电传动自行车的可行性

[bobguo]

国内电动车普及率越来越高，并且自行车这块没太大的市场，来来去去就那么些配件有点无聊，萌生了电传动自行车的想法

1. 这台自行车没有电池，顶多有一些大电容作为缓冲

2. 这台自行车脚踏和前后轮是解耦的，只是驱动一个发电机

3. 发电机通过电线驱动前轮或者后轮的轮毂电机

这样就完全绕开了链条传动和外置变速器，车速、扭矩 和 踏频 完全解耦，脚踏只负责功率

这样基本用的都是电动车的配件，也能充分享受电动车市场的规模效应

这样的车，可以通过电机的控制逻辑，做一个低速高扭，高速低扭的线性逻辑，实现电子化无极变速的 CVT 效果

目前和一些人讨论，主要是脚踏发电效率民用的可能只有 80%，轮毂电机低速效率也可能只有 80%，这套基于电的传动系统最终轮端效率只有 60%

但是是否这个效率可以为这样的场景做一些定制化设计提升？由于不是这个专业的，也不知道去哪找人聊，发到这里蹲蹲专业人士的建议

感谢各位留言，这里想补充下，这个帖子主要想问的是这个传动效率能不能突破 60%，提升到比如 90%，这样这个方案就有实用性了。题目中的可行性讲的也是技术可行性，不是问商业可行性。感谢。

[GeekGao]

梦回 20 年前，助力车。。。。

[Fred0410]

有没有可能，电动车的前身就是电传动自行车

[bobguo]

@GeekGao @Fred0410 哥们儿，这里重点是 无电池 + CVT ，电助力没电池怎么实现 CVT

[1OF7G]

好家伙，人肉增程电动车是吧

[GeekGao]

@bobguo 20 年前（千禧年初期）有类似的车子，被淘汰了。
或许材料没如今这么好，但是与你所述原理是一致的。

[bobguo]

@GeekGao 技术就是一个螺旋上升的过程，所以背景之一是国内电动车大爆发，不过我连原理都不清楚，想听听大家的看法

[GeekGao]

@bobguo 我觉得从用户角度思考，现在的人比过去的人更懒，身体更弱鸡。所以交通类的产品应：最好别让我出力+安全保障+有通行效率+舒适

[bobguo]

@GeekGao 您这是把除了特技自行车以外的品类都给排除了呐~~~

[GeekGao]

@bobguo 有市场 = 有钱赚 = 有动力生产 ，经济闭环。

[kome]

一个 50kg 的人, 功率算他 250W, 这个功体比基本接近顶级运动员的水平.
按照最终动力实现 60%, 也就是 150W, 那么, 他一下子就从顶级运动员变成了骑行爱好者.
这还没有算上车重, 碳纤维车重一般为 7-8kg, 顶级铝车也能做到这个重量, 姑且也按照 8kg 算, 发电机算 5kg(估计得 x2), 发动机算 5kg(?估计也得 x2).
那么为什么不选择电助力? 以捷安特 FAST E+ 1 这款车的介绍, 最大应该能给到 300W 的助力, 最低一档也能给到 100W 左右, 速度超 25km/h 不提供助力, 一个骑行者原本 100W 的能力, 电助力能给他 200W 的实际能力.
但是你这个是让原本有 250W 能力的顶级骑行者变成 150W 的废物.
你这又是发电机又是发动机, 还有中间储能装置, 重量能否控制住?
而且电容的主要用途还是短时大功率输出, 电池才是长时间稳定功率输出吧.

个人见解.

[bobguo]

@GeekGao 所以我还提到了，这个方案背靠您说的 [最好别让我出力+安全保障+有通行效率+舒适] 这个原则下目前蓬勃发展的电动车市场，配件基本都一致的，把自行车和电动车做在一个门类下，只是为小电池或者无电池场景做一些特殊优化

[bobguo]

@kome 问题就是怎么把这个 60% 提上去，不是问 60% 有没有人用，结论自然是没人用的

[bobguo]

@kome 另外关于重量问题，这个车不是追求极限速度，而是 CVT ，更倾向于爬坡拉货的经济效益，而不是纯轻量化比速度的运动属性。当然，真谈经济性，电池或者发动机才是正解，这个纯粹是在生物动力这个门类下作的提升。

[NoOneNoBody]

没有市场，结贴吧

[bobguo]

