劉景華　李小利　吳濛濤　戴楊彪

摘要：國(guó)家強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)GB 17761—2018《電動(dòng)自行車安全技術(shù)規(guī)范》已正式實(shí)施將近3年，對(duì)進(jìn)一步提升我國(guó)電動(dòng)自行車產(chǎn)業(yè)的整體安全質(zhì)量水平、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力和行業(yè)管理具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。此文分析了GB 17761—2018新國(guó)標(biāo)中電動(dòng)機(jī)額定連續(xù)輸出功率測(cè)試方法存在的問題，并提出了相應(yīng)的建議措施，從而為該產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)修訂、質(zhì)量檢測(cè)、認(rèn)證監(jiān)管等提供借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)自行車;電動(dòng)機(jī)功率;檢測(cè)方法

1? ? 引言

電動(dòng)機(jī)是電動(dòng)自行車的動(dòng)力輸出關(guān)鍵部件，額定連續(xù)輸出功率是衡量整車性能的重要指標(biāo)。GB 17761—2018《電動(dòng)自行車安全技術(shù)規(guī)范》（以下簡(jiǎn)稱“新國(guó)標(biāo)”）提出了額定連續(xù)輸出功率應(yīng)當(dāng)小于或等于400 W的限值要求，并對(duì)相關(guān)測(cè)試方法做出規(guī)定。然而，筆者在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，新國(guó)標(biāo)的檢測(cè)方法的規(guī)定還存在著一定問題，給電動(dòng)機(jī)功率的檢測(cè)工作開展帶來困擾。對(duì)此，筆者通過分析和驗(yàn)證，闡述了具體問題并提出了相應(yīng)的建議措施。

2? ? 新國(guó)標(biāo)中檢測(cè)方法的規(guī)定所存在的問題

2.1? ? 額定轉(zhuǎn)速下的試驗(yàn)電壓規(guī)定不統(tǒng)一

新國(guó)標(biāo)對(duì)電動(dòng)機(jī)額定連續(xù)輸出功率的測(cè)試有如下規(guī)定：調(diào)整穩(wěn)壓電源輸出，使電動(dòng)機(jī)在額定電壓下運(yùn)行，逐漸增加電動(dòng)機(jī)扭矩，至電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到額定轉(zhuǎn)速……額定轉(zhuǎn)速是指為車輛以最高設(shè)計(jì)車速或斷電車速運(yùn)行時(shí)，對(duì)應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速[1]。由于最高設(shè)計(jì)車速是利用車載電池，在其容量達(dá)到90%以上時(shí)測(cè)得的，此時(shí)的電池輸出電壓高于額定電壓值。電動(dòng)機(jī)在低于電池輸出電壓的“額定電壓下運(yùn)行”的轉(zhuǎn)速，是達(dá)不到額定轉(zhuǎn)速的，因此新國(guó)標(biāo)測(cè)試方法的表述有歧義。

對(duì)此，筆者選取某企業(yè)提供的樣車和電動(dòng)機(jī)、控制器配件進(jìn)行驗(yàn)證。樣品電動(dòng)機(jī)標(biāo)稱48 V/400 W，電池在試驗(yàn)前容量達(dá)到90%～100%，其開路電壓為53 V～55 V。車輛以最高車速運(yùn)行時(shí)，負(fù)載下的電池電壓會(huì)進(jìn)一步降低。表1顯示了48 V～53 V不同工作電壓下的最高車速、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、電動(dòng)機(jī)輸出功率匯總情況。

表1中，工作電壓在53.1 V與48 V下的車速相差超出2 km/h，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速相差近30 r/min，輸出功率相差近70 W。由此可見，容量在90%以上的電池的工作電壓對(duì)輸出功率測(cè)試結(jié)果的影響很大。

