一、项目概述

1.1 项目背景

随着城市通勤最后一公里需求升级与绿色出行理念普及，折叠电动车凭借便携可收纳、路权自由、低碳节能的优势，已成为地铁接驳、短途通勤、校园出行的核心代步工具。传统折叠电动车普遍存在车架笨重、折叠繁琐、锁止可靠性差、续航虚标、智能化程度低、骑行体验差等痛点，品牌客户面临折叠机构设计门槛高、轻量化与强度平衡难、智能助力系统开发周期长、定制化改造成本高的行业难题。本项目采用ODM定制研发模式，开发基于镁合金车架与快速折叠机构的智能折叠电动车，集成一键快速折叠、无感助力骑行、智能BMS管理、APP出行数据、多重安全防护核心功能，采用模块化平台化设计，支持车架材质、动力配置、续航容量、外观形态、智能功能深度定制，帮助品牌客户快速推出差异化折叠电单车产品，覆盖城市通勤、地铁接驳、校园园区、户外休闲全场景短途出行需求。

1.2 项目核心定位

本折叠电动车定位为“镁合金轻量化车架+一秒快速折叠机构+智能无感助力+全场景通勤出行生态”的智能短途代步终端，以轻便折叠与平顺骑行为核心，以长续航、智能助力、安全防护、便携出行为特色，兼顾通勤实用性与轻量化便携性，为用户提供便捷、安全、智能的一站式城市通勤出行解决方案。

1.3 项目研发目标

• 完成轻量化折叠车架系统开发，采用镁合金/铝合金车架，10秒快速折叠机构，整车重量14-18kg，折叠后体积≤0.15m³，支持站立拖行，适配公共交通接驳场景
• 实现智能助力驱动系统，无刷轮毂电机，力矩传感助力，响应时间≤0.1秒，5档助力可调，续航30-80km可选，最高时速25km/h，骑行平顺自然
• 构建智能出行体系，智能仪表显示、蓝牙APP互联、出行数据统计、智能BMS管理、OTA升级，打造数字化智能出行体验
• 达成高安全长寿命目标，双重碟刹制动、前后灯光、IP54级防水，整车寿命≥5年，电池循环≥600次，适应城市通勤高频次使用

二、需求分析

2.1 功能需求

2.2 性能指标需求

• 整车性能：整车重量14-18kg；折叠时间≤10秒；最高时速25km/h；续航里程30-80km可选；最大承重≥100kg；爬坡角度≥12°
• 动力性能：电机功率250-500W可选；助力响应时间≤0.1秒；助力档位5档；最高效率≥85%；噪音≤55dB
• 电池性能：电池容量5-15Ah可选；循环寿命≥600次；充电时间3-6小时；能量回收效率≥15%
• 可靠性能：防护等级IP54；工作温度范围-10℃~45℃；设计寿命≥5年；折叠寿命≥10000次；车架强度符合GB 17761标准

2.3 应用场景适配需求

• 城市通勤场景适配上下班通勤、短途出行，要求长续航、舒适骑行、智能仪表、便携折叠，满足日常通勤代步需求，接驳地铁公交，提升通勤效率
• 地铁接驳场景适配地铁、公交换乘，要求超轻、快速折叠、可拖行、小体积，满足公共交通接驳需求，轻松进出站不占地
• 校园园区场景适配大学校园、产业园区、社区，要求轻便、安全、基础助力、高性价比，满足园区内短途出行需求，便捷高效
• 户外休闲场景适配周末出游、郊外骑行、休闲锻炼，要求长续航、多档位、舒适骑行、外观时尚，满足休闲运动出行需求，兼顾运动与代步

2.4 合规与认证需求

产品设计符合GB 17761《电动自行车安全技术规范》、GB 4706.1家用和类似用途电器安全标准、GB/T 36672《电动自行车用锂离子蓄电池》；满足3C强制性认证、CE、FCC、ROHS通用合规要求；车架强度符合国家自行车安全标准；电磁兼容符合GB/T 34660标准；生产体系适配ISO 9001质量管理体系要求，可配合客户完成各地区市场准入与上牌合规认证。

三、总体架构设计

3.1 系统整体架构

本系统采用分层模块化架构设计，从动力执行到云端服务分为五层架构，各层接口标准化、功能解耦，保障骑行体验与运行可靠性，同时满足多场景的功能定制与扩展需求。

1. 执行层：轮毂电机、电池组、折叠机构、灯光、刹车，负责动力输出、能量供给、折叠执行与安全制动
2. 感知采集层：力矩传感器、速度传感器、电流传感器、温度传感器，负责骑行状态、电池、环境数据实时采集
3. 控制决策层：电机控制器、智能BMS、主控MCU、保护逻辑，负责助力调节、能源管理、安全保护决策
4. 交互通信层：LED仪表、蓝牙通信、按键、充电口，实现设备与用户、云端的数据双向交互
5. 云端服务层：出行APP、数据统计、设备管理、OTA升级，实现全链路智能出行服务

