電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文 / 吳子鵬）日前，工信部等五部門組織修訂的新版強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)《電動(dòng)自行車安全技術(shù)規(guī)范》（GB17761-2024）（以下簡(jiǎn)稱 “新國標(biāo)”）正式實(shí)施，過渡期為 9 月 1 日至 11 月 30 日。

新國標(biāo)在核心技術(shù)指標(biāo)上做出了較大調(diào)整，其實(shí)施對(duì) MCU（微控制單元）提出了更高要求。廠商需選擇支持高性能計(jì)算、具備豐富外設(shè)接口及安全功能的 MCU，并通過算法優(yōu)化與硬件升級(jí)，滿足新國標(biāo)相關(guān)需求。與此同時(shí)，國產(chǎn) MCU 的快速發(fā)展為行業(yè)提供了更具性價(jià)比的解決方案，有助于推動(dòng)電動(dòng)自行車產(chǎn)業(yè)向安全化、智能化方向升級(jí)。

新國標(biāo)的核心變化

在車速與動(dòng)力控制方面，新國標(biāo)明確要求電動(dòng)自行車最高設(shè)計(jì)車速不得超過 25km/h，且當(dāng)車速超過該限值時(shí)，電機(jī)必須自動(dòng)停止動(dòng)力輸出，以防止超速行駛。此外，新國標(biāo)還通過設(shè)定空載反電動(dòng)勢(shì)、電感值差異系數(shù)等指標(biāo)，從硬件層面杜絕非法篡改車速的可能性。

在整車質(zhì)量與電池適配方面，新國標(biāo)對(duì)不同電池類型的電動(dòng)自行車作出差異化規(guī)定：鉛酸蓄電池車型的整車質(zhì)量上限從 55kg 放寬至 63kg，續(xù)航里程可提升至 60-70 公里，能有效減少充電頻次；鋰離子電池車型仍維持 55kg 的整車質(zhì)量限值，但需符合新的防火阻燃要求 —— 針對(duì)彈性軟墊、紡織品、皮革、電氣回路導(dǎo)線等不同類別非金屬部件，分別規(guī)定了更嚴(yán)格的阻燃性能指標(biāo)。

在智能化升級(jí)方面，新國標(biāo)要求電動(dòng)自行車具備北斗定位、通信與動(dòng)態(tài)安全監(jiān)測(cè)功能。其中，城市物流、商業(yè)租賃等經(jīng)營性用途的電動(dòng)自行車，必須安裝北斗模塊；其他普通家用電動(dòng)自行車，銷售時(shí)可由消費(fèi)者自主選擇是否保留北斗模塊。通信模塊需支持向管理平臺(tái)發(fā)送電池電壓、溫度異常等動(dòng)態(tài)安全數(shù)據(jù)，并符合國家加密規(guī)定及《個(gè)人信息保護(hù)法》要求。

新國標(biāo)對(duì) MCU 的核心要求

新國標(biāo)的實(shí)施，對(duì)電動(dòng)自行車核心元器件 MCU 產(chǎn)生了多維度影響。首先，在電機(jī)控制精度與防篡改設(shè)計(jì)上，新國標(biāo)要求電動(dòng)機(jī)在車速超過 25km/h 時(shí)自動(dòng)斷電，且新增低速轉(zhuǎn)矩、空載反電動(dòng)勢(shì)等指標(biāo)，這就需要 MCU 集成更高精度的電機(jī)控制算法（如 FOC 矢量控制）。

其次，新國標(biāo)進(jìn)一步完善了對(duì)電池組、控制器、限速器的防篡改要求。作為控制器的核心部件，MCU 需具備更強(qiáng)的防篡改能力，通過加密存儲(chǔ)、安全啟動(dòng)等硬件級(jí)防篡改機(jī)制，防止非法調(diào)速。從上述兩個(gè)環(huán)節(jié)可見，新國標(biāo)實(shí)施后，MCU 在電動(dòng)自行車系統(tǒng)中的責(zé)任將進(jìn)一步加重。