@NoOneNoBody 只要留一个插电池的地方，插一根电池就是电动车，电动车是什么规模的市场不用俺赘述了吧，这个方案和电动车市场是融合的，只不过优化 [低电量] 这一特殊场景下的表现，你如果特别关注市场这个角度，推荐去这么解读

[Tumblr]

本来我踩自行车能有 80%的效率，现在这 80%给了电容了，电容放电驱动电机再给我减掉 20%，我干吗不直接踩自行车？

[lxh1983]

没有可能，效率的天花板就是自行车，直接从生物能转成动能。你这两次转化，就不可能是 100%，还有电机，发电机，这些额外的重量都需要能量驱动

[Trinity99]

造个玩玩嘛 也没什么技术门槛
之前看到有场地车运动员踩单车发电驱动 700w 的烤面包机

[NoOneNoBody]

@bobguo #15
我说的是，市场需求就是要么人力自行车（低成本或运动性质），要么两轮电动车（大众已经负担得起），这中间态可能有需求但不多，难以形成规模
而且这种产品上市面临很多问题，技术成本，交通规则也是模糊地带，难管，上面叫停可能性高，厂家面临的风险不是一两个

[cpstar]

如果两个 80%综合结果 64%，那链条机械传动的效率有多少？如果不高于 64%那这还有意义，如果远远高于 64%那这不就是吃饱了撑的。至于需要各种间接传动的原因，主要是动力输出端的特性与车轮端的需求不匹配，需要介质的转换匹配两者。

至于无极变速这个事情，现在的 3*7 似乎问题也不大，毕竟动力输出端可以不连续，或者说动力输出对平滑变速没有强需求。

[newtype0092]

你这一套东西加起来，和传统飞轮牙盘链条比起来，要么重量远远超标，要么价格远远超标。

再说我不到 100w 的菜腿也经不起你那一点点电转化损耗。。。

[bobguo]

@Tumblr 链条传动效率我看资料能到 95%，题目我也补充了，不追求追平链条传动效率，到 90% 上下也差不多了，但是可以得到一个 CVT 。是不是大家对 CVT 没感觉，一直没人聊 CVT ，现在也有人在做机械 CVT 但是效率也上不去。

[walkbox]

没有市场 不会比机械传动省力，还重 占体积。 折叠才是通勤自行车的未来，看小布。

[kome]

@bobguo 当前链条传动系统的齿比绵密程度很高, 人双腿的踩踏频率可以提供齿比变化下的 CVT 功能, 大盘和飞轮能做到相当夸张的齿比跨度. 在极限齿比下, 人踩不上去的坡, 用这种方案铁定上不去; 人能踩上去的坡, 这个方案也不一定能上去, 中间接近 40%的能量损失可是很大的.
另外, 自行车的载货能力约等于无.

[dhb233]

自行车速度用拧把手的方式调速？感觉除了无级变速，没有任何优势。
如果只是无极变速，那也可以参考汽车的无级变速，感觉可行性更高

[bobguo]

@cpstar 你试一下上坡换挡就知道目前外变速器的弊端了，外变速爬坡要提前换挡，这些都让使用上变得没那么友好。内变速花鼓/中置变速也能解决这个问题，但是是一个独立的门类，和电动车市场无关，感觉不太面向未来，而电子就特别适合当下这个时代，特别是通过电线传动这个科技属性拉满。

[bobguo]

@newtype0092 这个方案背靠电动车市场的规模效应，你去看看代驾电动车现在价格都到多少了，京东最低看到 600 的

[kome]

@kome 看到了附言, 当前轮毂电机的效率在 70%-90%(来源 ChatGPT 4o mini), 也就是说只要在前面加了其他能量向电能的转换, 整体效率就跟 90%说拜拜了.

[leconio]

哈哈哈，留言给手工耿

[wuzhewuyou]

你要是有能力把这 60%的效率整上去，别做自行车了，直接做电动机和发电机吧，比卖自行车有钱途

[bobguo]

@dhb233 和 CVT 车一样，根据车速自动调整扭矩，CVT 车也有手动挡的，但是反而是靠电脑模拟手动的感觉。实际 CVT 就是在每个速度下都能调到匹配功率的最大扭矩。这也是 CVT 车开起来非常平顺的原因。

[bobguo]

@kome 终于说到点上了，我想讨论的就是这个，这个效率有没有可能提升上去？现在电车发展势头这么好，有没有比较前沿的技术可以下放。

[bobguo]

@wuzhewuyou 有没有一种可能比亚迪已经具备了这个技术，我是在跪求新技术下放到自行车~~

[kome]

@bobguo 电动汽车的电机效率通常在 85%到 95%之间(来源 ChatGPT 4o mini, 我实在不知道去哪里找), 但是电动汽车电机的体积/工作电压/工作电流/额定功率远不是轮毂电机能比的, 或许铜缆品质也不能比.
电机的热能损失在大电流下无法忽视, 想要降低电流, 额定功率下就得提高电压(如果能提高的话), 但是电动自行车的法定电压限制的很死.

