为什么电动自行车没有像电动汽车那样配备这种常见的设备？
电动汽车可以通过踩踏板和制动来为电池充电。那么电动自行车和其他个人用电动设备为何不能如此呢？下面为您解释。
一旦体验过电动辅助自行车，人们很快就会意识到，在许多城市内甚至10到15公里以内的城郊出行场景中，它完全可以替代汽车。通常情况下，出行时间与骑自行车从家到目的地的时间相当，甚至更短；同时能显著节省金钱和减少压力，更不用说还能降低污染了。
此外还有其他休闲用途，比如周末的短途出行，或是长达数天、数百公里的长途自驾。在这些场景中，能源管理与续航能力在规划路线时显得更为重要。由于电动自行车的充电时间远长于汽车——根据电池容量不同，充满电需要5到7小时，而非几分钟——这个问题就显得尤为关键。因此绝不能指望在途中快速补充电量，因为即便只停留30分钟，最多也只能让车辆多行驶10公里。所以充电只能选择在夜间露营时进行。
这就引出了能源管理的问题……也就是能源回收的问题。大多数电动自行车使用者至少都问过自己这样一个问题：为什么电动自行车不像电动汽车那样，配备能够在踩踏和制动时为电池充电的回收系统？
首先，它究竟是如何工作的？电动汽车的再生制动原理在于电动机能够充当发电机使用。在加速时，电动机消耗电能来驱动车轮转动；而在减速时，车轮则可以反过来驱动电动机：此时电动机会对车轮的运动产生阻力，并将车辆的一部分能量转化为电能，再反馈到电池中。这种能量回收并不一定需要踩下刹车踏板，因为根据不同车型及所选模式，只要松开加速踏板就会开始工作，且其强度通常是可以调节的。当然也可以通过刹车踏板来触发再生制动，此时电子系统会将减速任务在电动机和机械刹车之间分配。
该装置能够回收原本会在刹车系统中以热能形式散失的能量，从而减轻刹车的负担，同时带来更舒适的驾驶体验，许多电动车辆使用者很快就能适应这种感觉。
电动自行车同样配备有电机和电池，人们本以为也会具备这种能量回收功能。但其传动系统却大大改变了这一状况。
飞轮：能量回收的第一道障碍
在传统自行车上，当你停止踩踏板时，后轮会继续转动，但链条和踏板不会随之转动。这就是自由轮的作用，它让骑行者能够利用车辆的惯性前进，而无需用双腿为每一圈车轮提供动力。然而，在许多电动自行车上，电机安装在踏板处，通过链条将动力传递到后轮。当你停止踩踏板时，自由轮会防止后轮反向驱动这一传动系统。因此，电机不会因车辆的移动而转动，也就无法产生电能。
正因如此，常见的中央驱动系统并不具备能量回收功能。这一限制源于其机械结构，仅靠软件升级无法解决。Kalkhoff制造商也将这种设计视为该功能极为罕见的原因之一。
将电机直接安装在车轮的中心，即轮毂内，或许可以规避这一问题。但前提是车轮必须能够真正驱动电机。然而，某些轮毂电机同样拥有空转机制，当辅助功能失效时便会断开连接，因此也无法实现能量回收。
不过有些电动自行车已经实现了这一功能
尽管如此，再生制动功能确实存在于电动自行车上，只是目前仍不十分普及。
通过REF Bikes所使用的Zehus系统，骑手可以通过倒踩踏板来启动能量回收功能：此时电机会降低自行车速度，同时将电能反馈至电池中。这种倒踩踏板的动作用于控制该装置，而真正提供回收能量的正是自行车的运动以及车轮的转动。不过以我拙见，即便倒踩踏板，也并不能算得上是真正的“被动”能量回收系统。
在Stromer的速骑电动自行车系列中（即最高时速可达45公里、被归类为轻便摩托车的电动自行车），动能回收功能在下坡时也可充当发动机制动器。该品牌提供了多种调节选项，以及一种能自动调整发动机阻力以保持设定下坡速度的功能。据称，借助动能回收功能，续航里程可增加多达20%。不过需要注意的是，这类自行车重量稍大，惯性也更大，而这正有利于更好的动能回收效果。如果用汽车作类比，这确实是个矛盾现象：人们往往会——而且往往有理由——指责某些车型过重的问题，但恰恰是这些车型才能实现最佳的动能回收效果。 不过，要完全准确地说，这种再生机制虽然能减轻重量带来的劣势，但并不会将其转化为能量优势。
