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电动自行车

电动自行车

电动自行车（Electric bicycle）又称电动车、电瓶车等。是一种以蓄电池作为辅助能源，具有两个车轮，能实现人力骑行、电动或电助动（即脚踏驱动、电力驱动、电力和脚踏并用）等功能的绿色环保交通工具。

电动自行车的历史可分为四个阶段，1983-1998年为萌芽阶段，这一时期主要是对电机、蓄电池、充电器等设备的技术摸索，为电动自行车产业的发展积累经验；2000-2004年为初具规模阶段，电动自行车成为自行车的升级换代产品，甚至成为摩托车的替代品。2004-2014年，电动自行车产业高速发展，大小生产企业之间进行激烈竞争，刺激了技术的进步和扩散，全行业的生产研发水平大幅度提升。电动自行车产品开始在出行领域普及，成为短途出行的重要工具。2019年4月15日，《电动自行车安全技术规范》（GB 17761-2018）的实施，使电动自行车行业进入成熟阶段。2024年4月25日，《电动自行车用锂离子蓄电池安全技术规范》（GB 43854—2024）发布。该规范旨在提升电动自行车用锂离子蓄电池的本质安全水平，减少使用过程中安全事故发生率。该规范于2024年11月1日正式实施。

电动自行车是在普通自行车的基础上，安装电机、蓄电池、控制器、转把等操纵部件和显示仪表系统的，机电一体化的个人交通工具。由蓄电池提供电源，电动机接通电源后，产生旋转磁场，使车轮旋转前进。通过旋转车把改变控制器输送给电动机的电压，控制电动机的转速，从而控制电动自行车车速。电动自行车按传动方式可以分为轴传动、链传动和摩擦传动等，按电动机类型分为无刷直流电动机型、有刷有齿直流电动机型、有刷无齿直流电动机型等。

2022年中国的电动自行车年销量在5000万辆左右，社会保有量已达3.5亿辆。电动自行车具有价格经济、使用成本低、灵活高效、学习门槛低、环保、不塞车、无停车困扰等诸多优势，被广泛应用于个人出行、即时配送、共享出行等领域。

简史

萌芽阶段

19世纪80年代，法国人古斯塔夫·特鲁夫（Gustave Trouvé）改造了一辆电动三轮车，并在巴黎成功测试，被认为是全球第一辆电动车的发明者。

1895年，小奥格登·博尔顿（Ogden Bolton）在后轮安装直流轮毂电机，创造了第一辆电动自行车。

1983年，上海生产出第一辆永久牌电动自行车。

1989年日本雅马哈首先开发成功电动自行车原型机，1993年7月公开发布，1994年4月正式进入市场销售，这是真正意义上的世界第一台商品电动自行车。

1992年，中国开始自行研制和生产电动自行车。

1995年，电动自行车生产企业自发进行信息汇聚、技术跟踪、市场观察、进行小批量试验性的市场试用。

1998年，中国电动自行车销量达到5.4万辆。

在这一时期，中国电动自行车产业处于萌芽阶段，主要是对电机、蓄电池、充电器和控制器等设备的技术摸索。由于起步时间短、技术发展不完全，电动自行车存在许多问题，如电池寿命短、续航里程短、爬坡能力差等。这一时期为后来电动自行车产业的发展积累了经验。

初步规模化阶段

2000年，随着技术的进步，电动自行车行驶里程增加，开始成为自行车的升级换代产品，甚至成为摩托车的替代品。

2004年，电动自行车全国销量达到750万辆。

高速发展阶段

2004-2014年是中国电动自行车产业高速发展时期，电动自行车产品的技术水平大幅提高，从有刷有齿电机发展到更高效的无刷电机，蓄电池、充电器、控制器的技术性能也有大幅度提升，电动自行车爬坡、载重、续航等性能有了显著增强。

