电动平衡车又叫智能平衡车、体感车,主要由左右轮、操作杆、车头、电池、底盘等部件组成。有独轮车、双轮车和滑板车三类,是深受消费者欢迎的一种运动娱乐装备。
其运作原理类似人体自身的平衡系统,当身体重心前后倾时,利用车体内部的陀螺仪和加速度传感器检测出车体姿态的变化,精确地驱动电机进行相应的调整,以保持系统的平衡。人可通过调整操作杆的转向来把握方向。平衡车由一个锂电池组来供能,单次充电可达30公里左右的续航里程和20公里的最高时速。电动平衡车具有运动灵活、智能控制、操作简单、节省能源、绿色环保、转弯半径为0等优点,因此它适用于在狭小空间内运行。
《电动平衡车消费舆情数据分析报告》显示,2019年6月20日至2020年6月19日,共监测到有关电动平衡车的负面舆情信息221684条。其中,安全事故方面的舆情最多,占比为66.67%;其次是违规上路、产品质量和虚假宣传等。2014年,上海市政府新闻办公室官方微博宣布,上海市交警部门称,正严查电动平衡车上道路行驶行为。根据上海市规定,电动平衡车不具有路权,不得上道路行驶:在机动车道上使用的,按上限处罚款五十元;在非机动车道和在人行道上使用,处罚款二十元。
发展历程
电动平衡车是最初的概念性平衡车,来自于1985年的日本科学家山藤一雄。
电动平衡车的诞生,最早是起因于科学家要开发的一种自动平衡式动力轮椅。美国发明家卡门观察人类走路的姿势特性,领悟到其实人类之所以可以平稳地直立行走,是因为体内灵敏的平衡器官可以精确地判断出身体重心的改变量,透过小脑的即时反应,然后利用腿部的肌肉即时出力来平衡倾倒的态势。所以当人类的身体前倾时,这种不自主的反应会促使人类伸出其中的一只脚往前踩来平衡身体,所以透过这种前倾、往前踏脚的动作循环,即构成了“步行”这种动作。因此,卡门尝试使用精密的陀螺仪来代替人类的前庭与耳蜗等平衡器官,以电动马达与车轮代替人类的双脚,发展出所谓的“动态稳定”概念。卡门进一步想到,如果将一样的理念拿给行动正常的一般人使用也未尝不可。
2001年,卡门推出了第一款电动平衡车Segway。当时,连史蒂夫·乔布斯都盛赞这个产品或将革新人们的交通出行方式。
Segway因其价格的高昂和使用场景的模糊性,最终并未成为大众产品。人们看到Segway多是出现在警卫巡逻和景区游玩等场景。
以至于后来有科技媒体在评选史上最差的科技产品时,Segway不幸上榜。
2008年奥运会。当时,场馆里的警卫人员都会骑着由美国Segway公司提供的电动平衡车,作为巡逻时的代步工具。由此,中国开始关注电动平衡车。
之后,中国平衡车公司趁势涌入。以平衡车为代表的短途代步工具,也成为资本市场新的宠儿。
2014年12月5日,投资机构天图资本将一亿人民币投给了一家平衡车公司——乐行(深圳)信息科技有限公司。
中国至少有六家企业,正在电动平衡车市场上逐鹿。
整个行业估计会进入需求量远大于供给量的状态,市场从曾经的寂静期快要进入爆发期。但实际上,行业还是处于起步阶段。
电动平衡车产品目前的使用对象仍然偏中产阶层,而且这部分人会有汽车。当汽车到达一个地方需要长期步行时,就可以借助电动平衡车来解决步行的速度和体力问题。
目前,平衡车主要分为双轮车、独轮车和滑板车三种,都是通过电子模式来控制车的运作。独轮车对平衡能力有一定要求,掌握难度较高,在中国的正常售价一般在3000元到上万元不等。双轮车则需要双套电机和电池,这也决定其售价最高,一般在万元左右。滑板车的速度最快,价格最低,国产价格一般为3000至3500元左右。
部件及原理
重要部件
陀螺仪
电动平衡车的内部有一个精密的陀螺仪,这个陀螺仪可以判断出车身所处的姿势状态,当车身失去平衡的时候,陀螺仪会在第一时间发现,并把这一信息传给车内的微型计算机。微型计算机根据陀螺仪传来的信息,向控制车轮的发动机发出指令,调节车身的平衡。
