鋰電池定制16年-動(dòng)力鋰電池系統(tǒng)解決方案商

 

自行車輕量化仍是行業(yè)趨勢(shì)。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(jià)格的優(yōu)勢(shì)，鎂合金的大規(guī)模推廣仍需要原材料價(jià)格的下降。電動(dòng)助力自行車有著廣闊的市場(chǎng)。未來自行車技術(shù)的迭代將集中在電動(dòng)助力自行車場(chǎng)景，對(duì)鎂合金的需求將進(jìn)一步加強(qiáng)。

 

電動(dòng)自行車的發(fā)展

事實(shí)上，電動(dòng)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(qǐng)了第一輛電池驅(qū)動(dòng)自行車的專利，該自行車的直流輪轂電機(jī)在后輪上裝有6極電刷換向器。這輛電動(dòng)自行車有一個(gè)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(jī)工藝的成型，真正的電動(dòng)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(dòng)自行車非常相似。

 

 

電動(dòng)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(dòng)助力自行車Zike，其特點(diǎn)是車架內(nèi)置鎳鉻電池和850克磁鐵電機(jī)。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(gè)踏板輔助系統(tǒng)。與此同時(shí)，美國(guó)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(dòng)自行車SX的電動(dòng)助力自行車，這是最早用于推廣電動(dòng)助力的概念之一。雖然當(dāng)時(shí)笨重的電動(dòng)助力自行車使用鉛酸電池，但較新型號(hào)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(dòng)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(qiáng)，價(jià)格優(yōu)勢(shì)明顯，因此在一些旅行車上仍有廣泛應(yīng)用。鋼架的高強(qiáng)度和剛度使其能夠承受更大的重量，適合長(zhǎng)途旅行和攜帶大型物品。此外，鋼架相對(duì)便宜，是一種價(jià)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(duì)均衡，價(jià)格相對(duì)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(qiáng)度以及相對(duì)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(qiáng)度高的特點(diǎn)。碳纖維車架的輕質(zhì)設(shè)計(jì)使自行車更靈活、更快，是競(jìng)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(shí)容易斷裂，這仍然是一個(gè)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(jià)格高昂，因此成為高端自行車的首選材料。
目前主流的頂級(jí)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(qiáng)度和耐腐蝕性，略低于鋼的強(qiáng)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(zhǎng)。鈦合金車架的輕量化設(shè)計(jì)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(jià)格和成本都很高，因此鈦合金車架只在高端自行車市場(chǎng)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(dú)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(jī)，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(duì)比碳纖維，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)碳纖維生產(chǎn)過程中有很多手動(dòng)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(shí)更長(zhǎng)，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(chǎng)再次開始嘗試鎂合金自行車。

 

電動(dòng)助力技術(shù)發(fā)展

電動(dòng)助力技術(shù)是電動(dòng)助力自行車的核心技術(shù)，主要包括電機(jī)、電池和控制系統(tǒng)三個(gè)方面。這三個(gè)方面的技術(shù)水平和性能指標(biāo)直接影響電動(dòng)助力自行車的續(xù)航里程、動(dòng)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(chǎng)需求，電動(dòng)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(guó)的Trek、中國(guó)的Giant等。這些公司在電動(dòng)助力自行車的設(shè)計(jì)、制造和銷售方面具有強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)力，提供多種類型和等級(jí)的產(chǎn)品來滿足不同消費(fèi)者的需求。

 

 

在電池方面，輕量化、高能量密度、長(zhǎng)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(dòng)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(zhǎng)、安全性高的優(yōu)點(diǎn)。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，2019年全球鋰離子電池產(chǎn)量達(dá)到1.5億千瓦時(shí)，其中約10%用于電動(dòng)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(dòng)助力自行車的續(xù)航能力將進(jìn)一步提高。

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

電動(dòng)助力自行車市場(chǎng)概述

電動(dòng)助力自行車是一種新型交通工具，它結(jié)合了電機(jī)、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(dòng)調(diào)節(jié)電機(jī)的輸出功率，從而提供更舒適高效的騎行體驗(yàn)。電動(dòng)助力自行車受到全球越來越多消費(fèi)者和政府的青睞，市場(chǎng)規(guī)模和銷量呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)趨勢(shì)。

 

 

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

全球電動(dòng)助力自行車市場(chǎng)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(chǎng)份額的27%。旅行電動(dòng)自行車是全球電動(dòng)助力自行車市場(chǎng)上最大的產(chǎn)品細(xì)分市場(chǎng)，約占36%的市場(chǎng)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(dòng)自行車市場(chǎng)將在未來擴(kuò)大。