这一时期大小生产企业之间进行激烈竞争，刺激了技术的进步和扩散，全行业的生产研发水平大幅度提升。电动自行车产品开始在出行领域普及，成为短途出行的重要工具。

到2014年，电动自行车在中国销量达到2904.5万辆，在绝大多数城乡地区，电动自行车成为居民日常交通工具，全面融入居民的工作生活。

在这一时期，由于缺乏较高的准入标准、技术标准不完善、市场集中度不高、产品质量参差不齐，因此电动自行车在使用中出现了多种安全性问题。

成熟阶段

2019年4月15日，《电动自行车安全技术规范》（GB 17761-2018），即电动自行车“新国标”的正式实施，对电动自行车的外观、参数和性能等多个方面的标准进行调整。“新国标”，对电动自行车的各项安全指标进行严格认证和全面规范，包括3C认证、具备脚踏骑行能力、整车质量（包括蓄电池）不能超过55kg、最高时速不超过25km/h、电机功率不超过400W、蓄电池标称电压不超过48V等，还增加了防篡改、防火、阻燃、充电器保护等安全技术指标。

在这一时期，中国电动自行车产品有以下特点：

①结构设计合理化。电动自行车开始广泛使用前后减震系统、制动系统由抱刹、鼓刹等向碟刹、随动刹转变，使骑行更加安全舒适。轮毂由辐条式向铝合金、镁合金整体式结构发展，电动自行车的强度、耐腐度提升，整体重量轻量化。

②品种丰富。各大电动自行车生产企业拥有独特的产品结构形式，形成了不同品类，例如踏板式、电动助力混合式、中轴驱动式等，骑行者的多元化、个性化需求得以满足。

③技术性能提高。电动自行车核心部件技术性能的提高，为电动自行车在交通出行领域的广泛应用提供支撑。电机方面，从有齿到无齿，提高性能和效率；控制器方面，正弦波控制技术凭借低噪声、高扭矩、高效率的优势被广泛使用；蓄电池方面，电源管理和胶体蓄电池技术均有突破，有效提高了电池容量以及电池使用寿命。

构造与原理

电动自行车主要由电动机、控制器、蓄电池、转把与制动把、充电器、车架、灯具、仪表等组成。由蓄电池提供电源，电动机接通电源后，产生旋转磁场，由电动机发出动力，传给驱动轮而产生牵引力，使车轮旋转前进，通过旋转车把改变控制器输送给电动机的电压，控制电动机的转速，从而控制电动自行车车速。

电动机

电动机是驱动车轮旋转的部件，用于将蓄电池释放的电能转化为机械能。电驱动方式主要有摩擦传动式、中轴驱动式和电动轮毂式。电动自行车多采用电动轮毂式驱动方式，具有体积小、重量轻、能耗低和效率高等优点。

控制器

控制器是电动自行车电气系统的核心，是控制电动机转速、能量管理以及各中控制信号处理的核心部件。具有欠电压、限流或过电流保护功能。智能型控制器还具有多种骑行模式和整车电气部件自检功能。控制器主控板为电动自行车主回路，具有较大工作电流，产生热量较高。

蓄电池

蓄电池是指能将化学能和直流电能相互转化且放电后可通过充电重复使用的一种装置。电动自行车常采用多个单体蓄电池组合而成的蓄电池组供电。应用在电动自行车上的蓄电池有多种，如镍氢蓄电池、锂离子蓄电池、铅蓄电池、镍镉蓄电池等。中国电动自行车以铅酸蓄电池为主，具有技术成熟、价格便宜等特点。

转把与制动把

转把及制动把是电动自行车的主要操纵部件，用于控制电动自行车的启动、前进、停止。转把和制动把直接与控制器连接，转把输出调速信号，制动把输出刹车信号，这些信号通过控制器进行识别处理后向电动机输出相应启动、运转和断电信号，实现电动自行车的操作。

充电器

充电器是给蓄电池充电的电器。其工作原理为将市电转换成直流电并控制其电流和电压充入蓄电池存储起来，采用三阶段充电模式，恒流、恒压、浮充三阶段自动转换。

车架

车架的主要作用是承载骑行者以及货物和车子本身的自重，是电动自行车的主体，各部件通过车架组成一个整体。

灯具

灯具是起照明、信号等作用的部件，包括照明灯、转向灯、刹车灯等。

仪表

仪表是指提供蓄电池电压、骑行状态、整车速度、灯具状态及其他部件运行状态等显示功能的设备。

关键技术

无刷直流电机

无刷直流电动机在电磁结构上和有刷直流电动机一样，但其电枢绕组置于定子上，永久磁钢置于转子上。电枢绕组与交流电机的绕组一样采用多相形式，经驱动器接到DC电源上，定子和转子采用位置传感器实现电子换向代替有刷电机的电刷和换向器，各相逐次通电产生电流，和转子磁场相互作用，保持转矩的方向一致。和有刷直流电动机相比，无刷直流电动机移除了滑动接触机构，降低了故障率。