无论是独轮的还是双轮的电动平衡车,都是靠这个原理来调节平衡的。当骑车人站在平衡车上时,车内的陀螺仪会自动记住人和车的位置,并以人和车的总体重心的纵轴作为参考线。
当人向前倾斜身体时,人和车的重心就到了参考线的前面,这时,平衡车的微型计算机就会指挥电动马达产生向前的力量,一方面使人与车重新回到原有的平衡状态,另一方面让车辆加速前进。反之,如果人向后倾斜身体,平衡车就会减速。
陀螺仪的旋转方向与装载陀螺仪的容器无关,使得人们可以利用陀螺仪来精确确定物体的方位,在航空、航天、航海中有广泛的应用。惯性精确制导导弹里的制导装置,就是一个陀螺仪。
够运作的电力,车上的人就不用担心有倾倒跌落的可能,这与一般需要靠驾驶人自己进行平衡的滑板车等交通工具大大不同。
锂电池组
电动平衡车的能量来自于一个锂电池组,是真正的零排放环保能源,单次充电可骑行20千米—30千米,最高时速可以达到15千米。有些电动平衡车采用了动力转换技术,下坡行驶的时候,可以将下坡的速度降下来,用多余的能量给锂电池组充电,使能量可以循环利用,真正节约了能源。
操纵杆
在骑行电动平衡车时,可以用身体来控制车辆的速度和方向,身体向前倾,车辆就会加速,向后倾,则会减速,向侧面倾斜,则会让车辆拐弯。有些型号的电动平衡车配备了操纵杆,车上的人可以通过操纵杆来控制车辆的行动。
原理
电动平衡车的运作原理主要是建立在一种被称为动态稳定(Dynamic Stabilization)的基本原理上。以内置的精密固态陀螺仪来判断车身所处的姿势状态,透过精密且高速的中央微处理器计算出适当的指令后,驱动马达来做到平衡的效果。
假设我们以站在车上的驾驶人与车辆的总体重心纵轴作为参考线。当这条轴往前倾斜时,车身内的内置电动马达会产生往前的力量,一方面平衡人与车往前倾倒的扭矩,一方面产生让车辆前进的加速度。相反的,当陀螺仪发现驾驶人的重心往后倾时,也会产生向后的力量达到平衡效果。因此,驾驶人只要改变自己身体的角度往前或往后倾,电动平衡车就会根据倾斜的方向前进或后退,而速度则与驾驶人身体倾斜的程度成正比。
电动平衡车的转向可通过两种不同的方式达到,其中一种是驾驶人在车辆持续前进或者后退的状态中将自己的身体重心往左右倾斜,利用自身重量所产生与车身纵轴垂直的分量,作为转弯时的向心力而达到转向的目的。此外,驾驶人也可以扭转电动平衡车的把手部分,使车辆左右两个车轮产生转速差,例如当把手向左转时,右轮的转速会比左轮快,达到向左转的效果。必要时,电动平衡车甚至可以做出一轮向前一轮向后的动作,达到原地转向的效果,大幅提升这种交通工具的机动性。
由于拥有这种高度的机动性,再加上玻璃纤维材料制成的车轮,以及其踏板面积其实不比人类的双脚大上多少,理论上电动平衡车可以到达人类所能走到的大部分地方,甚至包括路边的人行道或落差不会太大的阶梯。
原则上,只要电动平衡车正确打开电源且能保持足够运作的电力,车上的人就不用担心有倾倒跌落的可能,这与一般需要靠驾驶人自己进行平衡的滑板车等交通工具大大不同。
设计参数
Segway有四种车型,HTi180型警用车,越野车(XT),高尔夫车(GT)和小型轻便车p133。最快速度20公里/小时。约为正常步行速度的三倍。Segway占用空间(即所覆盖的地面面积)大小为48×63.5厘米。因此Segway与中等身材的人宽度相当,在街道中不会占用很大空间。踏板平台距地面高度约为20厘米。在平地上,一块锂离子(Li-ion)电池的一次充电量可供行驶大约28公里,一块氢(NiMH)电池的一次充电量可供行驶约13至19公里。
变速器: Segway和AxiconTechnologies合作推出的一款二级变速器,齿轮齿数比为24:1。变速器使用斜齿轮传动装置,大大减少了噪音。齿轮的设计还具有非整数齿轮齿数比,也就是说在旋转过程中,轮齿在不同位置啮合。磨损程度因此降到最低,延长了齿轮箱的使用寿命。
