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。

和 V 友们讨论，目前整体看来机械 CVT 方向可能比电更容易落地一些，附机械 CVT 相关资料（部分 V 友提供，在此感谢）

https://www.163.com/dy/article/EUCIM1A10511UP25.html
https://en.wikipedia.org/wiki/NuVinci_continuously_variable_transmission

昨天风大，车没找栏杆锁住，被风吹摔了，还好变速没摔坏，但是切换起来有点卡壳，又要花时间调了。

我只是想要一个随时能骑的人力交通工具，顺便拉点东西，并且不是谋生用的，不想整天大爷一样供着来用。

[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。

[yplam]

算算电机，发电机，超级电容的重量，估计没人愿意带着这么一坨骑车，现在趋势是中置电机加锂电池的电助力，充一次电估计续航可以 100km 以上，可以看看欧美的运动助力车，或者日本的内变速通勤车，国内发展不起来主要是价格，愿意掏一万以上买辆单车的人不多

[wangcheng]

这套系统会增加重量、降低效率。
你说了半天传统变速器的缺点无非就是上坡需要提前换档和停车不能换档。这套系统增加的重量会让上坡变得更费力（何况效率还更低了）。

[bobguo]

@wangcheng

[mosfet]

大型水轮机能做到 95%以上效能。小型的 75%左右吧，对于自行车也是巨型了
主要是磁损耗、机械传动损耗、热损耗

还有人的输出功率太小，世界级职业运动员最多也就 400W ，未经训练的 200W 不到

[bobguo]

@wangcheng 中置变速，内变速花鼓，哪个都比外变速重，这个维度只能说 cvt 的优势盖过了增重的部分，才有这样的需求。其实这个方案还可用于电助力没电的时候用，现在电助力也好，轮毂电机也好，没有电骑起来什么时候都更费劲。

[bobguo]

@mosfet 小型化效率上不去？阻碍主要是什么？不谈经济性哦，只谈物理。

[future0906]

@bobguo
建议你先看看电助力的原理

[bobguo]

@future0906 什么原理，手拧油门换成和脚踏联动，没电的时候不还是比常规机械自行车更吃力，更不要说 cvt 了

[whathappen]

为什么你觉得 CVT 是很好的一个东西？ 这么好的东西为什么竞速车上从来不用？

自行车最重要的是换档顺滑吗？ 30 速的档位还不够你用？
骑行效率和减重才是最重要的。

[mosfet]

@bobguo
体积小，极对数就做上不去，极对数少转子磁场频率高损耗大
冷却散热条件差，影响永磁材料性能
具体还有其他影响因素，你自己查资料吧

[ljl024]

@bobguo #13 假设我本来骑行能背 20kg 货，车重加 10kg 之后，同样的体能输出下，我只能背 10kg 货，这样载重的效率就很低了。
如果不能电助力，带这组电机出门的价值就不大了

[byte10]

使用电容不太实际，看你的描述，类似日产的 E-power 的设计，但是日产中间一个电池作为缓冲储能。 因为一块手机锂电池 应该等于一个篮球大小电容的容量吧？还是得加一个电池，做成比亚迪的混动吧😂。

[nzynzynzy]

反正都是吹水嘛我也贡献一个：

你搞一个共享能源计划，让在健身房蹬动感单车的给电池充电，给路上的电动自行车用，你从中间收个差价。

[bobguo]

@whathappen cvt 有两点必须具备才能达成比当前更好的效果，一是可以自动变速，二是可变范围更大。从爬坡载货的需求看，前者降低操作复杂度，后者提高带载能力，至于极速不是这个方案追求的方向。

[bobguo]

@ljl024 齿比范围更大就行了，当然外变速也可以做很大的齿比，但是又回到一开始的问题，无法无级调速，无法停车或者爬坡时调速

[bobguo]

@whathappen

[bobguo]

@whathappen 从汽车的角度，从手动挡变成自动挡后，油耗一直达不到手动挡的水平，直到出现的 cvt 才首次自动挡油耗反超手动，但是这个主题讨论的是比机械 cvt 更进一步的电气化 cvt ，首次提民用车 1000 公里续航的是丰田卡罗拉，低速靠着电机达到了更低的油耗。这也是这个方案为什么想一步到位走电气化而不是研究在自行车上搞机械 cvt 的原因

[BYDH]

你这个方案根本性的槽点在于人力发电，非常逆天。不如换个思路，车本质上是纯电，脚踏类似于动感单车空转，阻力可调以满足休闲、锻炼等不同使用场景，踏频就是油门，用算法控制电机功率输出。人力只与骑行感受相关，不参与传动，车重根本就无所谓，也没有能量转化效率的问题

[bobguo]

@BYDH 人力发电逆天的物理逻辑在哪里

[BYDH]

@bobguo #95 你连人力发电有多逆天都意识不到，也来讨论技术问题？

[imyoungboy]

原理上可行，实际上没必要
完全解耦，自行车速度如何控制？
没有反馈自行车骑起来很别扭，除非用算法去控制让他跟脚，这个做起来可没那么容易，而且你没有电瓶跟不可能有多余的能量来额外补偿这些
最优解就是链条还是直联车轮，然后链条带动车轮和发电机，有条件就加个离合器，再搭配个不大不小的电池，下坡能量回收，平路省力可以让离合器接合发电，然后上坡时放电，即保留直驱的效率，又能发挥消峰填谷的作用

[jydeng]

直接做成增程？脚踩+下坡=充电，轮子放电，就怕效率不够。

[1tangmizou]

上海临港见过一批电助力自行车，大疆最近也出了个三万块的电助力自行车。可骑次试试，新鲜感大于实用性，个人想象不到有很大的商业前景

https://www.dji.com/cn/avinox?site=brandsite&from=nav

[meeop]

两个原因吧:
1 效率问题
你说的电传动需要人力发电再驱动电机,如计算,即便效率较高也就 80%
但是齿轮传动可以做到近乎 100%传动效率

2 重量问题
电机因为有磁铁,线圈,很沉
目前技术条件下比一根传动链条沉


但是要是问能不能做:
那肯定能啊,而且不放电池的纯自行车似乎是没听说过的,可以吃螃蟹玩一下,做成视频应该挺多人会想看下效果

其实这个东西就是支持人力给电动车充电的普通电瓶车
淘宝买个脚踏发电机接到电动车上其实就是你说的这个东西了