車實際上都是倍力車。

2013年，德國動力俱樂部對大量的倍力車做了測試，其中70%的倍力車由于安全性和耐久性效果不好未通過測試。

其他地區

歐洲的倍力車和電動自行車的銷量僅次于中國。據國家統計局統計，行駛在中國道路上的電動自行車超過1億輛。中國工廠電動自行車的年産量已經從1998年的5800輛增長到2011年的3300萬輛。

倍力車在世界範圍內的法律地位/倍力型自行車

在每一個國家或司法管轄區的法律上歸爲自行車而非輕便摩托車或摩托車對倍力車意義重大。如果倍力車被歸爲輕便摩托車或者摩托車，就會産生以下影響：不能行駛在自行車道上；需要車輛登記；騎行者需佩戴摩托車頭盔；購買車輛保險。

這意味著在法律上區分倍力車和其他電動自行車（包括S-Pedelecs）是很重要的，因爲它們很可能1）有超過250w的發動機，2）在發動機完全停止供電前，車速可能會高于25km/h，3）僅使用電機，即不使用腳蹬的情況下也可以行駛。如果以上三種情況中的任一種成爲可能，那麽這種自行車在法律上就更可能被歸爲輕便摩托車或摩托車而非自行車。

歐洲

奧地利

奧地利法律對兩種電動自行車做了以下區分：

根據1967年機動車法，電動自行車是增加了電力驅動裝備的自行車（因此混合驅動符合倍力車的定義）；

奔馳Smart巴博斯改裝版

ONTRO傲創高速電助力自行車

一種電力驅動交通工具（只有電力驅動）。

與摩托車不同，機動車法允許電動自行車（無論是混合動力還是僅電力驅動）作爲自行車，旨在方便交通。

1.最大功率不超過600w並且

2.速度不超過25km/h

在奧地利法律規定下，不超過以上提供的標准的電動自行車或倍力車不需要許可或車輛登記。與普通自行車一樣，電動自行車也要遵守自行車條例的規定，強制使用自行車道，並且在市場上受産品責任規定的限制。

在奧地利，S-Pedelecs（助力踩踏速度達45km/h）並不被歸爲自行車。法律上以這類車是否像摩托車那樣點火發動爲依據，決定他們是否可以注冊爲機動車（2010年10月起）。

瑞士

真正的倍力車就是自行車。

然而，任何電力輔助僅來自轉動車輪而非踏板運動的倍力車，都需要有一個摩托車或小型摩托車的車牌、有效的駕駛執照和保險。

考慮到電力輔助會在速度到達25km/h時停止，騎行者無需佩戴摩托車頭盔，但是，僅靠踩踏時也不能超過該速度。比如Specialized Turbo，因其沒有25km/h的速度限制而被認定爲小型摩托車，自2007年起，除了車牌（黃色，帶有黑色字母）、駕駛執照和保險之外，騎行者必須全程佩戴摩托車頭盔。

奇怪的是，自行車道上有很多未經登記的電動自行車和倍力車。此外，許多用戶知道怎樣通過簡單的方法調整他們的倍力車克服踏板傳感器，使得他們的倍力車未經進一步登記而違法。

亞洲

香港

倍力車和其他任何電力輔助的車都是違法的，初犯者罰款並監禁3個月，屢犯者達6個月。[7]

新加坡

在滿足佩戴頭盔、發動機輸出限制在200w以下、速度達到25km/h發動機停止這三個條件時，倍力車是被允許的。

澳大利亞

2012年5月30日，澳大利亞參照EN15194標准和歐洲的倍力車模型，增加了新的電動自行車種類。這意味著自行車可以有一個額定功率爲250w的發動機，但是僅能通過踩踏使其開始工作，並且在速度超過25km/h時停止工作。2012年9月18日，維多利亞州成爲第一個修改當地道路法適應新規定的地區。[8]

技術因素/倍力型自行車

零部件

倍力車與傳統自行車不同的地方在于倍力車配備了額外的電機，一塊電池，一個用于電機與腳踏曲柄協調的電力控制系統。 大多數的車型都配備了電池充電等級的顯示和電機功率調節的功能，可用于連續的以及分段式的電力支持。

