电动自行车电气安全风险分析

文/ 国家轻型电动车及电池产品质检中心（CEVT）叶震涛 李小利 许 丰 邱亚楠

一、电动自行车风险监测的必要性

质量是产品的生命，近年来人们逐渐认识到电动自行车电气安全的重要性，消费者对电动自行车产品的使用性能和安全性能的投诉逐年递增。根据2013年中国消费者协会开展的电动自行车消费网上公益调查数据，电气可靠性相关的投诉问题主要有：续航里程减少、电池寿命短、充电器失效。据调查，电动自行车在购买后6个月内出现故障的概率5%，多为电气部件失效引起的故障，同时电气安全引起的电动自行车火灾事故比例约为产量的十万分之一，考虑电动自行车保有量基数大，其引发的后果严重威胁消费者的生命及财产安全。

电动自行车由自行车演变而来，智能化是电动自行车的发展趋势，零部件电子元器件不断增加，电气故障隐患不断增大，在电动自行车电气事故调查中发现豪华型占比92.7%。长期使用，受环境影响，电器元件和电气线路老化不容忽视，调查显示2年以上发生事故的车占62.3%，事故发生的时间多在骑行或充电状态，短路、漏电、带电金属部分外露等因素都可能在消费者使用过程中对其造成伤害。

目前，电动自行车整车仍采用GB 17761-1999《电动自行车通用技术条件》，标准的要求已严重滞后产品的发展。在国家标准制订之初，对电动自行车电气性能要求认识不足，选定项目较少，不能有效预防和控制自燃事故的发生。因此亟需开展电动自行车产品质量风险监测。

二、电动自行车风险点及原因分析

电动自行车产品质量风险主要表现为交通安全风险和电气安全风险。CEVT受江苏省质监局的委托，承担了2015年电动自行车风险监测任务，着重于产品电气安全风险的监测，主要反映行业质量共性问题，如自燃、电磁干扰等。主要监测项目包括：绝缘性能、短路保护装置、主电路载流量和电磁兼容性。我们从监测项目入手，分析电动自行车电气安全潜在危害。

1.主电路载流量低于控制器限流值的危害

近年来，为了满足用户对速度和续驶里程的需求，厂家不断提高电动机功率、电池容量、控制器功率，主电路承载的电流同步加大，而主电路的导线却没与之匹配，这样将会加速电路的老化，增大电动自行车发生自燃的风险。而部分企业对这种危害认识不足，或凭感觉生产，埋下风险隐患。

主电路载流量与其导线截面积相关，导线截面积越大，则允许通过电流则越大。为了直观显示导线截面积选择不合理对整车电气安全的危害，选取2辆样车的动力导线，其相同长度、不同截面积的1号导线和2号导线进行对比试验（图2所示）；其中1号导线的截面积为1.0 mm2，2号导线的截面积为2.5mm2。根据表3可知，1号导线、2号导线对应的峰值载流量分别为15A和26A。

表3导线截面积与峰值载流量关系

图2

试验过程中将1号导线和2号导线连成一体，并入电机动力输入电路，连接底盘测功机（图2所示）。通过底盘测功机增加负载，控制试验电路电流分别为10A、20A和30A。在每种电流状态下，监测45min内导线的温度变化情况，试验数据如表4所示：

表4

试验电流值时间间隔 1号导线24.8 38.8 39.4 36.5 14.6 20A初始温度（0C）15min温度（0C）30min温度（0C）45min温度（0C）导线最大温升（K）2号导线24.8 34.7 33.2 32.2 9.9试验电流值时间间隔 1号导线26.0 58.0 56.4 56.2 32 30A初始温度（0C）15min温度（0C）30min温度（0C）45min温度（0C）导线最大温升（K）2号导线26.0 45.0 44.5 43.4 19

由表4可知，在试验电流为10A时，试验电流均未超过1号导线和2号导线的峰值载流量，两段导线温升不到4k，不会对导线安全产生影响；当试验电流增加到20A，2号导线温度增长可控，1号导线超出其峰值载流量，温升进一步加大，从初始的24.80C增加到39.40C；当试验电流增加到30A时，均超出两段导线的峰值载流量， 1号导线最大温升为32K，而2号导线最大温升为19K。这意味着如果外界环境温度在400C时，电动自行车在该电流下工作15min以上， 1号导线温度将上升到720C，2号导线温度将上升到590C；导线温度过高会加速绝缘层老化，导致电动自行车自燃。

