名为 Mud 的技术或看看 eMTB

五月是全国自行车月，宣传骑自行车的诸多好处，展示自行车技术的发展，并鼓励更多人尝试骑自行车。

虽然许多人在骑自行车时更喜欢坚持在铺砌的路面上行驶，但其他人则将自行车视为一种逃生工具和一种与大自然联系的方式。在这里，污垢和先进技术别无选择，只能合而为一。其测试平台和最新进展领域之一是电动山地自行车 (eMTB)。

可以说，自行车和我们不断想要重新发明轮子的愿望是什么？让我们来看看与户外活动建立更牢固联系背后的技术。正如您将看到的，工程学是新发展和自行车创新的中心——改变人们骑车翻山越林的方式。

寻求更小、更轻、更便宜和更强大的电池

特斯拉的电池日标志着每年科技日历上最受期待的时刻之一。在此次活动中，电池技术的巨大进步得以亮相，旨在制造更强大、更持久、续航里程更远且成本更低的电动汽车。这一切都归结为能够实现埃隆·马斯克 (Elon Musk) 对特斯拉的愿景，即在三年内以 25,000 美元的价格销售一辆纯电动汽车。

但这项技术如何渗透到 eMTB 中，又将如何影响它们未来的发展？让我们先看看电动山地车现在使用的电池。

目前，大多数电动山地车电池都是 18650 锂离子（Li-ion）。锂离子电池于 1985 年首次开发出来，它们一直是电动汽车发展的主要推动力，因为它们是可充电的，而且您可以从中获得大量电力而不会占用太多空间。电池尺寸为 18 毫米 x 65 毫米，约为您手指的大小，电池以并联方式焊接在一起。拆掉塑料外壳，基本上看起来有点像一堆AA电池拼接在一起的样子。

电池最重要的数字是瓦时。正如您可能认为的那样，这衡量的是一小时内可以输送多少瓦特。例如，一个 250 瓦时 (Wh) 的电池可以全功率驱动一个 250W 的电机一小时，而一个 500Wh 的电池可以驱动它两个小时。大多数电动自行车电池的电量都在 300 到 550 瓦时之间。电池的最终目标是获得尽可能多的瓦时。但如果你只是继续添加细胞，你就会开始增加重量和体积。

从积极的方面来看，制造商并不满足于原地踏步。在这种大小的电池中仍有大量创新正在发生。事实上，博世去年推出了其 625Wh Powertube 电池，尽管电池尺寸更小，但仍可提供巨大的续航里程。这些电池的内部结构也在不断完善，工程师们正在试验不同的阴极和阳极材料以提高容量。

那不是全部。增加电池体积的另一个大问题是它使热量更难逸出。如果电池变得太热，它必须以较低的功率运行，否则就有永久损坏自身的风险。eMTB 通常整天都在阳光下，因此 18650 电池更好的热管理可以在更长的时间内带来更好的性能。

受特斯拉启发的电池技术加入其中

对于那些关注特斯拉的人来说，特斯拉目前不使用 18650 电池也就不足为奇了。相反，他们目前使用 21700 标准，电池尺寸为 21mm x 70mm。特斯拉于 2017 年与松下一起开发了这种电池，其更大的体积意味着它可以装入更多的阳极和阴极以容纳更多的能量。特斯拉还声称它具有更长的使用寿命并且需要更少的充电。

最近，车手开始看到这些电池与Specialized Turbo Levo 一起进入电动山地车。这款自行车配备一块 700 瓦时的大电池，可提供充足的骑行时间，使其成为当今电动山地车上最大的电池之一。此外，其电机可提供高达 565 瓦的功率和 90Nm 的峰值扭矩。总体而言，Specialized Turbo Levo 的性能和技术处于行业的巅峰。

然而，Tesla 就是 Tesla，他们并没有止步于 21700。他们最近在 Battery Day 上发布的公告分享了其电池技术的下一步发展。Tesla 电池的尺寸再次增大，这次增大到 4680 或 46mm x 80mm。据特斯拉动力总成和工程高级副总裁 Drew Baglino 称，与 21700 相比，这项新创新将能量提高了五倍，功率提高了六倍，并将使用这些电池的汽车的续航里程增加了 16% .

配备更强大电池的电动山地车的优势显而易见。您可以在更小、更轻的包装中提供相同的功率，这使自行车的手柄和外观更像传统的山地自行车，或者您可以保持电池尺寸相同并增加自行车的续航里程。但在您过于兴奋之前，请记住，21700 技术从特斯拉 Model 3 汽车渗透到 Specialized Turbo Levo 大约用了两年时间。和所有新技术创新一样，预计成本会很高（新技术很少便宜），就像它旨在帮助攀登的山脉一样。

其他关键工程因素在起作用

工程师经常听到的一个常见抱怨是重量，eMTB 太重了。然而，eMTB 必须承受比普通山地自行车高出 50% 的越野负载。因此，工程师必须考虑制动负载，尤其是前叉上的负载。制动器还需要包含更大的转子并配备四活塞制动卡钳以提供足够的制动力。必须重新考虑和设计前后悬架运动学以及轴承和连杆以提高强度和耐用性。诸如座杆和车把之类的单个组件经常被推到它们的字面断裂点。所有这些都很快加起来。

使用当前的行业数据，主动骑行方式的最大允许重量达到了 150 公斤的极限。为了超越这一点，工程师们必须开发出更坚固、更坚固的车架和部件，并以不同于标准山地自行车的方式设计它们。这将使自行车更重，骑手将不得不满足于重量为 27-29 公斤的电动山地车。问题，或者说留在房间里的那头众所周知的大象，是……谁真的想骑这么重的自行车？

十多年来选择的框架材料一直是碳纤维。它重量轻，可以雕刻和操纵以增加车架的刚度和灵活性或顺应性，从而获得更好的乘坐质量。碳纤维最大的缺点是其易碎的名声，以及一个完好无损但脆弱的框架如何在意想不到的时刻突然发生灾难性故障。

持续的工程和使用碳的经验在一定程度上减轻了这一点。然而，几种使用混合复合材料的新方法显示出提高安全性的希望，而碳纤维在自行车行业中受到高度重视的特性却很少或没有下降。混合复合材料将碳纤维粘合线（称为“层”）与另一种材料（例如塑料或钢）混合在同一层中。Innegra Technologies、迪尼玛 (Dyneema) 和 REIN4CED 是为其他公司开辟道路的几家公司。

准备好一些污垢了吗？

汽车行业拥有 Ehra-Leissen、Nürburgring 或 Millbrook 试验场，可以对他们的新汽车技术进行最终测试。最近，我在 YouTube 上看到了 2021 年 eMTB 测试。在犹他州圣乔治崎岖不平、布满岩石的沙漠中，十二个不同制造商的 eMTB 由一组专业骑手进行测试和折磨。查看电动山地车已经走了多远，以及它们未来还需要去哪里。但有一件事是肯定的：这种不断发展的山地自行车类型每年都在不断发展并变得更好。

虽然不是每个会阅读此博客的人都是骑自行车的人，但由于国家自行车月，我们都可以惊叹于自行车行业在技术方面的进步，尤其是当工程师决定沿着人迹罕至的道路冒险时。这让我和大自然微笑。现在出去以技术的名义扔一些泥巴。

 

审核编辑 黄昊宇