2.2? ? 是否需達(dá)到熱穩(wěn)定態(tài)存有矛盾

新國(guó)標(biāo)規(guī)定，電動(dòng)機(jī)額定連續(xù)輸出功率的測(cè)試“按GB/T 755—2008中4.2.1規(guī)定，使電動(dòng)機(jī)達(dá)到熱穩(wěn)定狀態(tài)”。[1]根據(jù)GB/T 755—2008標(biāo)準(zhǔn)，電動(dòng)機(jī)發(fā)熱部件的溫升在1 h內(nèi)的變化不超過2 K是為熱穩(wěn)定狀態(tài)[2]。但通過最高設(shè)計(jì)車速來計(jì)算額定轉(zhuǎn)速時(shí)，最高車速的測(cè)定并非在電動(dòng)機(jī)熱穩(wěn)定狀態(tài)。因此，電動(dòng)機(jī)測(cè)試時(shí)熱穩(wěn)定與否對(duì)功率測(cè)試的影響需要進(jìn)一步驗(yàn)證。

筆者選擇在同一電壓和轉(zhuǎn)速下比對(duì)冷態(tài)和熱穩(wěn)定態(tài)下的電動(dòng)機(jī)輸出功率情況（見表2）?？梢钥闯觯妱?dòng)機(jī)在熱穩(wěn)定后的輸出功率略微減小，但與冷態(tài)下的輸出功率相差不大。

2.3? ? 恒轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)的測(cè)試方法并未明確

恒轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)的主要特征是在既定電壓下，隨著負(fù)載的增加，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速基本保持恒定。以下為某一標(biāo)稱48 V/ 400 W恒轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)，在已測(cè)得最高車速為24.0 km/h（相應(yīng)轉(zhuǎn)速為317.5 r/min）的情況下，它在額定電壓下的轉(zhuǎn)矩、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、電動(dòng)機(jī)輸出功率的變化情況（見表3、圖1）。

通過該電動(dòng)機(jī)特性可以看出，若按照新國(guó)標(biāo)中7.4.3要求（逐漸增加電動(dòng)機(jī)扭矩，至電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到額定轉(zhuǎn)速），該類電動(dòng)機(jī)在額定電壓下是無法通過加載達(dá)到最高車速所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速的。

2.4? ? 電助動(dòng)車型電動(dòng)機(jī)如何測(cè)試未有規(guī)定

GB 17761—2018標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定“額定轉(zhuǎn)速指為車輛以最高設(shè)計(jì)車速或斷電車速運(yùn)行時(shí)，對(duì)應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速”。電助動(dòng)車型的功率，部分是電動(dòng)機(jī)輸出、部分是人力輸出，很難界定測(cè)量的轉(zhuǎn)速，并且電助動(dòng)車型斷電車速所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速節(jié)點(diǎn)，電動(dòng)機(jī)無動(dòng)力輸出，無法測(cè)試電動(dòng)機(jī)額定連續(xù)輸出功率。新國(guó)標(biāo)和檢驗(yàn)規(guī)范未明確此類電動(dòng)機(jī)的測(cè)試方法。

行業(yè)專家經(jīng)過研究后發(fā)現(xiàn)，目前電動(dòng)自行車行業(yè)電動(dòng)機(jī)有以下設(shè)計(jì)原理：①電動(dòng)機(jī)的“效率-輸出功率”曲線必然是一條凸形且左右基本對(duì)稱的曲線。②電動(dòng)機(jī)電磁在設(shè)計(jì)中，將電動(dòng)機(jī)的最高效率點(diǎn)設(shè)計(jì)成電動(dòng)機(jī)實(shí)際使用中主要負(fù)載、額定負(fù)載點(diǎn)，才能讓電動(dòng)機(jī)運(yùn)行最穩(wěn)定、溫升最適宜、最經(jīng)濟(jì)。因此，針對(duì)電助動(dòng)車型，我們應(yīng)當(dāng)選取電動(dòng)機(jī)的最高效率點(diǎn)對(duì)應(yīng)的功率值為電動(dòng)機(jī)額定功率。