3.2 核心器件选型

• 驱动电机：选用无刷直流轮毂电机，高效率、低噪音、长寿命，配合控制器实现平顺助力输出。
• 车架结构：选用镁合金/铝合金型材，一体压铸成型，高强度、轻量化、耐腐蚀，保障车架强度与便携性。
• 主控与控制器：选用工业级电动车专用控制器，外设丰富、实时性强、抗干扰好，适配力矩传感与助力控制需求。
• 传感组件：高精度力矩传感器、霍尔速度传感器，采样精度高、响应快，保障助力平顺与速度检测。
• 电池系统：动力型锂电池组，配合智能BMS，容量大、循环长、安全可靠，实现长续航与安全管理。

3.3 设计原则

• 轻便稳固原则：优化车架与折叠设计，兼顾轻量化与结构强度，提升便携性与骑行安全性
• 平顺自然原则：优化助力算法与传动设计，助力响应快、过渡平顺，接近自然脚踏骑行感
• 智能便捷原则：智能助力、数据统计、APP互联，提升出行便捷性与数字化体验
• 模块化定制原则：软硬件全模块化设计，功能按需裁剪，配置与外观深度定制，快速响应客户差异化需求

四、硬件研发设计方案

4.1 硬件整体框架

硬件系统围绕控制器核心展开，分为六大功能单元：动力驱动单元、折叠车架单元、能源存储单元、感知控制单元、交互仪表单元、安全防护单元。所有单元采用模块化布局，强弱电严格隔离，动力与控制分区设计，保障颠簸振动环境下的稳定性与可靠性。

4.2 核心功能单元设计

4.2.1 动力驱动单元

• 无刷直流轮毂电机，高效率、低噪音、免维护
• 矢量控制器，平顺助力，响应快速，效率高
• 行星减速结构，扭矩大，起步有力
• 能量回收系统，滑行刹车回收电能，提升续航

4.2.2 折叠车架单元

• 镁/铝合金车架，轻量化高强度，比钢轻30%
• 快速折叠机构，主铰链+双锁止，10秒快速折叠
• 可升降车把，折叠旋转，收纳体积小
• 拖行滚轮设计，折叠后可拖行，便携省力

4.2.3 能源存储单元

• 动力锂电池组，容量可选，循环寿命长
• 智能BMS管理，全方位电池保护
• 隐藏式电池仓，防水防尘，美观安全
• 通用充电接口，过充保护，充电安全

4.2.4 感知控制单元

• 高精度力矩传感器，踩踏力精准检测
• 霍尔速度传感器，速度里程精准计量
• 电流电压检测，实时监测工作状态
• 温度传感器，电机电池温度监控

4.2.5 交互仪表单元

• LED高清仪表，速度电量里程清晰显示
• 物理按键控制，骑行中盲操作便捷
• 蓝牙5.0通信，手机APP数据同步
• USB充电输出，应急手机充电

4.2.6 安全防护单元

• 前后双碟刹，制动距离短，安全可靠
• LED前大灯+刹车尾灯，夜间骑行安全
• 多重电气保护，过流过压过热全方位保护
• 反光警示设计，夜间出行更安全

4.3 PCB与结构设计

• PCB设计：采用4层板设计，强弱电分区布局，满足安规要求；振动区域加固处理，防松抗震；整板做三防漆喷涂处理，防潮防尘防腐蚀；核心控制板标准化设计，适配不同功率与电池配置。
• 结构外观设计：10寸/12寸/14寸多种轮径可选，简约流线设计，适配不同出行风格；车架采用镁合金/铝合金材质可选，高强度、轻量化、质感佳；可定制车身颜色、纹理、LOGO、外观造型，适配客户品牌形象；可根据需求调整动力配置、电池容量、折叠方式、接口布局，快速衍生不同型号；可定制车筐、挡泥板、座椅等配件，提升产品附加值与使用体验。

五、软件研发设计方案

5.1 软件整体架构

采用分层模块化软件架构，基于实时操作系统开发，从底层到上层分为硬件驱动层、系统内核层、算法引擎层、业务应用层，各层接口标准化，模块解耦，便于功能扩展与定制裁剪。

• 硬件驱动层：实现电机、传感器、仪表、通信、电源等底层硬件驱动
• 系统内核层：基于实时操作系统，实现任务调度、内存管理、电源管理
• 算法引擎层：集成助力控制算法、BMS管理算法、速度计算算法、能量回收算法
• 业务应用层：实现核心业务逻辑，包含骑行控制、出行管理、电池管理、交互通信等功能模块

