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自行车轻量化仍是行业趋势。随着3D打印技术和添加剂技术的进步，钛合金材料和镁合金材料将在自行车减重中得到更广泛的应用。新材料的尝试主要是基于提高性能。

由于需求和价格的优势，镁合金的大规模推广仍需要原材料价格的下降。电动助力自行车有着广阔的市场。未来自行车技术的迭代将集中在电动助力自行车场景，对镁合金的需求将进一步加强。

 

电动自行车的发展

事实上，电动助力自行车的历史可以追溯到19世纪90年代。1895年，Ogden Bolton Jr.申请了第一辆电池驱动自行车的专利，该自行车的直流轮毂电机在后轮上装有6极电刷换向器。这辆电动自行车有一个10伏的电池，可以产生100安培的电流，但它太笨重了，几乎无法骑行。
随着电池和电机工艺的成型，真正的电动助力自行车诞生了。1989年，雅马哈制造了最早的原型之一，看起来与现代电动自行车非常相似。

 

 

电动助力车的功率控制和扭矩传感器是在20世纪90年代开发的。1992年，Vector Service Limited推出了第一款电动助力自行车Zike，其特点是车架内置镍铬电池和850克磁铁电机。然而，销售额非常低，原因尚不清楚，可能是由于生产成本高。

1993年，雅马哈发明了第一个踏板辅助系统。与此同时，美国汽车偶像Lee Iacocca于1997年创立了EV Global motors。EV Global生产一种名为电动自行车SX的电动助力自行车，这是最早用于推广电动助力的概念之一。虽然当时笨重的电动助力自行车使用铅酸电池，但较新型号的自行车使用金属氢化物镍、镉镍和锂离子电池。锂离子电池的应用是电动自行车技术最重要的突破之一。更高的能量密度大大提高了易用性。

自行车材料分析

钢架

钢架结构承载能力强，价格优势明显，因此在一些旅行车上仍有广泛应用。钢架的高强度和刚度使其能够承受更大的重量，适合长途旅行和携带大型物品。此外，钢架相对便宜，是一种价格合理的选择。钢框架使用的主要材料是4130铬钼钢和雷诺钢。

铝合金

铝合金各方面性能相对均衡，价格相对较低，因此在日常使用中非常常见。铝合金车架具有良好的轻质性能，使自行车更灵活，更易于操纵。然而，铝合金具有较弱的刚度和强度以及相对较短的使用寿命，因此它们可能不适合在需要更高承载能力和耐用性的情况下使用。铝合金框架主要采用6000系列和7000系列铝材料。

 

 

碳纤维

碳纤维是目前高端公路和山地自行车的主流车架材料。它具有重量轻、减震性能好、强度高的特点。碳纤维车架的轻质设计使自行车更灵活、更快，是竞技骑行的理想选择。然而，碳纤维结构在受到侧向力时容易断裂，这仍然是一个有待解决的技术问题。碳纤维车架的制造工艺非常复杂，价格高昂，因此成为高端自行车的首选材料。
目前主流的顶级框架通常使用T700或T800等材料作为框架主体，而T1000主要用于提高底部支架和链撑等关键刚性部件，以获得最大效益。

钛合金

钛合金是一种仅次于碳纤维的轻质材料，在材料中具有优异的强度和耐腐蚀性，略低于钢的强度。钛合金车架的疲劳寿命是普通钢车架和铝车架的五倍，这意味着自行车的使用寿命将延长。钛合金车架的轻量化设计使自行车更轻、更灵活，是追求高性能的自行车爱好者的理想选择。然而，由于制造工艺和焊接技术的复杂性，钛合金车架的价格和成本都很高，因此钛合金车架只在高端自行车市场上选择。
目前主流的钛合金框架主要有两种，即6-4钛合金和3-2.5钛合金。

镁合金

镁合金在自行车界有着独特的地位。它是一种新兴材料，自20世纪80年代以来就引起了人类的关注和探索。Cannondale和Pinarello等著名自行车制造商也加入了镁合金自行车制造热潮。然而，尽管皮纳雷洛和梅里达试制的镁合金自行车在环法自行车赛上取得了非凡的成绩，但由于制造技术的困难和成品的质量问题，它们未能成功商业化，导致镁合金车架被弃用。
对比碳纤维，我们会发现碳纤维生产过程中有很多手动部件，它不像镁合金那样适合大规模生产。因此，它的成本更高，耗时更长，并且具有更高的工艺要求。因此，随着集成压铸技术和镁合金技术的发展，市场再次开始尝试镁合金自行车。

 

电动助力技术发展

电动助力技术是电动助力自行车的核心技术，主要包括电机、电池和控制系统三个方面。这三个方面的技术水平和性能指标直接影响电动助力自行车的续航里程、动力输出、智能化和成本等重要因素。近年来，随着科学技术的进步和市场需求，电动助力技术不断取得突破和创新。
在整车方面，主要参与者包括日本的雅马哈、美国的Trek、中国的Giant等。这些公司在电动助力自行车的设计、制造和销售方面具有强大的竞争力，提供多种类型和等级的产品来满足不同消费者的需求。

 

 

在电池方面，轻量化、高能量密度、长寿命和低成本是电池技术发展的主要方向。目前，以小型圆柱形三元锂电池为代表的锂离子电池已成为电动自行车的主流电池类型。它们具有重量轻、容量大、循环寿命长、安全性高的优点。

据统计，2019年全球锂离子电池产量达到1.5亿千瓦时，其中约10%用于电动助力自行车领域。未来，随着锂离子电池材料和工艺的改进，以及固态锂电池等新型锂电池的开发和应用，电动助力自行车的续航能力将进一步提高。

在电机方面，高效率、低噪声、小型化和智能化是电机技术发展的主要方向。目前，以高速永磁无刷直流电机为代表的无刷电机已逐渐取代刷齿直流电机，成为电动助力自行车的主流电机类型。它们具有效率高、噪音低、体积小、使用寿命长的特点。
据统计，2019年全球无刷直流电机产量达到2.4亿台，其中约15%用于电动助力自行车领域。未来，随着无刷直流电机性能的优化和无刷自对准机等新型无刷电机的推广应用，电动助力自行车的功率输出将进一步增强。

电动助力自行车市场概述

电动助力自行车是一种新型交通工具，它结合了电机、电池和智能传感器系统。它可以根据骑车人的蹬踏力和速度自动调节电机的输出功率，从而提供更舒适高效的骑行体验。电动助力自行车受到全球越来越多消费者和政府的青睐，市场规模和销量呈现快速增长趋势。

 

 

有数据显示，2021年全球电动助力自行车市场将达到272.2亿美元，与2020年相比增长13.9%。预计到2029年，全球市场规模将接近2255亿元，未来六年复合年增长率（CAGR）将达到12.2%。

全球电动助力自行车市场的主要制造商包括Giant、Accel Group、Pon和Riese&Müller。这四大制造商约占全球市场份额的27%。旅行电动自行车是全球电动助力自行车市场上最大的产品细分市场，约占36%的市场份额。未来，随着交换电池的发展和交换电池站商业模式的应用，电动自行车市场将在未来扩大。