如果重新设计那种传统的发电机会怎样？
那些使用过发电机供电的照明系统的骑车人，很可能还记得那种要贴在轮胎侧面的小滚轮。车轮转动时会带动它，从而产生电力来为前灯的灯泡供电并使其发光。不过，这也会增加滚动阻力，让骑车人更加费力（没错，额外的能量需求会转嫁给骑车人，物理定律可是无情的）。
为何不借鉴这一理念来为电池充电呢？从技术上讲，这一原理是可行的。一个由车轮直接驱动的独立发电机，即便在助力马达位于踏板处的自行车上，也能产生电能。相应的电子设备会负责转换并调节这些能量，再将其输送到电池中。不过，这需要超越那种简单连接到电池上的照明用发电机。要获取足够的功率，就需要相应规格的发电机、兼容的电子设备，以及能够在如此条件下接受充电的电池。
用石子抵住轮胎也会带来噪音问题，更严重的是会导致轮胎磨损。将发电机安装在车轮中心可以避免其与轮胎接触，但仍然会增加设备、重量和成本。因此，这个想法虽可行，却需要承担更高的复杂性。
甚至可以进一步推演这种逻辑，让自行车在松开踏板时表现出与电动汽车类似的行为。传感器会检测到踏板停止踩踏的瞬间，随后电子系统会根据车把上设定的档位来控制发电机：自由轮模式、轻度回收、中度回收或强力回收。刹车杆也可以要求更高的回收强度。只要让骑手能够自行选择，这种设计完全适用于自行车。因为停止踩踏可能出于多种目的：在十字路口前减速、在下坡时控制速度，或只是在平路路段利用惯性前进。
在前两种情况下，回收能量显然具有明显优势。而在第三种情况下，发电机会导致车辆更快减速，之后就需要通过踩踏板或使用辅助系统来重新获得速度。正因如此，自由轮才如此有用，每当我谈到电动车的节能驾驶时，总会大力推荐它。
实际上能回收多少能量？
要衡量该系统的实用性，还需考虑所涉及的能量数值。以一个重量为100公斤、行驶速度为25公里/小时的自行车及骑手组合为例，其平动动能约为0.67瓦时。在理想情况下且没有能量损耗的前提下，完全停止行驶后可回收的能量大约相当于500瓦时电池容量的0.13%。实际上，只有部分能量能够回到电池中。发电机和电子元件本身会有能量损耗，同时空气阻力和滚动阻力也会导致速度下降，但不会产生电能。因此，每次停止行驶带来的能量补充量都相当有限，尽管这些能量可以累积起来。
地形条件能带来更大的潜力。对于同样100公斤的负载，500米的下降高度对应的重力势能约为136瓦时。这一数值仍属于理论值：其中一部分用于克服空气阻力和滚动阻力，系统只能回收剩余能量的一小部分。不过这也能解释为何较长的下降距离会让能量回收变得更加重要。但物理规律再次提醒我们：不存在能量奇迹——最终结果始终取决于路线、承载质量、速度、所需的制动力度以及设备的效率。
那么，电动滑板车呢？
电动滑板车的电机通常直接集成在轮子上，无需通过链条和踏板装置，因此其结构更便于能量回收。在专为该功能设计的型号中，车辆减速时轮子会驱动电机，而电机则将电能反馈至电池。小米电动滑板车5便能在松开油门或踩下刹车时实现能量回收，且可通过应用程序调节三档不同的回收强度。这样一来，其工作方式与电动汽车用户所熟悉的功能颇为相似。
不过，其物理限制仍与自行车相同：在速度和质量相当的情况下，减速时可利用的能量也大致相同。电动滑板车的例子尤其表明，只要其动力系统是为此用途设计的，就能将能量回收功能整合到一种轻便且相对简单的装置中。
这一功能的开发最终是一种折中方案。对于用于平路行驶的轻型自行车而言，额外的装备所带来的好处相对于其重量和成本而言微乎其微。然而，对于那些每天都要面对漫长下坡路的骑手来说，一个集成良好且可调节的恢复系统则更有意义。目前仍需设计一种系统，使其使用带来的优势足以证明配备该装备的合理性，同时让骑手能够在需要时重新选择那种极其简单却始终有效的方案：自由轮。