摘要：針對(duì)電動(dòng)自行車輪轂電機(jī)的能效問題對(duì)能效評(píng)價(jià)方法進(jìn)行研究，結(jié)合電動(dòng)自行車輪轂電機(jī)的額定點(diǎn)效率的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，對(duì)電動(dòng)自行車輪轂電機(jī)的能效等級(jí)進(jìn)行劃分，并提出額定點(diǎn)效率和等效百公里電耗作為能效評(píng)價(jià)指標(biāo)，得出了電動(dòng)自行車輪轂電機(jī)的能效限定值、節(jié)能評(píng)價(jià)值和等效百公里電耗要求。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)自行車;電機(jī);能效評(píng)價(jià)

0 引言

實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和是黨中央統(tǒng)籌兩個(gè)大局作出的重大戰(zhàn)略決策，加強(qiáng)節(jié)能減排，實(shí)現(xiàn)低碳發(fā)展，是生態(tài)文明建設(shè)的重要內(nèi)容。我國是全球第一的電動(dòng)自行車制造國和消費(fèi)國，電動(dòng)自行車輪轂電機(jī)的能效水平越來越受到社會(huì)各界的關(guān)注。由于目前我國還沒有電動(dòng)自行車輪轂電機(jī)能效方面的標(biāo)準(zhǔn)或法規(guī)，電機(jī)節(jié)能水平缺乏一個(gè)統(tǒng)一的比較方法，所以無法準(zhǔn)確的比較該類產(chǎn)品在能效方面的優(yōu)劣，導(dǎo)致電動(dòng)自行車企業(yè)在采購電機(jī)配件時(shí)無從參考。對(duì)電動(dòng)自行車輪轂電機(jī)能效進(jìn)行合理評(píng)價(jià)可以幫助企業(yè)了解電機(jī)的能效情況，推動(dòng)電動(dòng)自行車輪轂電機(jī)的技術(shù)升級(jí)，從而達(dá)到節(jié)能降耗的目的，對(duì)電動(dòng)自行車使用者和社會(huì)有著深遠(yuǎn)的意義。本文對(duì)電動(dòng)自行車輪轂電機(jī)的能效評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行分析，結(jié)合試驗(yàn)數(shù)據(jù)，提出一種電動(dòng)自行車輪轂電機(jī)能效評(píng)價(jià)方法。

1電動(dòng)自行車輪轂電機(jī)的效率[1]

效率是電機(jī)的綜合性能指標(biāo)，與電機(jī)結(jié)構(gòu)、材料性能、繞組形式、極槽配合等因素有關(guān)。

電機(jī)的效率與損耗大小密切相關(guān)，電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)所產(chǎn)生的損耗主要包括：鐵心損耗、空載時(shí)鐵心中的附加損耗（也稱雜散損耗）、銅耗、機(jī)械損耗。因此，電機(jī)的效率可以表示為：

在電機(jī)設(shè)計(jì)中可以通過改變電磁方案來改變鐵耗和銅耗，而機(jī)械損耗可以通過提高電機(jī)制造、加工及裝配精度來降低。

2 電動(dòng)自行車輪轂電機(jī)的效率測(cè)試

在實(shí)際測(cè)試過程中，電機(jī)的損耗測(cè)試起來比較困難，且誤差較大，這里通過直接測(cè)量法對(duì)輕型電機(jī)的效率進(jìn)行測(cè)量。電機(jī)效率可以表示為：

將電機(jī)安裝到電動(dòng)車電機(jī)綜合測(cè)試臺(tái)上，通過調(diào)節(jié)輸入電壓、輸入電流、轉(zhuǎn)速等參數(shù)，使電機(jī)在不同的使用工況下運(yùn)行至熱穩(wěn)定狀態(tài)，讀取輸入電壓、電流、轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)速數(shù)值，代入式（5），即可得出電機(jī)在不同的使用工況下的效率。

3電動(dòng)自行車輪轂電機(jī)的能效等級(jí)

電機(jī)在不同的使用工況下，其效率不同。為了給不同類型、不同參數(shù)配置的電機(jī)提供一個(gè)統(tǒng)一的比較指標(biāo)，本文采用額定點(diǎn)效率來評(píng)價(jià)電機(jī)的能效。電機(jī)的額定點(diǎn)效率，即電機(jī)在額定電壓、額定轉(zhuǎn)矩和最高轉(zhuǎn)速的狀態(tài)下運(yùn)行的效率，反映了電機(jī)各項(xiàng)性能指標(biāo)的高低。因?yàn)轭~定點(diǎn)是電機(jī)在運(yùn)行過程中，工作時(shí)間最長的一個(gè)點(diǎn)，尤其對(duì)于電動(dòng)自行車輪轂電機(jī)而言，屬于連續(xù)工作制，因此，額定點(diǎn)對(duì)電機(jī)來說不但是一個(gè)熱平衡點(diǎn)，更應(yīng)該在該點(diǎn)維持較高的效率。

