汽车离合电机(为什么高端电助力自行车都在用中置电机？)

“E-Bike”——近年来一个很火的组合词，来源于“Electric-Bicycle”，即带有电力辅助的自行车，俗称电助力自行车。不同国家对于电助力自行车的额定功率和速度限制也有所不同，按照欧盟标准，其电机额定功率不得超过 250 W，且运行时速最高达到 25 km/h 后，助力自动关闭。

E-Bike浪潮在短短数年间，就席卷了欧美日韩等，绿色道路交通成熟的发达国家与地区，逐渐成为发展最迅速的自行车消费产品之一，市场份额日趋庞大，每年的销售增幅都超过30%，成为自行车行业维持蓬勃发展的最大动力。

一线国际大厂如禧玛诺SHIMANO，都有专门推出的E-BIKE变速与刹车套件，甚至还涉足到全面的电机系列产品线。其他知名品牌如志庆NECO等都有研发E-Bike动力电机。在这新兴市场类别中，电助力核心科技就是电机技术及其配套的传感器、传动等部件，掌握核心科技就能把控市场之发展动向。

传统意义上的“电动”自行车，它的动力部分都在轮毂的花鼓里，这种也是我们最常见轮毂电机。纵观近年来市场上的优秀电助力车型，电池、电机都隐藏得非常漂亮：电池一般隐藏在车架下管；电机则隐藏在五通里面。这种位于车架五通部分，取代中轴位置，带有齿轮箱结构的电机，市场普遍称之为“中置电机”。

中置电机乃目前市面主流产品中的最优解决方案，欧美畅销中高端车型中，大部分都是以中置电机设计的。为什么说它目前是最优的电助力解决方案呢？因为中置电机相比起轮毂电机或者各种旧式产品，优点更多，重量更轻，能效更高，故被大多数厂商所采用。

要科学地讨论它好在哪里，恐怕三天三夜都聊不完，但简单归纳的话，电助力自行车 “E-Bike”使用中置电机的优点大致如下：

一、中置电机的阻力小，滚阻低

轮毂电机一般是无刷电机，典型的磁感效应驱动原理，通过控制电流大小影响转速，结构简单。但受限于传统结构、转动摩擦、电机积热等方面影响，电机能效较低，电能-动能的转化率仅在70-80%之间。此外，传统轮毂电机一直都存在“渗磁现象”，即电池不断消耗时，电机产生的电磁阻力会随着电量的消逝而逐渐地增大，无电的情况下继续骑行是件很困难的事，越骑越吃力。

中置电机则是一个直接作用于中轴上的动力，并需要离合器，传动轴，差速器等部件配合，输出动能作用于牙盘，辅助骑手踩踏。

电机只负责直接机械传动，仅作用于车辆踩踏的施力部分，其电能-动能转化率普遍在80%以上。而中置电机内部设计的离合棘轮，可使不通电情况下的电机与中轴棘轮完全脱离，不存在磁阻，因此平常运动骑行健身、或者电量耗尽的情况，也能畅行无阻地骑行。

二、中置电机的变速条件多，扭矩更大

即使增加了力矩传感，传统的轮毂电机也只能通过电流大小来控制车速，单纯增加转速去提升负载和爬坡的扭矩，这样会令电量消耗更大，而且无用功多，总体效率偏低。

技术更先进的中置电机，它是以内变速齿轮的组合机制，在电机壳体内部以多个离合齿轮组成变速棘轮，使得其输出扭矩提升，负载和爬坡的功率更高。而且其力矩传感也更加灵敏，感应曲柄的踩踏力度变化，会直接作用在中轴上，加速也更迅速。

由于没有改变自行车整体的基本变速和传动结构，骑行者还可以配合车辆原有的机械后变速机制，与中置助力协同使用，达到更高的骑行效率。

三、中置电机使整车重心分配合理，更适合运动自行车

旧款设计的E-Bike，无论其轮毂电机放置在前轮、后轮，由于电机质量较高，整车的动力重心都不会均衡，因此还要靠电池的前后重量分布，来分担电机质量的不平衡。

而且电机在助力工作时，动力端在车轮上，启动时会导致很强的拖拽感、段落感，严重影响骑行体验，也不适合控制车辆。

此外大部分重量的分布位于车轮上，也会影响制动系统运作性能，电机自重产生的旋转惯性更会增加刹车系统负荷。

“中置”电机顾名思义，电机在车架中间，因此车辆重心依然处于中部，不会影响车辆快速行驶下的平衡性，更无须安排额外电池重量来配重，所以目前市面上多数新车款，都会把电池放置甚至隐藏于车架下管部位。

另一方面，动力作用仅位于中轴-曲柄-牙盘，正常模拟骑行施力，亦不会改变骑行者操作机械变速系统的习惯，故仍可选择不同的速比，来配合不同路况和骑行环境——因而中置电机更适合使用在运动自行车上。

而且也不会增加制动系统的额外负担，前后车轮的轮下质量没有变化，对常规刹车性能毫无影响。

四、中置电机的连接走线更少，附件更精简，一体化程度高

集成化、一体化、整合式，这都是中置电机的优势点。所有传感器都集成在中置箱中，仅有一条电线伸出，连接到车把上控制器，甚至电池连接都是内走线加触点的隐蔽方式，这种精简化的整合式设计，使中置电机的车子维护更方便，外观更简洁，用户使用更便捷。

五、中置电机的防尘防水性能更强，故障率低

近期面世的新款中置电机解决方案，如志庆NECO在白鸽行动展会上展示的新型号MM18，拥有非常高的整合度。

除了前述的离合齿轮和传动齿轮外，连新型力矩传感器、速度传感器都整合在中置盒里了。一般中置电机的盒子都拥有极高的防御力，普遍能达到IP65以上的防护等级，电机在运转状态下，可完全抵挡外物及灰尘侵入、以及任意角度的低压水柱喷射。

作为对比，传统的电助力系统多为勾爪力矩传感或外置中轴力矩传感，外加单独设置在车架上独线连接的速度传感器，如此之多的外置附加部分，在日常使用中会增加故障的几率。

E-Bike引领着未来自行车的发展潮流，减轻骑手的负担，提高骑车的乐趣。科学技术的发展离不开研发力量的大力投入，厂商们百家争鸣，竞争产出更优秀的新品。

在此高新浪潮的席卷下，希望能面世的不只是中置电机的新技术，展望未来，愿有更伟大的革新。能真正体验到的便利就在你我身边，有机会的话，不妨亲身感受下E-Bike带来的新感觉，新乐趣。