如今，即使是看來(lái)不起眼的人力腳踏車也開(kāi)始走向電動(dòng)化。我在此指的并不是車速表、GPS等周邊裝置，而是更核心的功能：為騎乘和變速提供動(dòng)力。這種變化正發(fā)生在大眾市場(chǎng)主流的單車上，而不只是一些專業(yè)級(jí)或高檔的客制單車。
先來(lái)看看驅(qū)動(dòng)電力。當(dāng)然，電動(dòng)單車并不是什么新鮮事兒;早期的腳踏車很快地就發(fā)展出附加汽油引擎，使其成為最原始的機(jī)車雛型，接下來(lái)還嘗試發(fā)展出各種采用鉛酸電池的電動(dòng)版本。當(dāng)然，由于當(dāng)時(shí)的馬達(dá)和控制效率相對(duì)不高，以及這種電池化學(xué)成份的能量/重量和能量/體積比例不恰當(dāng)，使其難以真正發(fā)揮作用。
如今的情況當(dāng)然改變了(請(qǐng)參考此專門介紹電動(dòng)單車的網(wǎng)站)。您還可能會(huì)看到改裝的電動(dòng)輔助單車，在其座管或下管安裝著鋰電池組以及電動(dòng)后輪轂;這些主要用于在大都市的送貨服務(wù)。或許看起來(lái)粗糙而不夠優(yōu)雅，但至少能發(fā)揮作用。電池組在某種程度上已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化了，因而簡(jiǎn)化了充電和更換電池。除了DIY 轉(zhuǎn)換套件外，市場(chǎng)上還有一些時(shí)尚、優(yōu)雅的電動(dòng)輔助單車，采用的電池整合了Trek Bicycle Corp.和Specialized Bicycle Components等主要供貨商以及許多新創(chuàng)公司的車架。
盡管市場(chǎng)上充斥著各式各樣的產(chǎn)品，但美國(guó)新創(chuàng)公司GeoOrbital, Inc.推出一款聰明的設(shè)計(jì)令我印象深刻。這家位于麻州劍橋的GeoOrbital, Inc.成功地在Kickstarter提出了一個(gè)創(chuàng)新的想法：一款“插入式”(drop-in)的替代前輪，它結(jié)合了電池和馬達(dá)，可以直接插入任何腳踏車使用(圖1和2)。該公司已經(jīng)打造并銷售了數(shù)千套，并記錄了數(shù)千英哩的騎乘旅程。
GeoOrbital插入式前輪在一個(gè)單元中結(jié)合了充電電池和馬達(dá)，以及電池管理和監(jiān)控功能，適用于所有單車(來(lái)源：GeoObital)
GeoOrbital插入式前輪的機(jī)械布局能夠符合各種車型的限制，表現(xiàn)其巧妙的設(shè)計(jì)、工程與封裝(來(lái)源：GeoOrbital)
我自己都想試用這種電動(dòng)車輪了。這一設(shè)計(jì)想法似乎可以讓我們不必花錢去買昂貴或?qū)I(yè)的單車。但我唯一的顧慮是，由于“回轉(zhuǎn)效應(yīng)”(gyroscopic effect)，在前輪上多次旋轉(zhuǎn)將會(huì)對(duì)于單車的操控和機(jī)動(dòng)性產(chǎn)生不利影響。(對(duì)于那些認(rèn)為以前輪作為陀螺儀能讓單車穩(wěn)定的人：不好意思，這已經(jīng)是一種早已被多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)拆穿的迷思了!只要Google一下“如何保持單車穩(wěn)定”，就會(huì)看到許多可靠的實(shí)驗(yàn)證明事實(shí)并非如此。)
這不只是因?yàn)閱诬嚨碾娏φ谕?。前后變速器也受此電子牽引。傳統(tǒng)上，單車使用位于車把或車把附近的變速桿來(lái)拉動(dòng)由許多穿過(guò)保護(hù)罩的細(xì)鋼絲制線纜(你知道它們其實(shí)稱做Bowden電纜嗎?)。雖然這是一種簡(jiǎn)單而有效的解決方案，但也存在缺點(diǎn)：線纜易于磨損和卡扣;替換和調(diào)整任務(wù)可能簡(jiǎn)單也可能令人頭痛;手指需要很用力才能拉動(dòng)沿著車架走的較長(zhǎng)線纜。此外，還必須努力克服變速器復(fù)位彈簧的作用力。
解決辦法就在于電子變速器。當(dāng)我第一次看到這些東西時(shí)的反應(yīng)是，“誰(shuí)需要這些東西?它們只是讓一個(gè)根本不存在的問(wèn)題復(fù)雜化的多余裝置。”然而，顯然地，事實(shí)并非如此。諸如Shimano, Inc.等高檔單車零件供應(yīng)商已經(jīng)推出第二代和第三代變速器了(圖3)。其原理很簡(jiǎn)單，但實(shí)施其來(lái)并不容易：前或后變速鈕——而非變速桿——啟動(dòng)相應(yīng)變速器上的電動(dòng)機(jī)構(gòu)，變速鈕和致動(dòng)機(jī)構(gòu)之間的連接可以采用硬接線或無(wú)線方式。當(dāng)然，每一種選擇都涉及成本、安裝以及修改。
電子變速器或許看起來(lái)像是不必要的功能，但是，Shimano Ultregra D12前變速器(圖標(biāo))及其搭配單元由于簡(jiǎn)便、功能性和效能等因素，吸引業(yè)余和專業(yè)車手的目光(來(lái)源：Shimano)
電子變速已經(jīng)被大多數(shù)競(jìng)賽和許多挑剔的車手認(rèn)可了，并且廣泛用于業(yè)余愛(ài)好者和環(huán)法自由車賽(Tour de France)的專業(yè)車手。雖然業(yè)余車手可能會(huì)喜歡，因?yàn)樗?ldquo;容易”操控，但如果不能真正帶來(lái)性能優(yōu)勢(shì)，專業(yè)車手是不會(huì)使用的，即使電子變速有一點(diǎn)點(diǎn)稍重，甚至成本更高，但這都不成問(wèn)題。此外，電子變速更可靠，充電電池的續(xù)航力可達(dá)數(shù)千英哩。
當(dāng)今的單車正朝電動(dòng)化大步前行，其勢(shì)不可擋，尤其它還帶來(lái)更多優(yōu)勢(shì)(當(dāng)然，這也是需要付出代價(jià)的)。同時(shí)，當(dāng)你跨上一臺(tái)具有動(dòng)力踏板的單車，除了身上的肌肉之外，完全不費(fèi)吹灰之力即可讓單車暢行無(wú)阻，也不必?fù)?dān)心微控制器(MCU)、電源、接線或無(wú)線連接、是否易受EMI/RFI干擾等與電子產(chǎn)品有關(guān)的各種常見(jiàn)問(wèn)題，這一切不是很神奇嗎?
你有電動(dòng)單車嗎?是否曾經(jīng)騎過(guò)這種高科技的動(dòng)力腳踏車?您對(duì)這種電動(dòng)化的單車有何看法?會(huì)不會(huì)很快地就會(huì)出現(xiàn)單車升級(jí)軟件供用戶下載?就像特斯拉(Tesla)的電動(dòng)車(EV)和其他車輛的情況一樣?
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