除核心控制功能外，新國標(biāo)還對(duì) MCU 的功能拓展提出新要求。例如，基于新國標(biāo)對(duì)北斗定位、通信與動(dòng)態(tài)安全監(jiān)測(cè)的要求，MCU 需集成或連接相應(yīng)的北斗模塊與通信模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛位置、速度等信息的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與傳輸，為用戶提供更安全、便捷的使用體驗(yàn)。

另外，為提升車輛主動(dòng)安全性能，MCU 需具備更強(qiáng)的智能監(jiān)測(cè)與預(yù)警功能。例如，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電池溫度、電壓、電流等參數(shù)，當(dāng)出現(xiàn)異常情況時(shí)，能及時(shí)發(fā)出警報(bào)并采取相應(yīng)保護(hù)措施。

MCU 廠商逐鹿電動(dòng)兩輪車市場(chǎng)

統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2024 年度中國電動(dòng)兩輪車總銷量約為 4950 萬臺(tái)；截至 2024 年 12 月底，中國國內(nèi)電動(dòng)兩輪車社會(huì)保有量約 4.25 億臺(tái)。當(dāng)前，電動(dòng)兩輪車行業(yè)累計(jì)活躍品牌數(shù)量為 365 家，其中前十名品牌銷量占比達(dá) 85.6%。

從 MCU 用量來看，普通電動(dòng)兩輪車一般需用到 2-4 顆 MCU：1 顆用于控制電機(jī)的啟動(dòng)、停止、速度調(diào)節(jié)等；1 顆用于監(jiān)控電池的電壓、電流、溫度等，保障電池安全，這兩顆是最基礎(chǔ)的配置。在智能化功能層面，會(huì)有 1 顆 MCU 用于顯示車速、電量、行駛里程等信息，該 MCU 可能支持藍(lán)牙、WIFI、GPS / 北斗定位等功能，以實(shí)現(xiàn)車輛定位、遠(yuǎn)程監(jiān)控等；若功能較為復(fù)雜，還需 1 顆 MCU 單獨(dú)用于交互功能控制，如車燈、喇叭等輔助設(shè)備的控制。對(duì)于高端電動(dòng)自行車，MCU 用量可能增加至 6 顆甚至更多，主要用于支持前后輪單獨(dú)的矢量 FOC 控制，以提高電機(jī)效率與性能；此外，可能還會(huì)有 1 顆 MCU 用于車輛多系統(tǒng)集成控制，最典型的是傳感器信息處理，或用于智能輔助駕駛。

針對(duì)電動(dòng)兩輪車市場(chǎng)持續(xù)增長的需求，國內(nèi)外 MCU 廠商均在積極布局。先看國際大廠：新國標(biāo)實(shí)施后，實(shí)時(shí) MCU 與高安全 MCU 的重要性愈發(fā)凸顯，德州儀器的 C2000 系列是實(shí)時(shí) MCU 的代表性產(chǎn)品。在該公司 5kW、48V 牽引逆變器參考設(shè)計(jì) TIDM-02017 中，采用了 F28P65x C2000 實(shí)時(shí)微控制器，其可與 FreeRTOS 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)端口配合，獨(dú)立運(yùn)行電機(jī)控制算法。同時(shí)，C2000 系列內(nèi)置鎖步核、錯(cuò)誤檢測(cè)電路、AES 加密等硬件安全機(jī)制，能滿足功能安全需求。

