谁不喜爱那种轻轻松松就能“拉爆”别人的感受呢?现在,越来越多的新款电助力自行车在市场上立足了。这些电助力自行车在功能用途、性能以及价格上有着极大的不同。其中一个较为明显的差别就是中置电机和轮毂电机。今天,我们和电机方面的专家坐下来,一起探讨一下这两种电机的区别。
高性能的 eMTB 有,“小资”的城市自行车也有;普通的公路车有,砾石公路车也有。电助力系统适配了众多车型,目前市面上有中置电机和轮毂电机这两种驱动方式。这两种电机安装位置不同,作用效果也有差异。
很多人对轮毂电机并不了解。它的研发较为滞后。它往往被视为中置电机“小老弟”般的存在。然而,它也有着不错的优点和性能表现。
此次,外媒邀请德国马勒公司的电机专家一同进行探讨,目的是打破人们对这两种电机系统的刻板印象。马勒公司在汽车行业被视为“科技专家”,并且在电助力自行车市场已涉足多年,其产品涵盖中置电机和轮毂电机,还与众多自行车界的头部品牌开展了合作。
马勒参与研发了 SL 1.1 中的中置电机,此电机助力 S-Creo SL 在 2019 年赢得电助力公路车评测的冠军。
马勒在轮毂电机领域处于行业最前沿。目前,它为一些大品牌提供紧凑型 X20 电机驱动系统,这些品牌包括 和 BMC 等。
很多人觉得,把中置电机和轮毂电机拿来比较,就跟要把苹果和橙子进行比较一样,其实只是按照预算或者个人喜好来做选择罢了。然而对于打算购买电助力自行车的车友来说,多了解一些专业知识肯定是更好的,专家的解答能让你一下子明白很多。
并非所有轮毂电机都是一样的
轮毂电机很难与中置电机进行比较,不同的轮毂电机之间存在差异,同款轮毂电机也会细分出不同的子类别。中置电机有轻助力和全助力动力单元,而轮毂电机有不同的驱动方式,其设计概念与中置电机差异更大。
主要差别在于齿轮轮毂电机和直驱轮毂电机,除了前后轮毂电机的差异较为明显之外。
齿轮轮毂电机和直驱轮毂电机的不同
一般而言,直驱轮毂电机的体积相对较大且重量较重。它并非借助内部变速箱或飞轮来驱动,而是直接把传导的力施加在车轮上。这种轮毂电机主要被应用于小众的货运电助力自行车车型,正因如此,本文就不会对其进行过多的讨论,而是将关注点放在齿轮轮毂电机上。
齿轮轮毂电机具有内变速箱。
电机高速转动中央齿轮时,可通过行星齿轮转化为较慢旋转速度,使其能匹配后轮旋转的合理速度。这种方式有助于电机更高效、快速地运行。理论上,轮毂电机在设计方面有优势,然而在实际骑行中,无数外在因素会对轮毂电机的工作方式及其性能效率产生影响,还会产生很多关于轮毂电机的误解和“流言”,我们将逐一攻破。
误解一:轮毂电机在技术上不如中置电机
在某些“刻板印象”里,中置电机一直被视为高科技的象征。很久以前,当你步入自行车商店,首先映入眼帘的是价格较为低廉且搭配着廉价轮毂电机的电助力自行车,这些电助力自行车并未具备太多“高端大气上档次”的新科技。
从技术方面来看,现代新款的轮毂电机不一定比中置电机差。倘若搭配那些常在中置电机系统里使用的高科技系统以及辅助设备,轮毂电机也能够给予完美的骑行体验。
轮毂电机技术在不断发展进步,不少产品具备了和中置电机类似的传感器。这些传感器包括扭矩和踏频传感器,还有速度和加速度传感器以及倾斜传感器等。这些传感器能够记录相关数据并上传至软件,其数据详细程度与中置电机是差不多的。
此外,像可单独调节的电机特性以及连接功能这些前沿科技,能够在当下配置轮毂电机的电助力自行车上找到。同时,模块化电池设计这一前沿科技,也能够在当下配置轮毂电机的电助力自行车上找到。
可以肯定地讲,之前中置电机与轮毂电机之间存在着很大的差距,而现在这个差距正在逐渐变小,这意味着一个时代即将结束。同时,轮毂电机在技术方面不如中置电机这种错误的观念,也该从我们的脑海中消除了。
误区二:轮毂电机适合低价格的电助力自行车
这种观点存在片面性。轮毂电机有对应低中高端市场的产品,中置电机也有。当下的主流观点是,轮毂电机一般用于廉价的电助力自行车,而高端电助力自行车都使用中置电机。
现在的市场风向在发生改变,电助力自行车市场展现出与之前截然不同的景象。目前,电助力自行车的售价依然很高。在这种高价格的情况下,制造商们有足够的成本去购买任何一种电机系统,并将其安装在自家的自行车上。
诚然,电助力自行车市场上有大量低成本的轮毂电机。这些轮毂电机的存在使得购买电助力自行车的门槛降低了。然而,对于高端细分市场的制造商来说,电机系统的价格对整车售价的影响,并不如你所想象的那样具有决定性。