基本動力系統

倍力車基本架構圖冊

電池

除了電機之外，電池是倍力型自行車上一個非常重要的技術。 它通常采用可充電的鎳氫電池（NiMH-Ni）或者锂電池（Lithium-ion）爲電池材料。 電池的容量大多在24伏特（V）或36伏特（V）24安時（Ah）到15安時（Ah）48伏特（V）之間。總能量可達800瓦時（Wh），但大多數的電池容量保持在400瓦時（Wh）左右。（2013） 在理想的狀態下，鎳镉電池（NiCd）經過了一千次的電池循環次數後可以保持原有的85%的電池容量，這也說明了電池進入了衰減。鎳氫電池（NiMH）大約可以循環400至800次。 根據不同的品牌和生産工藝，高倍率動力锂電池大約可以循環600至2000次。充電時間上，根據電池的不同，大約在2至9小時之間。電池的持久性要根據很多其他因素來判斷。由于傳統鉛酸電池（lead-acid）在放電過程中功率是明顯衰減的，所以使用一段時間後電機的最大功率是無法達到的。如今歐洲市場上很多廠家選用了重量非常輕的，同時價格也非常昂貴的锂電池作爲動力來源；僅僅一塊中等容量的電池就可以讓倍力車在混合動力模式下續航超過100公裏。锂電池耐寒性能較差，它不應該在冰凍的環境下進行充電。從安全角度去考慮，電池的化學成分和電芯質量顯得尤爲重要，特別要注意短路和過度充電的問題。磷酸鐵锂電池（Lifepo4 AKA LFP），是一個例外，這種電池特別的安全並且無毒。

選擇和評價一個倍力車電池優劣的時候，不僅要考慮電池的容量，還要考慮電池的循環次數、記憶效應、充電時間、重量、安全性以及環保因素。

選用鎳镉電池（NiCd）的廠家在産品出廠時一般會配備一個AC交流適配器，用于在電池真正開始充電使用之前將其完全的放電，這樣做有助于減少電池的記憶效應。鎳氫電池（NiMH）的記憶效應相對小得多。锂電池完全不存在記憶效應的影響。

目前磷酸鐵锂電池（Lifepo4 AKA LFP）相比普通锂電池有著更長的電池壽命。它可以明顯的減少産品的使用成本。目前（2013），磷酸鐵锂電池還沒有完全的標配在倍力型自行車上，但是其中有一些廠家，（例如Beyond Oil, Keola,Voyage），已經將其作爲電池組件的標配。

電機控制

用于啓動和控制電機的方式，有如下幾種可能性：

* 通過測量施加在踏板、曲柄或者與齒盤相連接的鏈條上的壓力或者扭力

* 通過測量曲柄或者某些其他部件的旋轉速度或者阈值

* 通過同時測量力和速度

* 通過測量加速度或者後拖車牽引杠上的受力

* 通過測量混合發電裝置上的點能量

另外，速度是通過檢測車輪轉動得到的，具體的說，舉個例子，將電機驅動至25公裏每小時時切斷供電。

這些測量參數可以進一步通過電子或機械的方式進行處理，可以用于電機的起停控制或者成爲電機持續供電控制的方式。

供電量是根據傳感器數據（受力傳感器、曲柄轉速傳感器、車速傳感器）以及倍力車控制器給出的動力等級協調計算給出的。這裏提到的控制器動力等級是指電機動力與人力混合驅動時的不同比例，這個比例一般指相對于人力在平地騎行時5%至400%的能量。

當電機在頻繁高負荷運轉時，特別是上坡騎行時，電機會明顯的發熱；一些電機帶有溫度傳感器，當電機溫度達到一個特定值時，電子系統會減少電機的供電以便降低電機溫度。

動力控制

配備了受力傳感器的倍力車，電機可以自動的匹配一定比例的能量。在很多車型上，這些比例會被分成多個等級。也有很多車型上，這些等級設置是由商家在出廠時已經設定好的。

圈速檢測

配備了圈速傳感器的倍力車，可以通過用戶自己設置的比例驅動車輛。在一些車輛上，圈速傳感器也可以將車輛的控制與壓力傳感器控制的車輛達到相似的水平。

電機的種類

一般來說，倍力車選用直流電機，通常是無換向器的有刷碟式電機，適合直接驅動和匹配變速箱。近幾年有一些新的技術被一些高級的倍力型自行車品牌采用。無刷直流電機是一種通過將直流電電子換向的永磁無刷電機，它解決了有刷電機碳刷返修率高的問題，同時通過對繞組以及磁片對數的調校大幅提高了電力驅動效率以及降低電機發熱。

