Matériaux et développement de la légèreté des vélos électriques
Le développement des vélos électriques
En fait, l'histoire des bicyclettes à assistance électrique remonte aux années 1890. En 1895, Ogden Bolton Jr. a déposé une demande de brevet pour la première bicyclette alimentée par une batterie avec un moteur à courant continu à moyeu équipé d'un collecteur à balais à 6 pôles sur la roue arrière. Ce vélo électrique est équipé d'une batterie de 10 volts pouvant produire 100 ampères, mais il est si encombrant qu'il est presque impossible de le conduire.
Au fur et à mesure que les processus de fabrication des batteries et des moteurs prenaient forme, le véritable vélo à assistance électrique voyait le jour. En 1989, Yamaha a construit l'un des premiers prototypes, qui ressemblait beaucoup à un vélo électrique moderne.
Les capteurs de contrôle de puissance et de couple pour les cyclomoteurs électriques ont été développés dans les années 1990. En 1992, Vector Service Limited a lancé le premier vélo à assistance électrique, le Zike, équipé d'une batterie au nickel-chrome intégrée au cadre et d'un moteur à aimant de 850 grammes. Cependant, les ventes ont été très faibles, la raison n'en est pas claire, peut-être en raison des coûts de production élevés.
En 1993, Yamaha a inventé le premier système d'assistance au pédalage. Dans le même temps, Lee Iacocca, icône américaine de l'automobile, a fondé EV Global motors en 1997. EV Global produit un vélo à assistance électrique appelé e-bike SX, qui a été l'un des premiers concepts utilisés pour promouvoir l'assistance électrique. Alors que les encombrants vélos à assistance électrique de l'époque utilisaient des batteries plomb-acide, les modèles plus récents utilisent des batteries nickel-métal hydrure, nickel-cadmium et nickel-cadmium. batteries lithium-ion. L'utilisation de batteries lithium-ion est l'une des avancées les plus importantes dans le domaine de la technologie des bicyclettes électriques. La densité énergétique plus élevée améliore considérablement la facilité d'utilisation.
Analyse du matériel de bicyclette
- Cadre en acier
La structure en acier a une forte capacité de charge et des avantages évidents en termes de prix, c'est pourquoi elle est encore largement utilisée dans certains wagons de gare. La résistance et la rigidité élevées du cadre en acier lui permettent de supporter un poids plus important, ce qui le rend adapté aux voyages sur de longues distances et au transport d'objets volumineux. En outre, les cadres en acier sont relativement peu coûteux, ce qui en fait une option abordable. Les principaux matériaux utilisés dans le cadre en acier sont l'acier au chrome molybdène 4130 et l'acier Reynolds. - Alliage d'aluminium
L'alliage d'aluminium a des performances relativement équilibrées dans tous les domaines et son prix est relativement bas, ce qui fait qu'il est très répandu dans l'usage quotidien. Le cadre en alliage d'aluminium possède de bonnes propriétés de légèreté, ce qui rend le vélo plus souple et plus facile à manœuvrer. Cependant, les alliages d'aluminium ont une rigidité et une résistance faibles et une durée de vie relativement courte, de sorte qu'ils peuvent ne pas convenir à des scénarios nécessitant une capacité de charge et une durabilité plus élevées. Les cadres en alliage d'aluminium utilisent principalement des matériaux en aluminium des séries 6000 et 7000.
- Fibre de carbone
La fibre de carbone est actuellement le principal matériau utilisé pour le cadre des vélos de route et de montagne haut de gamme. Elle présente les caractéristiques suivantes : légèreté, bonne absorption des chocs et grande résistance. La légèreté du cadre en fibre de carbone rend le vélo plus souple et plus rapide, ce qui en fait un outil idéal pour la compétition. Toutefois, les structures en fibre de carbone sont susceptibles de se fracturer lorsqu'elles sont soumises à une force latérale, ce qui reste un problème technique à résoudre. Le processus de fabrication des cadres en fibre de carbone est très complexe et le prix est élevé, c'est pourquoi il est devenu le matériau de choix pour les vélos haut de gamme.
Les cadres haut de gamme actuels utilisent généralement des matériaux tels que le T700 ou le T800 pour le corps principal du cadre, tandis que le T1000 est principalement utilisé pour améliorer les parties clés de la rigidité, telles que le boîtier de pédalier et les bases, afin d'obtenir un maximum d'avantages.
Alliage de titane
L'alliage de titane est un matériau léger, le deuxième après la fibre de carbone, avec une excellente solidité et une résistance à la corrosion parmi les matériaux, légèrement inférieure à la solidité de l'acier. La résistance à la fatigue d'un cadre en alliage de titane est cinq fois supérieure à celle des cadres en acier ordinaire et des cadres en aluminium, ce qui signifie que la durée de vie du vélo sera prolongée. La conception légère du cadre en alliage de titane rend le vélo plus léger et plus flexible, ce qui le rend idéal pour les cyclistes à la recherche de hautes performances. Toutefois, en raison de la complexité du processus de fabrication et de la technologie de soudage, le prix et le coût des cadres en alliage de titane sont très élevés, de sorte que les cadres en alliage de titane ne sont choisis que sur le marché des bicyclettes haut de gamme.Il existe actuellement deux types principaux de montures en alliage de titane, à savoir l'alliage de titane 6-4 et l'alliage de titane 3-2.5.