在此次风险监测中，发现有25%的监测样品，其主电路导线峰值载流量低于电动自行车控制器的标称限流值。比如某电动自行车，其导线峰值载流量为19A，控制器的标称限流值却为32A，远超出导线的承载能力，如长期在高负载大电流情况下工作，电气线路将会有发生火灾的风险。

2.未安装短路保护装置将对电动自行车的危害

短路保护装置一般安装在主电路（图3所示）和辅助电路（图4所示）中。如果未在主电路中安装短路保护装置，由于导线破损、接头脱落、电路老化或环境潮湿等原因，电动自行车电气线路可能会产生异常电流。根据焦尔热的计算公式Q=I2Rt，异常电流会引发导线局部积聚大量热量，导致导线高温老化甚至发生自燃现象。未安装短路保护装置，无法避免电气线路中出现异常电流而引发的危害。

图3

图4

电动自行车除能实现电动骑行的动力电路外，还有供喇叭、大灯、转向灯正常工作的辅助线路，其工作电流一般不超过2A。电动自行车长期使用后，这些辅助电器部件和电气线路也会老化、破损，甚至短路；当出现电路异常情况，不足以触发电气主线路短路保护装置（该装置提供熔断值在20A～35A范围内）。如安装合适的辅助线路短路保护装置，能迅速断开电路，以避免潜在危险。

为了能够更加直观的说明辅助电路未安装短路保护装置可能产生的危害，分别在“安装”和“未安装”两种情况下，对辅助电路中的喇叭电路进行短接。发现安装了短路保护装置（保险丝）的辅助电路，短接后保险丝首先熔断，对辅助电路起到了保护作用（如图5所示）；而未安装短路保护装置的辅助电路，短接喇叭线后，主电路短路保护装置未断开，造成喇叭电路燃烧（如图6所示），可见辅助电路安装短路保护装置的必要性。因此，提醒广大消费者注意，购车时一定要仔细询问，并查看使用说明书，看其电路图中是否在主、辅电路中安装短路保护装置；或者检查样车是否具有短路保护装置。

图5

图6

在本次风险监测的40批次样车中，有22批次的样车安装了短路保护装置，20批次安装了主电路的短路保护装置。仅有6批次同时在主、辅电路安装了短路保护装置。

3.电磁兼容性的危害

电磁兼容性是指设备或系统在其电磁环境中能正常运行，并不对外界环境的任何设备产生的电磁干扰的能力。电动自行车在骑行过程中会通过辐射方式向外部发射电磁骚扰，同时，也可能会受到外界其它设备的电磁干扰。

电磁兼容性能试验包括辐射发射-电场项目和辐射抗扰度项目。其中，辐射发射-电场项目主要考察电动自行车对外部发射电磁干扰信号的强弱；辐射抗扰度项目主要考察在强电磁干扰状态下，电动自行车是否会发生失控。可以对电动自行车造成干扰的电气产品很多，如电动卷帘门、大功率电焊机等。

此次风险监测结果可知，电磁兼容项目全部合格的样车有4批次，合格率为10%。其中24批次辐射发射-电场项目不合格；33批次抗扰度项目不合格。在干扰频段内，20批次样车在测试过程中电机停止转动，13批次转速突然发生大幅变化。也即意味着在此种情况下，电动自行车可能会突然发生失控，导致骑行者受到伤害。

4.淋雨对电动自行车产生的危害

在日常生活中，下雨天气骑行电动自行车是常有的事情，那么电动自行车淋雨后会有那些危害呢?

电动自行车整车电器部件主要有电机、控制器、蓄电池和仪表四部分，一般情况下，电动自行车的电机位于后轮轮毂，仪表在整车前上方，而控制器和蓄电池的位置并不固定，厂家会根据电动自行车的款式进行调整。当电动自行车遇到暴雨天气、行驶在积水路面时，电器部件（如电机、控制器等）密封性不好，会导致雨水进入电器部件或电气线路，造成绝缘性能下降、电气系统失效或丧失电力驱动等情况，严重的可能会造成电气系统短路，甚至烧毁电动自行车。为避免此类事故发生，部分厂家对可能进水的接插件进行了防水处理，见图10（接插件有无防水措施的对比图）。此次监测的湿态绝缘性能就是模拟电动自行车在雨天行驶的情况，如图7、图8所示。

