電動アシスト自転車の歴史を読む

まず、「電動アシスト自転車」と「電動自転車」の本質的な違いを明確にする必要があります。

電動自転車は、1980年代後半から1990年代初頭にかけて日本で初めて開発されました。PAS（Power Assist System）と呼ばれ、「電動アシスト自転車」を意味します。日本では、電動自転車は比例出力制御システムのみが許可されており、つまり「人力＋電力」のハイブリッド運転モードでなければならず、純粋な電動モードは認められていません。したがって、日本の電動自転車は実際には「電動アシスト自転車」です。

1990年代後半、電動自転車の概念が中国に導入されましたが、技術と生産技術が遅れていたため、中国企業はPower Assist Systemを生産できませんでした。しかし、日本から重要な部品を輸入するのは非常に高価であり、完成車の生産は当時の中国の消費水準を大幅に超えてしまいます。そこで中国企業は発想を転換し、電動アシスト自転車に様々な代替技術を使用しましたが、動力補助は効果がなく、最終的にオートバイの「スロットル」構造を採用することに成功しました。これが今日私たちの生活で最も一般的な「電動車両」です。おそらく「スロットル」構造を使用しているため、現在の中国の電動自転車はますますオートバイに似てきており、ほとんどがペダルを廃止し、「自転車」の外観を失っています。

 

「外観を失った電動自転車」が現在中国で広く普及しています。

英語では、電動自転車は「E-Bike」と呼ばれますが、この複合語は範囲が広すぎるため、自転車の形状を持たない電動車両も含まれることがよくあります。そのため、日本ではPASという呼称が使われ、ヨーロッパでは長い間、電動アシスト自転車を「Pedelec」と呼んでいます。つまり、ペダルと「Power Assist System（動力補助システム）」を備えた自転車です。

 

 

Power Assist Systemを使用

 

「Pedelec」と現在中国で理解されている「e-bike」の最も本質的な違いは、e-bikeが自転車に乗る際の疲れを解決するために設計されているため、依然として人がペダルを漕ぐ必要があり、そこに電力を導入してサイクリングをより楽に、より簡単にすることです。一方、現在中国のいわゆるe-bikeのほとんどはペダル設計を廃止し、理論上の「電動オートバイ」となり、純粋な電力を動力として使用しています。

次に、「Pedelec」の起源を理解する必要があります。

実際、100年以上も前から、人々は自転車に乗ることによる疲れを解決する方法を考え始めていました。19世紀後半から20世紀初頭にかけて、燃料動力の自転車が登場しました。20世紀末になってようやく、世界初のPedelecがYAMAHAで誕生し、その後、Panasonic、SANYO、Bridgestone、Hondaが続きました。

世界的なサイクリング文化の中心地であるヨーロッパは、日本の発展を見ていました。その後、ドイツのBOSCH、BLOSE、Continentalなどのブランドが追随し、PAS（Power Assist System）を導入し、ヨーロッパでのPedelecの普及を促進しました。電力と人力の完璧なハイブリッド運転を実現するための技術的なハードルが高いため、日本とヨーロッパでは、一般的に自動車やバッテリーに関連する企業が「Power Assist System」技術の研究開発を行っており、他の企業が参入するのは困難です。次に、PASの「Power Assist System」について学びましょう。真のe-bikeでは、アシストモードでの走行のみが許可されており、これは「人力＋電力」のハイブリッド出力モードでなければならず、純粋な電動モードはありません。アシストモードのみが許可されているのは、動力駆動モデルがサイクリングの安全性と信頼性を効果的に保証し、1回の充電での航続距離を大幅に延ばし、車両重量の増加を効果的に回避すると同時に、歩行と運動の二重の効果ももたらし、人々が楽に乗りながらサイクリング体験を維持し、さらに遠くまで走行できるようにするためです。その結果、「Power Assist System」の優劣は、常に電動自転車のレベルを測る基準であり、企業間で最も激しい競争が行われる分野でもあります。

 

Power Assist Systemの模式図

トルクセンサーを中核とするマルチセンサー制御システムが使用されています。トルクセンサーは、人間が出力するトルクを検出し、モーターが出力するトルクを呼び出して人間を補助します。優れた動力補助システムを測定する基準は、「電力出力トルク波形が人間の出力トルク波形にどれだけ近いか」であり、2つの波形の位相が可能な限り一致していることです。人間の出力が大きいと電力出力も増加し、人間の出力が減少すると電力出力も減少し、電力は常に一定の割合で直線的に変化し、人間の変化に伴って変化することで、走行時に最適な動力補助を実現し、人力と電力の利点を最大限に活用し、楽に走行でき、かつ電力を無駄にしません。