控制器及控制技术

控制器是电动自行车的大脑，主要作用是控制电机转速、提高电机效率以及在一定情况下保护电机和电池。无刷直流电机的控制器有三大类：采用专用集成电路制作的控制器、采用通用单片机制作的控制器，以及采用专用数字信号处理器制作的控制器。控制器采用PWN（脉宽调制）的方式控制MOS管，用调节占空比的方式来控制电动机的转速。

扭矩传感器技术：力矩传感器是一种能感知力矩并转换成可用输出信号的传感器，主要包括本体单元和应变/形变检测系统两部分。力矩传感器的核心原理是将力作用下的形变转换成电信号。当有力矩作用时，力矩施加于传感器本体单元上，引起本体单元的形变或应变，检测系统（应变片或光学系统）可感知本体的形变或应变，通过电路将其转化为相应电压，通过测量电压值来表征力矩大小，并转换成可用输出信号，实现力矩测量。

集成电路控制器技术：集成电路简称集成块或芯片，是将电阻、电容和晶体管等元器件按特定电路要求，制作在一块硅片上封装而成的，电动自行车中的集成电路控制技术，主要包含了充电器中开关振荡集成电路技术和控制器中的PWM信号产生电路、电压比较器、运算放大器、驱动集成电路等技术。

充电技术

电动自行车充电器多采用带微电脑芯片的充电器，在充电初期，蓄电池无汽化产生时采用恒流恒压充电，让蓄电池组稳定吸收电能；当蓄电池有微量气体溢出时，充电器自动开启低频脉冲防失气充电方式，减少蓄电池组的失水，同时启动蓄电池高压定时防护充电和温度电压补偿防护充电，防止因温度过低蓄电池充不满和温度过高蓄电池外壳膨胀。最后进行蓄电池去硫化平衡充电，充电结束后转到安全的涓流补偿充电。

主要分类

按骑行方式可以分为电动自动型和助力型电动自行车两种。

电动自动型电动自行车是指骑行者不需自己用力，只要接通电源，电动自行车上的电动机即可转动，通过传动装置带动电动自行车行驶，利用手柄控制速度，实现无级变速。

助力型电动自行车集人力与电力为一体，以人力为主，电力为辅。骑行者用力踏车时为电动机提供助力，助力的大小可通过智能传感器传给控制器中的计算机芯片，由计算机芯片“指挥”电动机施加相应的动力，使电动自行车按照所需的车速行驶。

按轮径大小分可分为16in、18in、20in、22in、24in。

按传动方式可以分为轴传动、链传动和摩擦传动等。

按驱动—传动方式可分为摩擦轮传动型、中轴链轮传动型、轮毂传动型。

按电动机类型分为无刷直流电动机型、有刷有齿直流电动机型、有刷无齿直流电动机型等。

市场情况

欧洲市场

瑞典政府为购买电动自行车的消费者提供每辆车高达1000欧元的补贴，在2017年9月至2018年8月期间，瑞典电动自行车总销量达到103000辆，同比增长53%。

2018年德国电动自行车销量超过980000辆，同比增长36%。

2018-2019年，荷兰电动自行车总销量409400辆，同比增长38%。法国电动自行车销量达到338000辆，同比增长21%，电动自行车总销售额为5.35亿欧元，占法国自行车市场总市值的40%以上。比利时电动自行车销量为251500辆，同比增长14%，电动自行车成为比利时市场最大的两轮车类型，市场份额高达50%。

中国市场

中国自行车行业协会数据显示，2022年中国的电动自行车年销量在5000万辆左右，增幅达10%，社会保有量已达3.5亿辆。

应用范围

为避免交通拥堵，践行绿色低碳出行的理念，越来越多的人开始寻找更加便捷与绿色的交通工具，电动自行车便是首选，足以应付短途日常出行和通勤需求。电动自行车具有价格经济、使用成本低、灵活高效、学习门槛低、环保、不塞车、无停车困扰等诸多优势，被广泛应用于个人出行、即时配送、共享出行等领域。