3? ? 建議措施

3.1? ? 關(guān)于試驗(yàn)電壓和熱穩(wěn)定問題

筆者建議：在額定電壓下測(cè)試電動(dòng)自行車最高車速，以此最高車速折算出電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速。在測(cè)功臺(tái)上，在額定電壓下使電動(dòng)機(jī)達(dá)到熱穩(wěn)定，測(cè)試電動(dòng)機(jī)的功率。測(cè)試完成后，導(dǎo)出電動(dòng)機(jī)連續(xù)測(cè)試數(shù)據(jù)作為原始記錄，根據(jù)此記錄數(shù)據(jù)得出額定轉(zhuǎn)速下的額定功率。此外，電動(dòng)機(jī)引用標(biāo)準(zhǔn)GB/T 755已更新為2019版，熱穩(wěn)定要求已調(diào)整為0.5 h內(nèi)的溫度變化不超過1 K。因此，筆者建議：今后新修訂標(biāo)準(zhǔn)按該要求進(jìn)行熱穩(wěn)定的監(jiān)測(cè)。

3.2? ? 關(guān)于恒轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)的測(cè)試

筆者建議：由企業(yè)明示額定轉(zhuǎn)矩，通過額定轉(zhuǎn)矩確定電動(dòng)機(jī)功率。如未明示額定轉(zhuǎn)矩，可以根據(jù)產(chǎn)品明示的額定功率和額定轉(zhuǎn)速，按公式（1）折算額定轉(zhuǎn)矩，再利用該額定轉(zhuǎn)矩在實(shí)際測(cè)功曲線中確定額定功率。

P=0.104 7（T×n）（公式1）

式中：P——電動(dòng)機(jī)額定功率（W）;

T——電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩（N·m ）;

n——電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速（r/min）。

3.3? ? 關(guān)于電助動(dòng)車型電動(dòng)機(jī)的測(cè)試

理論上，將電動(dòng)機(jī)的最高效率點(diǎn)設(shè)計(jì)成電動(dòng)機(jī)實(shí)際使用中主要負(fù)載、額定負(fù)載點(diǎn)，才能讓電動(dòng)機(jī)運(yùn)行最穩(wěn)定、溫升適宜、最經(jīng)濟(jì)。因此，筆者建議：①將電助動(dòng)控制模式調(diào)整為電驅(qū)動(dòng)控制模式進(jìn)行電動(dòng)機(jī)功率測(cè)試。②選取電動(dòng)機(jī)的最高效率點(diǎn)對(duì)應(yīng)的功率值為電動(dòng)機(jī)額定功率。③或者，選取在額定電壓下電助動(dòng)運(yùn)行至斷電時(shí)的車速（或轉(zhuǎn)速）作為額定車速（或轉(zhuǎn)速），在測(cè)功機(jī)上逐漸增加電動(dòng)機(jī)扭矩，至電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到該額定轉(zhuǎn)速時(shí)測(cè)定額定功率。

4? ? 結(jié)語(yǔ)

新國(guó)標(biāo)已正式實(shí)施將近3年，對(duì)進(jìn)一步提升我國(guó)電動(dòng)自行車產(chǎn)業(yè)的整體安全質(zhì)量水平、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力和行業(yè)管理具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，但同時(shí)也暴露出部分內(nèi)容存在缺陷、滯后于產(chǎn)品技術(shù)現(xiàn)狀等問題。標(biāo)準(zhǔn)化管理部門可先在新國(guó)標(biāo)的《檢驗(yàn)規(guī)范》中完善相關(guān)檢驗(yàn)方法，用以指導(dǎo)各檢驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)當(dāng)前的工作開展，同時(shí)進(jìn)一步征求行業(yè)意見，加快推動(dòng)新一版標(biāo)準(zhǔn)的修訂。

參考文獻(xiàn)

[1]工業(yè)和信息化部.電動(dòng)自行車安全技術(shù)規(guī)范：GB 17761—2018[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2018：13—14.

[2]全國(guó)旋轉(zhuǎn)電機(jī)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).旋轉(zhuǎn)電機(jī) 定額和性能：GB/T 755—2008[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008：4—5.