 

トルクセンサーの検出精度を向上させ、制御システムの応答速度を高め、電力出力トルクをより線形にする方法は、常に「Power Assist System」開発の中核でした。このシステムのトップレベルでは、トルクセンサーに加えて、速度センサーや周波数センサーも使用されているため、数学モデルとアルゴリズムはより複雑です。現在の高いレベルのトルクセンサー技術、対応する数学モデル、および多くのセンサーとアルゴリズムは、主に日本とドイツの企業の手にあります。ここ2年ほどで、国内の八方（BAFANG）と軽客（TSINOVA）が同レベルの技術を開発し、欧州のEN15194、EN300220規格に合格し、欧州市場でBOSCHなどの企業と競争できるようになりました。軽客（TSINOVA）はPanasonicと戦略的パートナーシップを結び、中国市場での電動アシスト自転車の発展を共同で推進しています。

 

トルクセンサーに加えて、高性能モーターシステムと高性能バッテリーシステムも必要です。 現在、優れた電動アシスト自転車はすべて「ブラシレス有歯直流高速モーター」とFOC正弦波コントローラーを使用しています。これは、モーターの回転数が高いほど、モーターの体積と重量を小さくでき、出力効率も高くなるためです。現在、中国で最も普及している電動自転車は低速モーターを使用しており、つまり、直径が大きく比較的平らな一般的なモーターです。一方、高速モーターは一般的に直径が小さいため、比較的太くなります。電動アシスト自転車のモーターの取り付け位置は主に2種類あり、1つは中央、つまり自転車の五軸位置に取り付けるもの、もう1つは自転車のホイールハブに取り付けるものです。電動アシスト自転車は90年代初頭に誕生し、YAMAHAは鉛蓄電池を使用していましたが、すぐにニッケルカドミウム電池に改良しました。近年では、リチウム電池技術の発展に伴い、現在のハイエンド電動アシスト自転車は基本的にリチウム電池技術を使用しています。さらに、近年の技術発展に伴い、電動アシスト自転車の使用体験と安全性・信頼性をさらに向上させるために、自動車技術や電子情報技術が電動アシスト自転車の分野に応用されるようになりました。その中でも代表的なものとして、軽客（TSINOVA）の技術探求と開発が挙げられます。例えば、後方死角警告、ABSディスクブレーキ、タイミングベルト駆動、CANバス技術などです。

最後に、現在一般的な電動自転車にはどのようなものがあるのでしょうか？違いは何ですか？国内ではどのように発展していますか？

日本で誕生して以来、e-bikeはトルクセンサーを中核とする「Power Assist System」を使用し、何世代にもわたって変化してきましたが、依然として世界のリーダー的地位を維持しています。ドイツは非常に急速に日本に追いついており、現在では技術的にほぼ日本に匹敵します。もちろん、ドイツはすでに日本を追い越したという見方も多くあります。電動アシスト自転車は中国に入ってから別の発展の道を歩みました。なぜなら、基本中核である「Power Assist System」を開発する企業がなく、日本やドイツのシステムを購入するには高すぎたからです。そのため、10年以上の過酷な成長を経て、現在中国の都市部と農村部では、プラスチックの装飾で覆われた電動スクーターの外観をした大量の車両が行き交い、交通事故の根深い問題となっています。北部の深圳、広州、深圳ではそのような車両が全面禁止されており、北京でも制限が始まっています。

 

結論：電動自転車は寒い冬の火です。

20年の発展を経て、電動自転車は日本で人気の二輪交通手段となり、一方、欧州市場では近年急成長しています。2015年だけでも、オランダでの電動自転車の販売台数は24%急増し、ドイツでも11.5%増加し、生産台数は37%増加しました。特に近年、欧州市場での自転車販売台数は減少を続けており、電動自転車の台頭はさらに期待されています。

国内の電動自転車企業や自転車企業は、「Power Assist System」を搭載した電動自転車を発売していますが、そのほとんどは輸出用であり、中国市場では販売されていません。国内市場をターゲットに、HOTEBIKEは中国の自転車を動力駆動の方向に発展させることを目指しています。しかし、中国経済の成長、消費力の向上、そして自社技術の進歩に伴い、e-bikeは必ず明るい未来を持つと予測できます。

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