如今，即使是看來不起眼的人力腳踏車也開始走向電動化。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力。這種變化正發(fā)生在大眾市場主流的單車上，而不只是一些專業(yè)級或高檔的客制單車。

先來看看驅(qū)動電力。當(dāng)然，電動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車雛型，接下來還嘗試發(fā)展出各種采用鉛酸電池的電動版本。當(dāng)然，由于當(dāng)時的馬達和控制效率相對不高，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(請參考此專門介紹電動單車的網(wǎng)站)。您還可能會看到改裝的電動輔助單車，在其座管或下管安裝著鋰電池組以及電動后輪轂;這些主要用于在大都市的送貨服務(wù)。或許看起來粗糙而不夠優(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，因而簡化了充電和更換電池。除了DIY 轉(zhuǎn)換套件外，市場上還有一些時尚、優(yōu)雅的電動輔助單車，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。

盡管市場上充斥著各式各樣的產(chǎn)品，但美國新創(chuàng)公司GeoOrbital, Inc.推出一款聰明的設(shè)計令我印象深刻。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，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插入式前輪在一個單元中結(jié)合了充電電池和馬達，以及電池管理和監(jiān)控功能，適用于所有單車(來源：GeoObital)

GeoOrbital插入式前輪的機械布局能夠符合各種車型的限制，表現(xiàn)其巧妙的設(shè)計、工程與封裝(來源：GeoOrbital)

我自己都想試用這種電動車輪了。這一設(shè)計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)將會對于單車的操控和機動性產(chǎn)生不利影響。(對于那些認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)是一種早已被多項實驗拆穿的迷思了!只要Google一下“如何保持單車穩(wěn)定”，就會看到許多可靠的實驗證明事實并非如此。)

這不只是因為單車的電力正在通電。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拉動由許多穿過保護罩的細鋼絲制線纜(你知道它們其實稱做Bowden電纜嗎?)。雖然這是一種簡單而有效的解決方案，但也存在缺點：線纜易于磨損和卡扣;替換和調(diào)整任務(wù)可能簡單也可能令人頭痛;手指需要很用力才能拉動沿著車架走的較長線纜。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的反應(yīng)是，“誰需要這些東西?它們只是讓一個根本不存在的問題復(fù)雜化的多余裝置。”然而，顯然地，事實并非如此。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)。其原理很簡單，但實施其來并不容易：前或后變速鈕——而非變速桿——啟動相應(yīng)變速器上的電動機構(gòu)，變速鈕和致動機構(gòu)之間的連接可以采用硬接線或無線方式。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(來源：Shimano)

電子變速已經(jīng)被大多數(shù)競賽和許多挑剔的車手認可了，并且廣泛用于業(yè)余愛好者和環(huán)法自由車賽(Tour de France)的專業(yè)車手。雖然業(yè)余車手可能會喜歡，因為它很“容易”操控，但如果不能真正帶來性能優(yōu)勢，專業(yè)車手是不會使用的，即使電子變速有一點點稍重，甚至成本更高，但這都不成問題。此外，電子變速更可靠，充電電池的續(xù)航力可達數(shù)千英哩。

當(dāng)今的單車正朝電動化大步前行，其勢不可擋，尤其它還帶來更多優(yōu)勢(當(dāng)然，這也是需要付出代價的)。同時，當(dāng)你跨上一臺具有動力踏板的單車，除了身上的肌肉之外，完全不費吹灰之力即可讓單車暢行無阻，也不必擔(dān)心微控制器(MCU)、電源、接線或無線連接、是否易受EMI/RFI干擾等與電子產(chǎn)品有關(guān)的各種常見問題，這一切不是很神奇嗎?

你有電動單車嗎?是否曾經(jīng)騎過這種高科技的動力腳踏車?您對這種電動化的單車有何看法?會不會很快地就會出現(xiàn)單車升級軟件供用戶下載?就像特斯拉(Tesla)的電動車(EV)和其他車輛的情況一樣?