制造商选择在一款高端电助力自行车上使用轮毂电机,是因为看中了轮毂电机具有高度集成的优势,并且能够保证优秀的性能,并非仅仅是为了节省成本。
误区三:使用轮毂电机的电助力自行车重量分布不均衡
轮毂电机和中置电机的重量分布不同,这是毋庸置疑的。对于电助力自行车来说,中置电机安装在车轮之间,重心较低,这种情况通常会带来有益的影响。而安装轮毂电机时,大部分重量会移至后轮处,只有一些对重量分布极为敏感的车手才会察觉到差别。
马勒的 X20 电机在市场上属于较轻的轮毂电机之列,其重量仅有 1.4 公斤。在我们进行的测试中,能够监测到后轮在坡道上的拖动感稍微较强。就像 XR 的砾石电助力公路车那样,车辆后部增加的额外重量,会使得后轮在崎岖的下坡路段变得颠簸起来。
然而,如果你并非下坡爱好者,不需要超级敏捷的自行车。一辆带有轮毂电机的优秀电助力公路车,能让你玩得很开心。
总体来说,轮毂电机的重量分布比较特殊。这种特殊的重量分布对整车的骑行感受只是有一点影响。关键在于,重量分布要和车架的几何形状相互配合、和谐互动,而这才是对制造商最大的考验。
目前,电助力自行车制造商在使用轮毂电机系统时,在车架设计、几何以及整体重量等方面拥有较高的设计自由度。在实际进行骑行测试的过程中,我们仅仅需要花费极短的时间,就能够适应轮毂电机系统的重量分布情况。
尽管如此,轮毂电机的骑行感觉并不统一。这主要取决于电助力自行车制造商对产品的定义。从动态且活泼,到悠闲且缓慢,安装不同轮毂电机的电助力自行车,其骑行感觉会有所不同。甚至会有像 Road 这样的二合一电助力自行车存在。
这款多功能电助力公路车有两个后轮,其中一个后轮带有轮毂电机,另一个后轮不带轮毂电机。凭借这一引领潮流的概念设计,它甚至获得了设计创新奖。
误区四:轮毂电机更弱?中置电机更强劲?
轮毂电机因为重量和造型的差异,常被人们视作动力“较弱”;而粗壮的中置电机则成为了动力强劲的代表。当下,直观的扭矩数据和重量数据,已成为众多电机生产商宣传的重点内容,然而这些数据本身对于电机系统的性能影响都并非起决定性作用。
轮毂电机直接将力作用于车轮,没有经过传动系统产生损耗。即便纸面数据较差,也不意味着轮毂电机的实际输出就“弱鸡”。马勒的专家认为,一款优秀的电机系统不能仅看纸面上的数据,还要结合实际骑行情况来调教合适的扭力区间,而不是一味追求最大的动力输出。
你需要根据骑行用途选择电机系统
你完全可以采取简单的方法,依据重量、扭矩和价格等标准来挑选电助力自行车,这一点是毋庸置疑的。然而,这并不意味着就具备了真正的实用性。明确你的骑行需求显得更为重要。
马勒向众多电助力公路车、砾石公路车和城市自行车制造商供应了齿轮轮毂电机。这种搭配很合适,因为齿轮轮毂电机适合中高速骑行的工况,且接近普通自行车的外观和骑行感觉,然而在低速骑行领域它并不擅长。其原因是什么呢?又如何确定这些差异呢?
骑行节奏
你的骑行节奏不管怎样变化,轮毂电机都能把动力直接给到后轮。所以,制造商们会着重对其高效率工作范围和动力输出曲线进行调教,目的是让它能适配骑行者的速度。
在这种情形下,你能够运用大盘摇车来爬坡。同时,你也可以通过轻松踩踏的方式,慢慢地征服那陡峭的爬坡。并且,电机系统会随时留意你的速度变化,然后对相匹配的扭矩范围进行调整。
通常情况下,轮毂电机在中高速骑行时效率最高。不过,在低速骑行时会给人动力较弱的感觉。实际上,很多车手会发觉这能让踩踏更自然。大多数车手觉得,从静止加速到 15 公里/小时比从 15 公里/小时加速到 30 公里/小时更困难。
骑着安装轮毂电机的电助力自行车时,你可以用更自然的节奏骑行,如同普通自行车那般。
相比之下,中置电机调整扭矩曲线是通过骑行情况间接进行的。因为动力在传递到后轮之前,必须要通过传动系统这一“关卡”。相反,中置电机在高节奏骑行时的表现存在局限性,其转速通常会保持在 70 - 90 转/分钟之间。
这意味着车手要把节奏保持在高效转速区间内且需小心翼翼。即便速度很低,中置电机也能爆发强大动力,这常让新手不适应。博世会在显示屏上专门弹出换挡建议,以帮助新手适应。当下,全功率中置电机已发展到具有非常高的峰值扭矩,所以即便在高效工况范围之外,它们的性能依然很强大。
外观和骑行感觉
早年,电助力自行车的外观极为丑陋,这让很多注重颜值的人难以接受。然而,随着电机系统逐渐小型化且实现集成化,自行车领域的简约主义者以及唯美主义者也开始逐渐对电助力自行车持接纳态度。