[bobguo]

@kome 特斯拉 Model S Plaid 每个电机 10 万瓦 功率，所以对于区区 500W 以下的功率场景，可能电流问题没那么严重。当然我这块纯外行，一路都是瞎想，哈哈。

[zerofancy]

没看懂为什么非要中间转换成电能，这是一种健身用途的道具吗

[dhb233]

@bobguo #31 汽车的车速是油门控制的。所以自行车也需要拧把手控制车速？
根据经验，骑车上坡的时候，一般是骑不动，所以通过变速器，在脚蹬的速度变化不大的情况下，降低自行车的速度。
如果你的方案可行（效率够高），你希望骑行的时候怎么做？

[SenLief]

供应不上的

[bobguo]

@zerofancy 主要是 CVT

[lloovve]

文科毕业？

[bobguo]

@dhb233 我希望无论上坡下坡，人只需要确保按照一定踏频输出功率，最终车速快慢由输出的能量和阻力（滚阻、风阻、坡度）决定，人的输出和地形环境完全解耦。现在普遍采用的自行车外变速除了档位数量不够绵密外，还有一些比如不能上坡换挡，停车换挡的限制。当然，穿了锁鞋有停车换挡的技巧，但始终是机械设计上的不便。

[dhb233]

@bobguo #41 我觉得车速不应该由外部因素控制，这有点危险。并且即使是平路，人也会希望主动控制车速，比如拐弯路口的时候要减速

[bobguo]

@dhb233 脚踏决定功率，能量是守恒的，你慢慢蹬速度是不可能上去的

[bobguo]

@dhb233 站在功率维度，低功率=慢踩，高功率=快踩，但是高低功率和自行车所处的环境无关，上坡也可以慢踩（当然太慢不行，扭矩不够没法前进），下坡如果还想比自由下降更快，也可以快踩。总之功率和速度完全解耦，人可以完全关注路况不用想着档位。

[GARLICTRUMP]

@bobguo 如果驾驶者不能控制速度，那还叫交通工具吗
另外实用电瓶车买来第一件事就是拆脚蹬，没人爱蹬那玩意儿。电助力车本身是玩乐需求，很小的市场
你不如去琢磨下摩托车的增程，这东西看着简单，大厂都觉得不容易

[dhb233]

@bobguo #44 你再好好梳理下这些场景和期望的操作吧，感觉你也没想清楚想要怎样。总不能想不清楚了，就再搞一套 AI 系统，智能管理动力吧。。。

[bobguo]

@GARLICTRUMP 哥们看下前面的回答，能量守恒的，你不想那么快蹬慢点就好

[bobguo]

@dhb233 功能上来说就好比一个自动变速箱中的 CVT ，实现来说就是一套发电机 + BLDC 控制电路 + 轮毂电机，做出来没什么难的，我虽然不是专业的，但我知道哪里能找人弄。但是效率太低了，所以其实开这个帖子想的是讨论效率问题。

[passive]

[fovecifer]

@bobguo 专业级别的电子变速器是不是就没有你说的弊端了呢？

[bobguo]

@passive 这个思路也挺有意思，最终也是效率问题被放弃。

[bobguo]

@fovecifer 电子变速只是让变速更容易，并没办法解决外置变速爬坡和停车无法变速的问题，始终受限于外置变速+链条的机械限制。

[ztfot]

- 之前想过直接给电变加一套自动换档逻辑
- 根据车辆当前状态自动换档，爬坡自动降档，高速行驶自动升档
- 踏频保持不变
- 这样也可以做到你想要的效果，不过感觉和汽车自动档控制变速箱没啥区别
- 不过要降档超车的时候系统就不太好判断了

[ztfot]

- 理想是理想，实际感觉不太好操作
- 比如上坡的时候，踏板变重你的腿无法维持原来的踏频这时候系统应该怎么办？
- 相同的踏频，如果下坡路这踩空了系统应该如何调整？
- 至于你想做的 CVT 可以控制链条在自行车前后两个牙盘来实现
- 不过好的自行车换档几乎没什么顿挫，配合好的算法可以近似 CVT

