自行車輕量化仍是行業(yè)趨勢。隨著3D打印技術(shù)和添加劑技術(shù)的進(jìn)步，鈦合金材料和鎂合金材料將在自行車減重中得到更廣泛的應(yīng)用。新材料的嘗試主要是基于提高性能。

由于需求和價格的優(yōu)勢，鎂合金的大規(guī)模推廣仍需要原材料價格的下降。電動助力自行車有著廣闊的市場。未來自行車技術(shù)的迭代將集中在電動助力自行車場景，對鎂合金的需求將進(jìn)一步加強。

 

電動自行車的發(fā)展

事實上，電動助力自行車的歷史可以追溯到19世紀(jì)90年代。1895年，Ogden Bolton Jr.申請了第一輛電池驅(qū)動自行車的專利，該自行車的直流輪轂電機在后輪上裝有6極電刷換向器。這輛電動自行車有一個10伏的電池，可以產(chǎn)生100安培的電流，但它太笨重了，幾乎無法騎行。
隨著電池和電機工藝的成型，真正的電動助力自行車誕生了。1989年，雅馬哈制造了最早的原型之一，看起來與現(xiàn)代電動自行車非常相似。

 

 

電動助力車的功率控制和扭矩傳感器是在20世紀(jì)90年代開發(fā)的。1992年，Vector Service Limited推出了第一款電動助力自行車Zike，其特點是車架內(nèi)置鎳鉻電池和850克磁鐵電機。然而，銷售額非常低，原因尚不清楚，可能是由于生產(chǎn)成本高。

1993年，雅馬哈發(fā)明了第一個踏板輔助系統(tǒng)。與此同時，美國汽車偶像Lee Iacocca于1997年創(chuàng)立了EV Global motors。EV Global生產(chǎn)一種名為電動自行車SX的電動助力自行車，這是最早用于推廣電動助力的概念之一。雖然當(dāng)時笨重的電動助力自行車使用鉛酸電池，但較新型號的自行車使用金屬氫化物鎳、鎘鎳和鋰離子電池。鋰離子電池的應(yīng)用是電動自行車技術(shù)最重要的突破之一。更高的能量密度大大提高了易用性。

自行車材料分析

鋼架

鋼架結(jié)構(gòu)承載能力強，價格優(yōu)勢明顯，因此在一些旅行車上仍有廣泛應(yīng)用。鋼架的高強度和剛度使其能夠承受更大的重量，適合長途旅行和攜帶大型物品。此外，鋼架相對便宜，是一種價格合理的選擇。鋼框架使用的主要材料是4130鉻鉬鋼和雷諾鋼。

鋁合金

鋁合金各方面性能相對均衡，價格相對較低，因此在日常使用中非常常見。鋁合金車架具有良好的輕質(zhì)性能，使自行車更靈活，更易于操縱。然而，鋁合金具有較弱的剛度和強度以及相對較短的使用壽命，因此它們可能不適合在需要更高承載能力和耐用性的情況下使用。鋁合金框架主要采用6000系列和7000系列鋁材料。

 

 

碳纖維

碳纖維是目前高端公路和山地自行車的主流車架材料。它具有重量輕、減震性能好、強度高的特點。碳纖維車架的輕質(zhì)設(shè)計使自行車更靈活、更快，是競技騎行的理想選擇。然而，碳纖維結(jié)構(gòu)在受到側(cè)向力時容易斷裂，這仍然是一個有待解決的技術(shù)問題。碳纖維車架的制造工藝非常復(fù)雜，價格高昂，因此成為高端自行車的首選材料。
目前主流的頂級框架通常使用T700或T800等材料作為框架主體，而T1000主要用于提高底部支架和鏈撐等關(guān)鍵剛性部件，以獲得最大效益。

鈦合金

鈦合金是一種僅次于碳纖維的輕質(zhì)材料，在材料中具有優(yōu)異的強度和耐腐蝕性，略低于鋼的強度。鈦合金車架的疲勞壽命是普通鋼車架和鋁車架的五倍，這意味著自行車的使用壽命將延長。鈦合金車架的輕量化設(shè)計使自行車更輕、更靈活，是追求高性能的自行車愛好者的理想選擇。然而，由于制造工藝和焊接技術(shù)的復(fù)雜性，鈦合金車架的價格和成本都很高，因此鈦合金車架只在高端自行車市場上選擇。
目前主流的鈦合金框架主要有兩種，即6-4鈦合金和3-2.5鈦合金。