為了了解目前電動(dòng)自行車輪轂電機(jī)的額定點(diǎn)效率情況，從市場(chǎng)上采購了45款電動(dòng)自行車輪轂電機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，這45款電動(dòng)自行車輪轂電機(jī)覆蓋了市場(chǎng)上不同價(jià)位、不同款式、不同品牌、不同質(zhì)量的電機(jī)。試驗(yàn)后，將45款電機(jī)的額定點(diǎn)效率按照從小到大的順序在圖1中表示出來，并將試驗(yàn)結(jié)果按照一定的功率范圍進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得到如圖2所示的直方圖。從圖1和圖2中可以看出，大部分電機(jī)的額定點(diǎn)效率主要在70%～80%，少部分在80%～90%和60%～70%，極少數(shù)低于60%。

參照家用電器產(chǎn)品一樣，對(duì)電動(dòng)自行車輪轂電機(jī)的能效進(jìn)行分級(jí)，分為以下五個(gè)等級(jí)[2]：

等級(jí)1——表示最為節(jié)電，達(dá)到國際先進(jìn)水平;

等級(jí)2——表示比較節(jié)電，達(dá)到國內(nèi)先進(jìn)水平;

等級(jí)3——表示產(chǎn)品的能源效率為我國市場(chǎng)的平均水平;

等級(jí)4——表示產(chǎn)品能源效率低于市場(chǎng)平均水平，新產(chǎn)品準(zhǔn)入門檻;

等級(jí)5——限制、淘汰產(chǎn)品。

根據(jù)以上原則及試驗(yàn)結(jié)果，將電動(dòng)自行車輪轂電機(jī)的能效等級(jí)劃分為五級(jí)，從高至低依次分為1級(jí)、2級(jí)、3級(jí)、4級(jí)和5級(jí)，如表1所示。

4 電動(dòng)自行車輪轂電機(jī)的能效綜合評(píng)價(jià)

電動(dòng)自行車輪轂電機(jī)的等效百公里電耗[3]主要用于評(píng)價(jià)電動(dòng)自行車在運(yùn)行過程中電機(jī)的耗電量，而額定點(diǎn)效率則是用于評(píng)價(jià)電動(dòng)自行車在運(yùn)行過程中電能的轉(zhuǎn)換效率。將上述45款電動(dòng)自行車的額定點(diǎn)效率和等效百公里電耗在同一個(gè)圖中表示出來，如圖3所示。從圖中可以看出，隨著額定點(diǎn)效率的提高，電機(jī)的等效百公里電耗呈下降的趨勢(shì)，但是部分電機(jī)雖然額定點(diǎn)效率較高，其等效百公里電耗也較大，主要是因?yàn)椴糠蛛姍C(jī)在設(shè)計(jì)時(shí)為了使其在行駛過程中有較大的動(dòng)力，將額定功率設(shè)計(jì)得比較高，使得其耗電量增大。為了能夠更加全面的評(píng)價(jià)電動(dòng)自行車輪轂電機(jī)的能效情況，為電動(dòng)自行車企業(yè)在配件采購決策時(shí)提供更加全面的信息，以引導(dǎo)和幫助電動(dòng)自行車企業(yè)生產(chǎn)出高能效的節(jié)能產(chǎn)品，本文在制定電動(dòng)自行車輪轂電機(jī)能效限定值及能效等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)綜合考慮電機(jī)的額定點(diǎn)效率和等效百公里電耗兩項(xiàng)指標(biāo)。電動(dòng)自行車輪轂電機(jī)的能效限定值為表1中的能效等級(jí)4級(jí);節(jié)能評(píng)價(jià)值為表1中能效等級(jí)的2級(jí);等效百公里電耗不允許超過1.6kW·h;對(duì)于能效等級(jí)2級(jí)及以上的產(chǎn)品，其等效百公里電耗不允許超過1.2kW·h。

5 結(jié)論

本文采用直接測(cè)量法對(duì)市場(chǎng)上不同價(jià)位、不同款式、不同品牌、不同質(zhì)量的電動(dòng)自行車輪轂電機(jī)進(jìn)行效率測(cè)試，并對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，對(duì)電動(dòng)自行車輪轂電機(jī)的能效等級(jí)劃分為5個(gè)等級(jí)，等級(jí)1： η≥90%，等級(jí)2：80%≤η<90%，等級(jí)3：70%≤η<80%，等級(jí)4：60%≤η<70%，等級(jí)5：η<60%。提出綜合考慮額定點(diǎn)效率和等效百公里電耗兩項(xiàng)指標(biāo)對(duì)電動(dòng)自行車輪轂電機(jī)的能效進(jìn)行評(píng)價(jià)。電動(dòng)自行車輪轂電機(jī)的能效限定值為能效等級(jí)4級(jí);節(jié)能評(píng)價(jià)值為能效等級(jí)的2級(jí);等效百公里電耗不允許超過1.6kW·h;對(duì)于能效等級(jí)2級(jí)及以上的產(chǎn)品，其等效百公里電耗不允許超過1.2kW·h。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王殿明.電動(dòng)自行車用輪轂電機(jī)設(shè)計(jì)及其特性研究[D].哈爾濱.哈爾濱工業(yè)大學(xué).2011.

[2] 王士琴.電梯能耗測(cè)量與能效評(píng)價(jià)方法的研究[D].上海.上海交通大學(xué).2009.

[3] 陳森凱，連麗玲，黃鎮(zhèn)澤等.電動(dòng)自行車輪轂電機(jī)能耗測(cè)量方法的研究[J].電子質(zhì)量，?2018?（02）?：1-2.

作者簡介：陳森凱，1988.10，男，漢，廣東省潮州市，碩士研究生，中級(jí)，產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)。