在電動(dòng)兩輪車領(lǐng)域，英飛凌同樣擁有豐富的 MCU 產(chǎn)品選擇，如 TRAVEO T2G MCU 及基于 ARM Cortex-M33 內(nèi)核的 PSoC 系列等。其中，TRAVEO T2G 的 TCPWM 模塊支持雙比較 / 捕獲寄存器，可生成非對(duì)稱 PWM 信號(hào)，減少 CPU 負(fù)載，適用于無刷直流電機(jī)（BLDC）的矢量控制（FOC）與高效調(diào)速。同時(shí)，TRAVEO T2G 支持 ISO26262 ASIL-B、eSHE 及 HSM，并符合網(wǎng)絡(luò)安全 ISO21434 標(biāo)準(zhǔn)，在安全性與可靠性上能滿足新國標(biāo)要求。

其他國際大廠（如恩智浦、意法半導(dǎo)體、瑞薩電子、微芯科技等）也擁有多款極具競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品。這些產(chǎn)品除支持功能安全、網(wǎng)絡(luò)安全與硬件安全外，各廠商還憑借獨(dú)門技術(shù)，助力電動(dòng)兩輪車廠商打造差異化競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

國內(nèi) MCU 廠商同樣有多款產(chǎn)品布局電動(dòng)兩輪車市場(chǎng)。例如，芯?？萍?/u>的 CS32F031 和 CS32F103 系列 MCU，適用于電動(dòng)兩輪車、電動(dòng)三輪車、共享單車等騎行類產(chǎn)品。其中，CS32F031 采用 ARM-Cortex M0 內(nèi)核，主頻高達(dá) 48MHz，內(nèi)置 1 個(gè)功能豐富的高級(jí)定時(shí)器、1 個(gè) 10 通道 1Msps 采樣率的高精度 ADC、6 個(gè) 16-bit 定時(shí)器（支持霍爾捕獲）；CS32F103 采用 ARM-Cortex M3 內(nèi)核，主頻高達(dá) 72MHz，支持單周期乘法與多周期硬件除法運(yùn)算，內(nèi)置 1 個(gè)功能豐富的高級(jí)定時(shí)器、2 個(gè)共計(jì) 16 通道 1Msps 采樣率的高精度 ADC、3 個(gè) 16-bit 定時(shí)器（支持霍爾捕獲），并支持 7 通道 DMA 傳輸，提供 LQFP48/64/100 等主流封裝形態(tài)。

國民技術(shù)則基于 N32G45x、N32G43x、N32L40x 等系列 MCU 及自研先進(jìn)電機(jī)控制技術(shù)，推出了高精度大扭矩電動(dòng)車控制器方案。該方案采用有感估算電角度算法及 FOC 控制策略，具備零速大扭矩啟動(dòng)和 MTPA（最大轉(zhuǎn)矩電流比）力矩補(bǔ)償功能，電機(jī)運(yùn)行效率高，適用于電動(dòng)兩輪車等多種低速高精度大扭矩電機(jī)控制應(yīng)用場(chǎng)景。值得注意的是，這些 MCU 除集成用于電機(jī)位置傳感的正交編碼器模塊等高效算法模塊外，還內(nèi)置用于代碼與物聯(lián)安全的硬件密碼算法加速引擎。

此外，兆易創(chuàng)新、極海半導(dǎo)體、中微半導(dǎo)體等國內(nèi)廠商也推出了相應(yīng)解決方案。從當(dāng)前市場(chǎng)情況來看，新國標(biāo)推動(dòng)電動(dòng)兩輪車行業(yè)從傳統(tǒng)架構(gòu)向智能化、網(wǎng)聯(lián)化方向轉(zhuǎn)型，提升了行業(yè)準(zhǔn)入門檻，淘汰了一批缺乏核心技術(shù)、研發(fā)能力薄弱的中小企業(yè)，市場(chǎng)份額逐漸向頭部企業(yè)集中，但尚未達(dá)到 “重新洗牌” 的程度。同時(shí)，新國標(biāo)實(shí)施后，與頭部電動(dòng)兩輪車企業(yè)合作緊密的 MCU 廠商，有望借助頭部企業(yè)市場(chǎng)份額的擴(kuò)大獲取更多訂單，進(jìn)一步提升在中高端市場(chǎng)的份額。