传感器: Segway使用五个陀螺仪和另外一组倾斜传感器来保持自身的直立状态。实际上只需三个陀螺仪,额外的传感器起到一个安全防范作用。Segway在踏板平台内附加了一个重量传感器,计算机通过该传感器便可知道驾驶者是否已上车。
安全性: Segway使用电子钥匙系统。它的钥匙看上去有些像汽车点烟器,其中存储有128位的加密数字代码。只有将钥匙插入端口后才能启动车辆。钥匙还可储存有关车辆运行的设置。Segway的“入门模式”和“熟练模式”各配有一把钥匙,在前一种模式下车辆能达到的最大速度较低。
主要分类
平衡车主要分为独轮车、双轮车和滑板车三种,都是通过电子模式来控制车的运作。独轮车对平衡能力有一定要求,掌握难度较高。双轮车则需要双套电机和电池。滑板车的速度最快,价格最低。
市场情况
电动平衡车属于新兴产业发展至今市场规模相对较小,作为技术壁垒高的领域技术水平有限下市场发展受到一定限制。近年来电动平衡车相关企业数量不断增加,需求量也呈现上行的态势发展。
电动平衡车主要是建立在一种被称为“动态稳定”(DynamicStabilization)的基本原理上,它以内置的精密固态陀螺仪来判断车身所处的姿势状态,透过精密且高速的中央微处理器计算出适当的指令,利用伺服控制系统精确地驱动电机进行相应的调整,以保持系统的动态平衡。
中国是全球电动平衡车生产大国,且主要用于出口。中国生产了全球大约90%的电动平衡车,其中有60%左右的产品都通过出口的方式销售到全球。平衡车出口市场仍然以欧美市场为主,产品系列以无杆二轮车(俗称扭扭车)最受消费者欢迎,每辆车出口平均价格约90美元。国内市场销售仍然处于爬坡阶段,平均每辆车售价人民币700元。预计全球市场需求的稳步提升将直接带动中国平衡车产量的增长,未来几年平衡车行业生产量将呈现逐年增长态势。
随着市场发展向好,近年中国平衡车相关企业数量不断增多,市场竞争逐渐加剧。2017年中国平衡车生产商已增加至上千家,到2022年中国平衡车相关企业数量已达1188家,同比增长13.58%。由于众多企业加大了坚持高质量的努力,建立了品牌声誉,消费者对电动平衡车品牌的知名度不断提高,品牌影响力也不断增强。
优势
电动平衡车具有运动灵活、智能控制、操作简单、节省能源、绿色环保、转弯半径为0等优点,因此它适用于在狭小空间内运行。因便于携带是日常上班代步的最佳工具。
安全隐患
《电动平衡车消费舆情数据分析报告》显示,2019年6月20日至2020年6月19日,共监测到有关电动平衡车的负面舆情信息221684条。其中,安全事故方面的舆情最多,占比为66.67%;其次是违规上路、产品质量和虚假宣传等。
设计缺陷
平衡车没有方向盘、油门和刹车,完全依靠骑行者的身体倾斜程度来控制,也不符合相应的安全技术标准。作为非机动车,它的最高时速能达到20公里每小时,和一般的自行车差不多,但要是控制不好,人一紧张就很难停下来,威胁自身的安全。
违规上路
在电动平衡车安全事故方面,造成人员伤亡,其中青少年占了很大比例。2020年4月16日,安徽省合肥市发生一起出租车与骑着电动平衡车的8岁男孩相撞事故,男孩被送到医院后已无生命体征。显然,电动平衡车并非儿童玩具,具有很大的风险性,不能随便给孩子使用。
中国《中华人民共和国道路交通安全法》明确规定,滑行工具不具备路权,不能在非机动车道上行驶,更不能驶入机动车道,其使用范围仅仅是在封闭的专业场所和室内场地。可现在,很多人将电动平衡车当成交通工具,不仅增加了自身安全风险,也给其他人带来了安全隐患。
而且根据中华人民共和国道路交通安全法规定,只有在《道路机动车辆生产企业及产品公告》登记范围内的机动车,车管部门才给予上牌照。
而电动平衡车并不属于机动车范畴,使用者无需上牌照。由此,很多人使用电动平衡车就非常随意,尤其是追求时尚的年轻人,车速快慢不定、在机动车道上抢道等行为较普遍。但这也极大妨碍了其他车辆的正常通行,影响了道路交通的有序畅通。