Alliage de magnésium
Les alliages de magnésium occupent une position unique dans le monde de la bicyclette. Il s'agit d'un matériau émergent qui a attiré l'attention et l'exploration de l'homme depuis les années 1980. Des fabricants de bicyclettes renommés tels que Cannondale et Pinarello ont également participé au boom de la fabrication de bicyclettes en alliage de magnésium. Toutefois, bien que les vélos en alliage de magnésium produits par Pinarello et Merida aient obtenu des résultats extraordinaires lors du Tour de France, ils n'ont pas été commercialisés avec succès en raison de la difficulté de la technologie de fabrication et des problèmes de qualité des produits finis, ce qui a conduit à l'abandon des cadres en alliage de magnésium.Si l'on compare la fibre de carbone, on s'aperçoit que le processus de production de la fibre de carbone comporte de nombreux éléments manuels et qu'elle n'est pas aussi adaptée à la production de masse que l'alliage de magnésium. Par conséquent, il coûte plus cher, prend plus de temps et présente des exigences plus élevées en matière de processus. Par conséquent, avec le développement de la technologie de moulage sous pression intégrée et de la technologie de l'alliage de magnésium, le marché a de nouveau commencé à essayer les bicyclettes en alliage de magnésium.
Développement de la technologie d'assistance électrique
La technologie de l'assistance électrique est la technologie de base des vélos à assistance électrique, qui comprend principalement trois aspects : le moteur, la batterie et le système de contrôle. Le niveau technique et les indicateurs de performance de ces trois aspects influencent directement des facteurs importants tels que l'autonomie, la puissance, l'intelligence et le coût des vélos à assistance électrique. Ces dernières années, avec les progrès de la science et de la technologie et la demande du marché, la technologie de l'assistance électrique a continué à faire des percées et à innover.
En ce qui concerne les véhicules complets, les principaux acteurs sont le japonais Yamaha, l'américain Trek, le chinois Giant, etc. Ces entreprises sont très compétitives dans la conception, la fabrication et la vente de bicyclettes à assistance électrique, offrant une variété de types et de qualités de produits pour répondre aux besoins des différents consommateurs.
En ce qui concerne les batteries, la légèreté, la haute densité énergétique, la longue durée de vie et le faible coût sont les principaux axes de développement des batteries à haute densité énergétique. technologie des batteries. À l'heure actuelle, les batteries lithium-ion, représentées par de petites batteries cylindriques ternaires au lithium, sont devenues le principal type de batterie pour les vélos électriques. Elles présentent les avantages d'un poids léger, d'une grande capacité, d'une longue durée de vie et d'une grande sécurité.
Selon les statistiques, la production mondiale de batteries lithium-ion a atteint 150 millions de kilowattheures en 2019, dont environ 10% ont été utilisés dans le domaine des vélos à assistance électrique. À l'avenir, avec l'amélioration des matériaux et des processus des batteries lithium-ion, ainsi que le développement et l'application de nouvelles batteries lithium telles que piles au lithium à l'état solideL'endurance des vélos à assistance électrique sera encore améliorée.
En ce qui concerne les moteurs, la haute efficacité, le faible niveau de bruit, la petite taille et l'intelligence sont les principaux axes de développement de la technologie des moteurs. À l'heure actuelle, les moteurs sans balais, représentés par les moteurs à courant continu sans balais à aimant permanent et à grande vitesse, ont progressivement remplacé les moteurs à courant continu à balais et à dents et sont devenus le principal type de moteur pour les vélos à assistance électrique. Ils ont un rendement élevé, un faible niveau sonore, une petite taille et une longue durée de vie.
Selon les statistiques, la production mondiale de moteurs CC sans balais a atteint 240 millions d'unités en 2019, dont environ 15% ont été utilisés dans le domaine des vélos à assistance électrique. À l'avenir, avec l'optimisation des performances des moteurs CC sans balais et la promotion et l'application de nouveaux moteurs sans balais tels que les machines à auto-alignement sans balais, la puissance des vélos à assistance électrique sera encore améliorée.
Vue d'ensemble du marché des vélos à assistance électrique
Un vélo à assistance électrique est un nouveau type de transport qui combine un moteur, une batterie et un système de capteurs intelligents. Il peut ajuster automatiquement la puissance de sortie du moteur en fonction de la force et de la vitesse de pédalage du cycliste, offrant ainsi une expérience de conduite plus confortable et plus efficace. Les vélos à assistance électrique sont plébiscités par un nombre croissant de consommateurs et de gouvernements dans le monde entier, et la taille de leur marché et leurs ventes affichent une tendance à la croissance rapide.
Selon les données, le marché mondial des vélos à assistance électrique atteindra 27,22 milliards de dollars américains en 2021, soit une augmentation de 13,91 % par rapport à 2020. On s'attend à ce que d'ici 2029, la taille du marché mondial soit proche de 225,5 milliards de yuans, avec un taux de croissance annuel composé (TCAC) de 12,2% au cours des six prochaines années.
Les principaux fabricants du marché mondial des vélos à assistance électrique sont Giant, Accell Group, Pon et Riese & Müller. Ces quatre grands fabricants représentent environ 27% de la part du marché mondial. Les vélos électriques de tourisme constituent le segment de produits le plus important du marché mondial des vélos à assistance électrique, avec une part de marché d'environ 36%. À l'avenir, avec le développement des remplacement de la batterie et l'application de modèle d'entreprise pour les stations d'échange de batteriesLe marché des bicyclettes électriques va donc se développer à l'avenir.