马勒研发的 TQ HPR 50 这类电机以及 SL 1.1 电机等中置电机,能够使电机系统与整车实现“和谐共生”,同时还具备极为自然和谐的电机特性。而巧妙地隐藏在飞轮和碟片位置的轮毂电机,能够将电机的隐藏优势更好地发挥出来。
电助力自行车安装轮毂电机时,通常无需对几何结构进行大幅修改,无需在中轴部位安装额外加固的电机支架,也无需更宽的 Q 值。不过,因为重量分布存在差异,所以与普通自行车相比,其操控性有所不同。
中置电机已经占据了车架五通部位的大部分空间,所以其电池只能塞进狭小的下管处,这就导致了一些车型的下管显得非常突兀。
相比之下,轮毂电机通常是由安装在车架下管至五通处的电池来供电的。这种电池的特点是特别纤薄。在使用轮毂电机的时候,下管部位不会因为电池预留设计而受到影响。并且,整车的造型会变得更加美观。
现代技术不断发展,对于安装轮毂电机的电助力自行车而言,它的车架中轴处能够安装扭矩传感器以及一些数据监测设备,这样做的目的是提升骑行的体验感。
此外,电助力自行车存在踩踏阻力和噪音这两个缺点。目前,电机制造商们在努力想办法降低踩踏阻力。然而,即便如此,一些对踩踏效率极为敏感的车手,依然能够察觉到在踩踏电助力自行车时的功率损耗。
要得到完全“零阻力”的踩踏感觉,这取决于电机制造商的调教经验以及质量控制。即便轮毂电机在这方面有优势,也依然如此。
据说轮毂电机运行时更安静,其部分原因是它安装在后轮部位,这样声音就不那么明显;中置电机在工作时,不但距离车手更近,而且车架的腔体还加强了噪声的传导。然而,以上这些都不是关键因素,决定因素同样也是电机制造商的研发水平。
维护保养和磨损
在维护保养和磨损方面,轮毂电机和中置电机也存在着差异。
齿轮轮毂电机有容易磨损的内变速箱,中置电机也有容易磨损的内变速箱。设计者们考虑到了这一点,所以这些内变速箱的设计寿命都很长,不必担心频繁维修保养的问题。
普通自行车和电助力自行车不同。如果你不具备电气专业知识,就无法自己维护电助力自行车。因为电助力自行车上的很多部件都与电机和电池系统紧密相连,这使得普通维护的技术含量提高了,更不用说进行深度保养了。
中置电机的情况是,电机驱动加入后,链条、牙盘和飞轮这些部件会过早磨损。轮毂电机则需要强大的轮组以及后叉部位的加强件来支撑电机工作。另外,因为轮毂电机需要额外布线,所以拆卸后轮很困难,往往只有在后轮爆胎时才会注意到这一点,此时就会现场化身“电工”。
马勒设计了一种“聪明”的解决办法,比如在 X20 电机上的 ACM(自动电机连接)系统,此系统能够让车手像对待普通车辆那样去拆卸和安装后轮。
很多车友不喜欢对自己的爱车进行维修和保养,他们只想骑上爱车去享受乐趣。然而在骑行期间,总是不可避免地会遇到爆胎、断链等状况。一些优秀的维修辅助设计,能够帮助你降低很多工作量。
总之,优秀的轮毂电机很耐用且坚固,不需要太多维护工作,除非遇到常规故障;中置电机也同样耐用坚固,不需要太多维护工作,除非遇到常规故障。而这些常规故障在普通自行车上也会出现。
轮毂电机的未来发展
轮毂电机因其独特的工作方式,在某些领域的应用具有特别的灵活性。它可以实现前后轮“双驱动”,可以实现后轮转向,还可以提升砾石公路车在沙质路面的抓地力等。双轮电驱动的 V 城市自行车正在进行研发,然而也需要观察它上市后的反响情况。相比之下,当中置电机遭遇技术瓶颈时,会呈现出更大的复杂性。
没有最好的电机,只有最合适的用途
如今,市面上的电助力自行车电机系统已经较为成熟了,有着各种各样的技术、传感器以及功能。不过需要留意的是,一款电助力自行车是否骑行起来舒适,不能仅仅归结于电机系统这一个方面。
没有所谓最好的电机产品,也没有最好的电机系统。当一款电机系统被安装在能够充分发挥其最大优势的电助力自行车上时,它就成为了最好的电机。
与车圈里的很多“流言”不一样,中置电机和轮毂电机不存在特定安装的自行车类别,也不存在谁优谁劣的情况。因为车型用途设计、操作模式以及车手使用习惯存在差异,所以即便同一款电机系统也无法做到对所有情况都一样对待。然而,当一款电机系统具备制造商高水平的研发和制造技艺,并且搭配在合适的自行车上时,它的使用感受肯定不会让你失望。
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