另外,由于电动平衡车无法购买机动车辆保险和第三者责任险,因此由交通事故带来的损失只能自担。加之电动平衡车无牌、无照,如果发生肇事逃逸,会给交通事故的调查处置带来很大困难,使受害人的权益得不到应有的保障。
产品质量
电动平衡车的生产厂商众多,其中很多是一些不知名的小电子工厂,其贴牌模式跟其他“山寨”电子产品如出一辙。在价格差异悬殊的背后,则是元器件质量、生产工艺、产品标准的差距,那些超低价格的平衡车,质量不可靠,存在很大的安全隐患,容易诱发安全事故。
2019年3季度,江苏省市场监管局委托无锡市产品质量监督检验院对电动平衡车产品质量进行了监督抽查。共抽查18批次,合格13批次,合格率为72.2%。
2021年2月21日,中国中央电视台《每周质量报告》栏目对电动平衡车进行了专题报道。2021年3月,上海市市场监督管理局最新公布的电动平衡车产品质量监督抽查结果显示,检测的20批次样品里,整体不合格发现率达到65%。其中不乏市面上常见的知名品牌。检测的15个项目中,有6项发现存在质量问题,分别为:防水性能、抗盐雾腐蚀、超速保护、驻坡能力及保护、充电锁止、防飞转保护。
虚假宣传
部分电动平衡车厂商瞄准青少年玩具市场,走“运动娱乐工具”路线,宣传“3分钟即可学会”“不易摔跤”等概念,令家长误以为其是玩具,导致越来越多的青少年成为自动平衡车的用户。事实上,按照相关标准,电动童车的最大速度不得超过8公里/小时,而目前市面上销售的电动平衡车的速度大多为20公里/小时,远高于玩具的安全要求。
使用不当
2020年4月,缙云县一名8岁小男孩的手指被卡在了电动平衡车里动弹不得,后经过消防员破拆得到解救。
措施及建议
措施
2014年,上海市政府新闻办公室官方微博宣布,上海市交警部门称,正严查电动平衡车上道路行驶行为。根据上海市规定,电动平衡车不具有路权,不得上道路行驶:在机动车道上使用的,按上限处罚款五十元;在非机动车道和在人行道上使用,处罚款二十元。
北京交管部门严查双轮和单轮电动平衡车,并且将电动滑板等类似工具,也列入禁止上路的范围,不服从规定,将被警告,要求纠正。
建议
对电动平衡车的生产和使用需要加强管理,要求厂商必须标注安全警示,限制使用者年龄;禁止商家向未成年人推销,不得将其作为玩具推广。家长亦需小心,基于安全考虑,不能放任孩子使用电动平衡车。各地交警部门也需严格查处电动平衡车违规上路行为。
交通工具需和路权相对应,通过中华人民共和国道路交通安全法来约束,才能在行驶中保证安全,电动平衡车的出现无疑打破了交通安全平衡。在非机动车道上使用滑板、旱冰鞋、电动平衡车的行为应当不能影响他人的行路权,并确保他人安全。随着电动平衡车的数量增多,有关方面如何采取措施来避免相关的安全隐患是亟待解决的问题。
发展趋势
电动平衡车作为一种新型交通工具,具有便捷、环保、节能等优点,适用于城市短途出行、上下班代步、校园出行、旅游娱乐等多种场景。随着城市化进程的加速和人们对出行品质的要求提高,电动平衡车市场需求不断增长。未来,随着电动平衡车技术的不断成熟和市场推广力度的加大,其市场需求将进一步扩大。
电动平衡车行业发展现状预计未来,电动平衡车市场将保持快速增长态势。随着技术的不断进步和市场需求的增加,电动平衡车行业将逐渐实现品牌集中化和市场细分化。同时,随着共享经济的发展,电动平衡车将逐渐与共享单车等共享交通工具共同构建完善的出行体系。
法律法规
2018年4月,国际电工组织IEC发布了平衡车电气安全检测新标准IEC60335-2-114:2018,至此,UL和IEC这2个当前国际上最有影响力的标准体系均已发布了平衡车的安全标准,标志着平衡车的标准化进入了全新的阶段。
2018年9月28日,北京市十五届人大常委会第七次会议,将对《北京市人民代表大会常务委员会关于修改《北京市实施中华人民共和国道路交通安全法办法》的决定》进行表决。通过使用电动平衡车、滑板车等器械作为代步工具上路的情况将面临扣留器械,并处以200元罚款的处罚。