鎂合金

鎂合金在自行車界有著獨特的地位。它是一種新興材料，自20世紀(jì)80年代以來就引起了人類的關(guān)注和探索。Cannondale和Pinarello等著名自行車制造商也加入了鎂合金自行車制造熱潮。然而，盡管皮納雷洛和梅里達(dá)試制的鎂合金自行車在環(huán)法自行車賽上取得了非凡的成績，但由于制造技術(shù)的困難和成品的質(zhì)量問題，它們未能成功商業(yè)化，導(dǎo)致鎂合金車架被棄用。
對比碳纖維，我們會發(fā)現(xiàn)碳纖維生產(chǎn)過程中有很多手動部件，它不像鎂合金那樣適合大規(guī)模生產(chǎn)。因此，它的成本更高，耗時更長，并且具有更高的工藝要求。因此，隨著集成壓鑄技術(shù)和鎂合金技術(shù)的發(fā)展，市場再次開始嘗試鎂合金自行車。

 

電動助力技術(shù)發(fā)展

電動助力技術(shù)是電動助力自行車的核心技術(shù)，主要包括電機、電池和控制系統(tǒng)三個方面。這三個方面的技術(shù)水平和性能指標(biāo)直接影響電動助力自行車的續(xù)航里程、動力輸出、智能化和成本等重要因素。近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和市場需求，電動助力技術(shù)不斷取得突破和創(chuàng)新。
在整車方面，主要參與者包括日本的雅馬哈、美國的Trek、中國的Giant等。這些公司在電動助力自行車的設(shè)計、制造和銷售方面具有強大的競爭力，提供多種類型和等級的產(chǎn)品來滿足不同消費者的需求。

 

 

在電池方面，輕量化、高能量密度、長壽命和低成本是電池技術(shù)發(fā)展的主要方向。目前，以小型圓柱形三元鋰電池為代表的鋰離子電池已成為電動自行車的主流電池類型。它們具有重量輕、容量大、循環(huán)壽命長、安全性高的優(yōu)點。

據(jù)統(tǒng)計，2019年全球鋰離子電池產(chǎn)量達(dá)到1.5億千瓦時，其中約10%用于電動助力自行車領(lǐng)域。未來，隨著鋰離子電池材料和工藝的改進(jìn)，以及固態(tài)鋰電池等新型鋰電池的開發(fā)和應(yīng)用，電動助力自行車的續(xù)航能力將進(jìn)一步提高。

在電機方面，高效率、低噪聲、小型化和智能化是電機技術(shù)發(fā)展的主要方向。目前，以高速永磁無刷直流電機為代表的無刷電機已逐漸取代刷齒直流電機，成為電動助力自行車的主流電機類型。它們具有效率高、噪音低、體積小、使用壽命長的特點。
據(jù)統(tǒng)計，2019年全球無刷直流電機產(chǎn)量達(dá)到2.4億臺，其中約15%用于電動助力自行車領(lǐng)域。未來，隨著無刷直流電機性能的優(yōu)化和無刷自對準(zhǔn)機等新型無刷電機的推廣應(yīng)用，電動助力自行車的功率輸出將進(jìn)一步增強。

電動助力自行車市場概述

電動助力自行車是一種新型交通工具，它結(jié)合了電機、電池和智能傳感器系統(tǒng)。它可以根據(jù)騎車人的蹬踏力和速度自動調(diào)節(jié)電機的輸出功率，從而提供更舒適高效的騎行體驗。電動助力自行車受到全球越來越多消費者和政府的青睞，市場規(guī)模和銷量呈現(xiàn)快速增長趨勢。

 

 

有數(shù)據(jù)顯示，2021年全球電動助力自行車市場將達(dá)到272.2億美元，與2020年相比增長13.9%。預(yù)計到2029年，全球市場規(guī)模將接近2255億元，未來六年復(fù)合年增長率（CAGR）將達(dá)到12.2%。

全球電動助力自行車市場的主要制造商包括Giant、Accel Group、Pon和Riese&Müller。這四大制造商約占全球市場份額的27%。旅行電動自行車是全球電動助力自行車市場上最大的產(chǎn)品細(xì)分市場，約占36%的市場份額。未來，隨著交換電池的發(fā)展和交換電池站商業(yè)模式的應(yīng)用，電動自行車市場將在未來擴大。