个人出行

电动自行车是居民上下班通勤、休闲娱乐出行、村镇居民出行代步、校园代步等场景的重要交通工具。

即时配送

中国有超过400万即时配送骑手使用电动自行车为5亿用户提供外卖、生鲜配送服务。

共享出行

中国有超过4亿共享出行用户使用共享单车或共享电动自行车。

发展趋势

锂电化

经过多年发展，锂电池的价格大幅度下降，锂电池材料和技术的创新以及价格的下降，被越来越多的电动自行车生产厂家接受并采用，锂电池对铅酸电池的优势也更加明显。性能相近的两种电池，锂电池的体积和质量均小于铅酸电池。锂离子电池具有寿命长、质量轻、绿色环保、能量密度大等优点，尤其是倍率性能更好、制备较为容易、成本较低、低温性好的锰酸锂电池在电动自行车中将逐渐大量应用。

“新国标”中规定电动自行车含电池整车重量不大于55kg，体积小、质量轻的锂电池可以使电动自行车生产厂家在整车设计中有更大的发挥空间。铅酸电池的使用寿命普遍在1-1.5年，随着使用时间的增加容易出现鼓包、漏液等现象，而锂电池的使用寿命为4-5年年。铅酸电池的正常质保时间为1年，而锂电池的正常质保时间为2年。铅酸电池在生产中存在污染，废旧电池处理不当同样会造成污染，而锂电池相对则环保许多。

轻量化

由于新国标中规定蓄电池标称电压不超过48V，为了让电动自行车的续航里程更长，电动自行车向着更轻的质量和更小的体积发展。随着城市交通系统的完善，电动自行车也将渐渐由日常出行的交通工具改变为解决城市交通拥堵的解决方案，体积小、可折叠、质量轻的电动自行车将更具优势。

智能及互联网化

互联网的高速发展使电动自行车的智能化成为可能，电动自行车能够通过传感器对运行状态进行分析和读取并将数据上传至服务器，用户可以通过智能手机的车机互联系统对数据进行读取，如电池电量、可续航里程、电池状态、是否锁车等，同时电动自行车还可以根据外界情况进行自动设置，如自动开关大灯，雨雾天气速度限制等。当发生故障时还可通过车机互联系统为用户提供解决方案等，用户可通过APP申请售后或预约维修，系统自动分配距离最近的经销商，并根据反馈信息提前准备好维修方案和替换件，缩短维修时间。

新材料

随着科技进步，各种高科技复合材料、高强度轻合金材料、碳纤维材料等更多的应用于电动自行车的制造。在应用铝合金材料的同时，采用钛合金、铬钼钢等轻质、高强度材料和碳纤维及其他高分子复合材料。增大电动自行车的强度，减轻车体重量，使电动自行车的性能和制造工艺进一步提升。

提高电机效率

加强电动自行车电动机的研究，开发应用新型能源的高效节能电动机、高效补偿电动机，进一步提高电动自行车的能源使用效率。

政策法规和标准

型号编制规则

电动自行车的型号编制可以分为四部分，第一部分代表特种自行车类的电动自行车，以TD冠号。第二部分表示电动自行车的形式和车轮直径。

第三部分为工厂设计顺序号，第四部分是电动机与驱动之间的传动方式代号。

安全技术规范

中国

2019年4月15日，《电动自行车安全技术规范》(GB17761—2018)正式实施，规定电动自行车需同时满足具有脚踏骑行功能、最高车速不大于25km/h、整车（含蓄电池）质量不大于55kg、蓄电池标称电压不大于48V、电机额定连续输出功率不大于400W等主要指标，同时还须获得3C认证。

2024年4月25日，市场监管总局（国家标准委）发布《电动自行车用锂离子蓄电池安全技术规范》（GB 43854—2024）强制性国家标准。该规范旨在通过规范电动自行车用锂离子蓄电池产品设计、生产和销售过程。以有效提升电动自行车用锂离子蓄电池的本质安全水平，减少使用过程中火灾等安全事故发生率。该规范于2024年11月1日正式实施。10月，市场监管总局、工业和信息化部、公安部、国家消防救援局四部门联合发布了《关于加强电动自行车产品准入及行业规范管理的公告》，自11月1日起，不符合《电动自行车电气安全要求》等相关强制性国家标准的电动自行车不得生产、销售、进口。