2019年4月,电动平衡车现行GB/T34667-2017《电动平衡车通用技术条件》和GB/T34668-20172《电动平衡车安全要求及测试方法》两个国家标准。
2019年4月9日,澳大利亚发布《消费品(自平衡车)安全标准2018》的修订版。自平衡车是指具有1或2个轮子的骑乘装置,没有转向手柄、座椅或车把;该装置由锂离子电池供电,可通过连接电源进行充电。根据该新版标准要求,现行《消费品(自平衡车)安全标准2018》有效期至2021年7月16日。
2019年8月12日国际电工委员会(IEC)宣布,中国专家吴小东当选TC125个人电动运输设备委员会(Personale-Transporters)主席,任期从2019年8月至2025年7月。IEC/TC125负责在电动/电子控制速度和(或)转向的路上/公共交通用电气供电交通设备等领域开展国际标准制修订工作,包括安全和可靠性、防止伤害、维修、公共使用的接插站、再充电、再利用等,典型的产品包括电动平衡车、电动滑板车、电动送货车等。
中国《中华人民共和国道路交通安全法》明确规定,滑行工具不具备路权,不能在非机动车道上行驶,更不能驶入机动车道,其使用范围仅仅是在封闭的专业场所和室内场地。
工信部网站的《车辆生产企业和产品目录》中也未提到电动平衡车,这也说明相关条例对于这个新生交通代步工具规范的缺失。上海交警部门曾表示,平衡车属于新生事物,目前还无法对其作出法律与法规上的界定。但可以肯定的是,平衡车并不具备道路行驶权,因此除了封闭的小区道路等环境,市民不应该在机动车以及非机动车道上行驶这类平衡车。平衡车在质量方面也存在同样问题,据了解质监部门没有对平衡车的质量安全标准作具体界定,如果碰到具体的产品质量问题,消费者只能直接与商家进行协商沟通。
新产品
2014年6月,电动平衡车的发明者美国索罗威尔公司发布了一种称为可穿戴代步装备的新产品。它不仅仅是一款交通工具,更被升级为一个移动终端。这款电动平衡车在行驶时,会不断采集包括路况、里程、驾驶时间等信息,并通过内置的蓝牙芯片,将这些信息发送到手表、手机等显示设备上。这能够让驾驶者随时掌握车辆的工作状态,保证车辆的安全驾驶。电动平衡车由于其节能、环保、站立驾驶、操作简单等一系列优势,在国内外已经被广泛应用。家用版的独轮车也已经逐渐走进我们的生活,也许在不久的将来,会有更多的电动平衡车成为我们的代步工具。
相关事件
赛格威公司是全世界最早研制出电动平衡车的公司。2010年9月26日,美国赛格威公司老板吉米在美国自家别墅附近骑行自己公司生产的电动平衡车,不小心在山路中被绊倒,最后连人带车坠下悬崖,掉入沃夫河中,不幸身亡。
著名演员高虎在2014年8月,骑行两轮电动平衡车,因速度过快不慎摔倒在地,而依旧飞奔的平衡车却撞上一辆宝马车。
2015年年底,美国亚马逊等零售业对在售平衡车进行了下架处理。
2016年2月,美国消费品安全协会(CPSC)宣布,所有在美国生产、进口、销售的平衡车必须符合最新的UL2272标准。
兰州新区综合执法局引进双轮智能平衡车,经过20多天的试运行,于2017年2月7日正式亮相新区街头辅助综合执法,用于加强对繁华街区、广场公园、背街小巷等人流密集的重点区域巡查防控,有效覆盖执法车辆无法涉足的区域,织密织紧执法巡查网。据了解,双轮智能平衡车最高时速20km,充电3h,可续航35km。
参考资料有道翻译_文本、文档、网页、在线即时翻译.有道翻译.2023-11-24
Segway电动平衡车怎么样?Segway电动平衡车的产品规格有哪些?.财讯中国.2023-11-27
2023年电动平衡车行业发展现状:电动平衡车相关企业数量已达1188家.中国报告大厅.2023-11-27
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