5.2 核心功能模块开发

5.2.1 助力控制模块

• 多档助力调节，5档助力平滑切换
• 力矩传感助力，响应快速，骑行自然平顺
• 定速巡航模式，固定速度轻松骑行
• 上坡自动补力，坡度识别自动增扭

5.2.2 电池管理模块

• 智能BMS算法，全方位电池保护
• 剩余电量估算，精度±5%
• 续航里程预估，结合助力档位计算
• 能量回收控制，滑行刹车回收电能

5.2.3 出行管理模块

• 骑行数据统计，里程速度卡路里记录
• 轨迹记录，出行路线历史回溯
• 故障诊断预警，异常状态及时提醒
• OTA固件升级，远程优化骑行体验

5.2.4 交互显示模块

• 仪表UI界面，数据清晰直观
• 手机APP控制，参数设置数据查看
• 电量速度显示，骑行状态一目了然
• 灯光控制，前灯尾灯一键操作

5.2.5 安全防护模块

• 全维度安全保护，过流、过压、过热、短路全方位覆盖
• 分级保护策略，预警-降功率-停机三级响应
• 限速保护，超速自动降功率
• 故障自诊断，自动识别故障类型

5.3 模块化可裁剪设计

软件功能采用模块化编译架构，通过配置开关实现功能按需裁剪，可快速生成不同定位的版本，满足客户差异化产品需求：

• 基础版：基础助力+基础仪表+手动模式，精简实用，极致控本，适配入门级代步与下沉市场
• 标准版：力矩助力+多档位+智能BMS+蓝牙APP，功能均衡，适配主流通勤场景
• 旗舰版：大功率长续航+定速巡航+能量回收+APP智能+定位，高配体验，适配中高端通勤与休闲
• 定制版：定制车架、定制动力、专属配色、品牌定制APP，适配品牌客户专属需求

六、多场景适配落地方案

6.1 城市通勤场景适配

• 硬件配置：通勤标准版，中等动力，长续航，快速折叠，智能仪表
• 软件配置：多档助力、定速巡航、出行数据、故障提醒
• 应用价值：日常通勤便捷出行，接驳地铁公交，提升通勤效率，绿色低碳出行

6.2 地铁接驳场景适配

• 硬件配置：接驳超轻版，超轻重量，快速折叠，可拖行，小体积
• 软件配置：基础助力、简易操作、电量显示、轻量模式
• 应用价值：公共交通无缝接驳，折叠便携不占地，提升出行效率

6.3 校园园区场景适配

• 硬件配置：校园基础版，中小动力，基础续航，高性价比，安全可靠
• 软件配置：限速模式、基础助力、简易操作、安全提醒
• 应用价值：园区短途高效出行，成本低易维护，提升通勤效率

6.4 户外休闲场景适配

• 硬件配置：休闲长续航版，大容量电池，多档位，舒适骑行，外观时尚
• 软件配置：休闲模式、运动数据、轨迹记录、能量回收
• 应用价值：户外休闲运动骑行，兼顾代步与锻炼，提升出行乐趣

七、研发进度与里程碑

八、质量管控与测试方案

8.1 硬件测试方案

• 性能指标测试：续航测试、最高速测试、爬坡测试、助力响应测试、折叠寿命测试、重量测试
• 可靠性测试：高低温循环测试、湿热测试、盐雾测试、振动测试、跌落测试、寿命老化测试
• 安规测试：绝缘耐压测试、接地电阻测试、漏电流测试、制动性能测试、充电保护测试
• 结构测试：车架强度测试、折叠寿命测试、承重测试、冲击测试

8.2 软件测试方案

• 功能测试：全功能点遍历测试，包含助力、模式、仪表、交互、设置等所有功能
• 性能测试：助力响应速度、控制平顺性、连接稳定性、长时间运行稳定性测试
• 兼容性测试：不同手机APP兼容性测试、不同充电器测试、蓝牙连接测试
• 异常测试：断电重启测试、堵转测试、过充测试、故障注入测试

8.3 场景兼容性测试

针对不同使用场景建立场景化测试矩阵，覆盖城市道路、地铁接驳、园区、郊外等典型环境，模拟真实使用场景进行全流程验证，重点考核骑行体验、折叠便捷性、续航表现；组织真实用户路测试验，收集骑行体验反馈并持续优化。

8.4 全流程质量管控

• 研发阶段：执行设计评审、安规评审、结构评审、软件评审，每版样机输出完整测试报告，问题闭环管理
• 试产阶段：跟进生产组装、首件测试、一致性测试，输出生产测试规范与老化流程，保障量产一致性
• 交付阶段：提供全套研发资料、测试规范、生产指导文件，协助客户完成认证测试与量产导入

九、交付物与知识产权说明

9.1 完整交付清单

9.2 知识产权约定

• 本项目ODM定制开发的定制化硬件设计、专属外观设计、定制功能软件、专属控制系统知识产权归客户所有
• 项目所使用的通用基础算法、开源系统框架、通用平台化架构知识产权归原权利人所有，客户享有永久商用使用权
• 第三方电机、控制器、电池等按授权合作模式执行，客户按授权协议享有使用权
• 双方共享通用功能模块的使用权，保障后续产品迭代优化与技术升级
• 可配合客户提供知识产权申报相关技术资料，助力客户申请专利与软著

十、风险管控与应对措施