美国

美国消费者产品安全委员会（CPSC）规定，商业用途制造的低速电动自行车或三轮车，必须装配可踩踏的踏板，电动马达的输出功率不超过750W，最高速度为32km/h，整车重量不大于50kg。

日本

日本对电动自行车的使用管理上采取严格限制，只允许“智慧型电动辅助自行车”上路，并制定了严格规定。例如：在任何路况下，时速不大于15km/h；电助力不允许大于人力，但电助力接近于人力；为节约电能，智慧型电动辅助自行车停止运行一段时间（一般3-5分钟）后，整车应处于休眠状态等。

欧盟

2009年4月30日，欧洲标准委员会公布电动辅助自行车规范EPAC/EN15194，内容包含了电动辅助自行车的相关技术规格与测试过程。规定电动辅助自行车最高持续输出功率为250W，行驶时速达到25km/h时必须断电等。

存在问题

配套设施

中国骑行系统发展相对较晚，在城市交通管理与规划过程中，仍存在许多问题。如非机动车道被压缩、停车场地的不足等。大多数城市的非机动车道没有物理隔离，宽度也不符合标准，为了缓解交通拥堵，一些非机动车道甚至变成机动车辅道，机动车与非机动车混行，存在很大的安全隐患。倡导绿色出行的同时，相应的基础设施建设配套不足，最为显著的是非机动车停车场地不足，大量非机动车停放在人行道或非机动车道上，严重阻碍交通畅通。

管理体系

管理体制不畅通，中国大多数城市长期采用以机动化为主的交通管理方式，导致公共交通管理者将眼光集中于机动车，着重纠正、教育和处罚机动车的违法行为，保障机动车通行秩序，因此不同程度的弱化了骑行车辆的管理。

环境健康

电动自行车广泛使用的铅酸蓄电池，除生产企业以外，存在许多无证的小厂和极板制造厂。由于这些厂多属规模较小、能耗较高、设备简陋且工艺简单，产生的铅烟、铅尘、含铅废水以及二氧化硫等物质的排放对环境产生不利影响。铅酸电池对环境的影响还表现在废旧电池的回收利用上，中国每年约产生20万吨废旧铅酸电池，大规模集中回收不到70%，造成资源的浪费和环境的污染。在回收再生产过程中，二次污染仍比较严重。

使用问题

电动自行车在使用时受环境温度影响较大，在环境温度高于40℃或低于-10℃时，蓄电池的使用寿命会缩短。当环境温度为-10℃时，蓄电池的电量只能放出60%，因此，冬季电动自行车的续航里程要比夏季少许多。

整治行动

2024年4月28日，国务院安委办召开视频会议，部署全面启动电动自行车安全隐患全链条整治行动。5月23日晚，全国电动自行车安全隐患全链条整治工作专班部署各地集中组织开展电动自行车夜查行动，7.4万个夜查行动小组严查电动自行车违规停放充电、非法改装等突出问题，现场劝导搬离违规停放充电的电动自行车29.8万辆。

南京

2024年5月29日，南京市消委办在全市范围内组织开展第二轮电动自行车安全隐患集中夜查行动。当日，全市消防部门成立检查组57个，出动检查人员158人，会同公安、住建、市监等部门成立联合检查组38个，出动检查人员196人，发动乡镇街道、综合执法队、村（居）委成立检查组186个，出动检查人员593人。全市共检查居民小区342个，自建房346个，检查“三合一”、沿街门店、夜间经营使用等场所1441家。累计现场清理违规停放充电的电动自行车数量796辆。

陕西省

2024年11月6日，在陕西省政府新闻办举办的新闻发布会上，陕西省消防救援总队相关负责人通报了全省电动自行车安全隐患全链条整治行动的整体情况，自中省部署全链条整治行动以来，省消防救援总队全面提升电动自行车销售、使用、停放、充电、报废回收各环节安全水平；整治行动以来，陕西省共发生电动自行车火灾79起，同比下降50.3%，未发生亡人火灾事故。陕西省消防救援总队总队长冯永刚称，整治期间，省消防救援总队坚持源头发力，解决停放充电难题，指导各地明确新建居住项目电动自行车停车位及电动自行车充电设施配建规划要求；将充电设施建设纳入2024年度省级重点民生实事清单，明确陕西省既有小区充电接口与电动自行车按1：3配建，摸排陕西省19936个小区，增设充电接口15万余个。