無論是有刷電機還是無刷電機他們都也已在刹車時將車輛動能進行回收，特別是在下坡過程中尤爲明顯。

電機的位置

電機的位置對倍力車整體的操控有著較大的影響，一下是幾種成功的方式：

* 電機安裝在前輪軸心部位

* 電機安裝在後輪軸心部位

* 電機安裝在車架五通部位

裏程

一般來說倍力車支持的裏程數在7公裏至70公裏之間。在一個中等的功率下可以騎行20-50公裏不等。在一些型號上，通過在一個像旅行袋樣式的電池包內安裝兩個可切換電池組供電，可以在中等功率下支持100公裏的騎行距離。隨著锂電池技術的進步，動力型锂電池可以有更高的電池容量和放電倍率，目前在歐洲的一些高端型號産品上，倍力車的續航可以達到100至150公裏。

通常所指的電池容量一般有250瓦時的容量，（36V,7A）（1.9-5.1Kg）。[9] 電力在轉化爲電機機械能的過程中會由于一些電機發熱産生的能量損失。通常來說，這樣的能量損失在25%左右，具體要看電機和電力系統的整體能效來判斷。因此，一個70公斤（100公斤的~騎電動助力車的總質量）可以計算去約5.6公裏，在10%級在25公裏/小時的電池供電（假設額葉面積= 0.4平方米，阻力系數爲0.7，高度爲100m，風速爲10公裏/小時，滾動阻力系數= 0.007）。[10][11] 根據騎手的援助（這是電動車需要），一個更大比例的範圍是可能的。

安全性

安全問題在平地上並不是一個關注的焦點，但在山區更爲受到關注。丘陵地區提供不斷變化的條件，這構成了可能遇到更多的危急情況，從而更多的事故可能發生。汽車可能需要比超過普通自行車更高的速度超越電動助力車，這可能對騎自行車的人和司機雙方造成更多的嚴重後果。對于司機來說，可能很難計算騎行者的騎行速度有多快。另外，一個高級城市電動車的速度可能比以前快多了。危險的情況也可能出現在出口和路口。爲了說明這種危急情況下的後果，德國保險公司事故研究（UDV）進行了研究項目和道路試驗，性能試驗和電動助力車碰撞測試。[12]

另一方面，許多電動車（電單車）用戶報告說，他們發現，他們可以乘坐更多的防守與輔助電力驅動輔助他們；這是因爲他們願意刹車減速可以很容易重新達到正常速度加快。對2012年上半年發生的6186件包括自行車在內的巴伐利亞事故統計，其中76件（即1.2%）是電動自行車。

S-Pedelecs的使用涉及的額外風險。他們不僅實現了較高的平均速度，更實現了更高的最高速度（通常爲45公裏/小時），也可以期待更高的年裏程。

附圖

參考資料

• [1]^Zweirad-Industrie-Verband (ZIV)：Die angegebene Spanne des durchschnittlichen Verkaufspreises schließt auch die vernachlässigbar wenigen ausschließlich elektrisch angetriebenen Räder mit ein引用日期：2016-01-13

• [2]^dolphin-ebike.ch：Meilensteine des Dolphin e-Bikes (Milestones of Dolphin e-bikes)引用日期：2016-01-13

• [3]^Fachhochschule Nordwestschweiz：BKTech AG引用日期：2016-01-13

• [4]^http://extraenergy.org/main.php?language=de&category=&subcateg=&id=22：Pedelecs: Fahrzeuge der Zukunft (Pedelecs: Vehicles of the future)引用日期：2016-01-13

• [5]^BIKE europe：Bike Europe – EU-2010: E-bikes Rising Star in All Major Markets引用日期：2016-01-13

• [6]^ExtraEnergy：Go Pedelec! Handbuch mit wertvollen Praxistipps引用日期：2016-01-13

• [7]^news.gov：Press Releases引用日期：2016-01-13

• [8]^vicroads：Power assisted bicycles引用日期：2016-01-13

• [9]^ExtraEnergy：Alle Ergebnisse des Pedelec und E-Bike Tests引用日期：2016-01-13

• [10]^Electric Bicycle Guide：Hill Climbing (and going downhill)引用日期：2016-01-13

• [11]^Electric Bicycle Guide：Electric Bicycle Calculators引用日期：2016-01-13

• [12]^Neumünster：Elektrofahrräder – Umweltschonend aber gefährlich?