[verrickt]

最需要变速的时候往往是上坡，这时自重的影响会被成倍放大。
CVT 的效率暂且不提，外变速系统的自重控制在 2.5kg 左右，我不觉得 CVT 的重量可以控制在与之可比的范围内

https://tieba.baidu.com/p/7901253718#/

[bobguo]

@ztfot 如果要基于机械做自动变速，目前只看到中置变速和内变速花鼓可以实现任意状态下的变速。降档超车感觉和人力没关系，主要因为发动机转速和功率绑定才要降档获取更大的转速（功率），人力静态就可以做最大功率了。

[fovecifer]

@ztfot 我觉得不太现实，发动机的扭矩转速功率其实特别恒定，但是人的大腿差别太大了，自动变速的逻辑没发弄吧

[bobguo]

@verrickt 如果单纯论 CVT ，2.5 kg 我觉得是可以做一个机械 CVT 出来的，只不过机械感觉不够酷。最简单的 CVT 就是一个皮带两个钢轮，不计成本应该不算难。主要还是可靠性等各方面因素我没考虑机械的。

[bobguo]

@fovecifer bldc 恒转矩控制，很成熟的东西

[yesha]

https://www.dji.com/cn/avinox

[bobguo]

@yesha 您看下大家的讨论，带电池的不是这个方案要讨论的范围

[ztfot]

@bobguo 我指的是这种变速器，有电子控制的方案，电子控制的变速器可以编程

[ztfot]

改变前后轮牙盘大小就可以让踏频保持在一定范围内

[bobguo]

@ztfot 您可以参考我前面的回复，电变只是让变速更方便，但是停车变速，爬坡变速还是难以实现，这是受限于外变速和链条的物理结构的

[Bluecoda]

已经有了，日本不就是这样吗？带了个电池助力的

[Felldeadbird]

电能转化率太低了，还不如全人力踩踏来得更快。

e-bike 的改装很多，我看 B 站就有人 前轮加了电机，然后车架挂一个外置电池。

[bobguo]

@Felldeadbird 电能转化率太低的原理是什么？

[bobguo]

@Bluecoda 求链接

[Bluecoda]

@bobguo https://www.bilibili.com/video/BV1uz421D71b

[Felldeadbird]

@bobguo 我没理解错的话，人力是不参与驱动对吧？那么人力踩踏需要在什么踏频和功率区间才是发电驱动最佳区间。低于这个区间，车子动起来慢吞吞，高于这个区间，心率炸直接无氧运动了。
如果人力还是参与驱动，那速度损坏就增大了。一边发电一边驱动是很难兼得的。

[bobguo]

@Felldeadbird 人力不参与驱动，至于踏频那些问题，就是发电机的效率问题。我只知道发电机的效率和转速有关系，但这些都是可以调的，转速可以用变速齿轮调，发电功率可以用线圈数或者磁铁强度调，只要能把人的脚踏功率（ 50~300W ）低损耗转成电能就实现了其中一个目标了。我想讨论的主要就是这个。

[bobguo]

@Bluecoda 所有电助力都是这样的，和这个主题聊的关系不大，您方便的话仔细看看。

[kkocdko]

我大概能理解您的意思，但个人感觉方案太复杂而且成本可能很高。个人看来“更顺滑的变速”确实是个需求点，但实现这个需求的途径恐怕还需要讨论。

[bobguo]

@kkocdko 如果谈落地，过几年看看做电车的车企会不会走这个方向，他们发电机电动机理论和技术应该都比较成熟，万一自行车市场有他们需要的东西，可以把技术下放，就像大疆最近做的那个 ebike 的逻辑一样（当然大疆是电助力方案，不是我谈的这个）。

[future0906]

@bobguo
因为电助力的结构更加适合自行车，你这个想法太过虚无缥缈：
1. 如果只是为了动力输出端保持线性，助力车已经能做多。
2. 为了解耦增加结果损失传动效率无意义。有一种过度设计的感觉。
3. 电动汽车原件重量和体积自行车无法接受，无法复用零件，大概率要重新研发，不要以为只是放大缩小这么简单。

[bobguo]

@future0906 先抛开所有带电池的模式，不然没法谈自行车，所有人力自行车都是低效的。电助力只不过是和踏板联动而已，和用手拧没有本质区别，没电啥也不是。