图7 淋水试验

图8 涉水试验

在此次风险监测中的40批次样车中，有21批次样车的湿态绝缘性能符合要求，占比为55%。其中1辆样车无法正常行驶，不符合的原因是控制器接口朝下且未密封，涉水试验后控制器进水（见图9）；1辆样车电器部件功能不正常（喇叭长鸣），不符合的原因为接插件无防水措施，淋水试验后出现短路。

图9 控制器外壳无防水处理

5.消费者应在购买产品时检查生产信息

图10接插件有无防水措施的对比

此次风险监测中，从市场零售店与网络平台一共采样17批次，其中发现有3批次样品的信息不全，无具体生产厂名、厂址、产品规格型号参数等基本信息，属于三无产品。“三无产品”的湿态绝缘性能和短路保护装置2个项目问题突出，符合率为0%；信息齐全的产品37批次，湿态绝缘性能和短路保护装置项目的符合率占比分别为56.8%和59.5%。电动自行车的湿态绝缘性能不符合要求，淋雨或通过积水路面时，就会造成电路接插件潮湿、氧化，引起短路、漏电甚至造成火灾。未安装必要的短路保护装置，当电动自行车电气线路短路时，就会增加发生火灾的概率。因此，消费者在购买电动自行车时，应该仔细查看产品的生产信息是否齐全。

三、消费指南及注意事项

（一）选购指南

市场上电动自行车品牌众多，车型品种玲琅满目，建议消费者在选购时注意以下几点：

1.多了解。买前可通过网络、媒体及周围使用者等多种渠道，了解本区域电动自行车品牌的产品质量和售后服务等情况，综合评估后确定拟购品牌。建议选择知名度较高的品牌，这些品牌产品质量相对有保障，售后服务网点多。

2.选车型。选择车型应考虑用途、出行距离、骑行习惯等因素。电动自行车车型主要分简易款和豪华款；简易款轻巧、价格适中，一次充电行驶里程35～40km。豪华款舒适、负载能力大、操控性好，价格略高，配48V20Ah铅酸蓄电池的电动自行车一次充电行驶里程可达50～60km。需要提醒的是，选择车型时还要关注最高车速，最高车速过高安全性会下降，建议不超过25km/h为宜。

3.看手续。查看生产企业是否具备生产许可证，所选车型的使用说明书、产品合格证是否与车型一致，是否为本地核准上牌的车型；关注使用说明书中续行里程（即一次充电行驶里程）与宣传是否一致，关注电机、蓄电池及整车的三包规定等承诺。

4.试骑行。外观检查。外观应色泽光亮，表面清洁、无污渍锈蚀，商标、贴花清晰，车架焊缝均匀、呈鱼磷状。

静态检查。支起双支撑，打开电源锁，查灯具、喇叭等功能正常与否。转动转把，检查调速应稳定均匀，电机运转平稳无杂音。手握闸把至总行程1/5至1/3时，电机能有效断电；闸把至总行程的2/3至4/5时，应完全刹住车轮，此时可将脚蹬至于水平位置，脚踩在脚蹬上施力，车轮应不发生转动；松开闸把，闸把应很快复位。控制器不宜位于车体底部或离地面较近的位置，并且电气线路的导线和其接插件不应外露。

试骑体验。找一安全环境试骑行，感觉车辆的起步、加速、行驶、转弯是否平稳顺畅，操纵是否灵活，简易款的脚踩骑行是否轻便，刹车是否有效。

5、慎网购。网购时，应货比三家，或先到实体店体验；索要第三方权威机构的质量证明材料和在本地上牌的证明材料。如出现质量问题，可根据《消费者权益保护法》，七日内及时退货。

（二）使用须知

首次骑行：首次骑行前，应仔细阅读使用说明书，了解骑行注意事项和车辆主要性能情况，并在相对安全的环境下进行适应性骑行。注意检查刹车松紧程度，前后轮的紧固情况，关注车把灵活性。

日常使用：应遵守交通法规，在非机动车道上行驶。建议尽量佩戴头盔，在非机动车道上行驶时不超过15km/h。尽量不超载，起步爬坡时多助力。雨雪天应注意放慢速度，电动自行车的电器部件特别是控制器和电机注意防止浸水。

1.勤于保养不仅按使用说明书要求对车辆进行定期保养，注意定期检查车体各部位螺钉的紧固情况、刹车性能、仪表情况、电路移位情况等，并进行适当调整，以保证骑行安全。有问题应到售后服务网点找专业人员处理。

2.适时充电不仅当电动车用掉60%～70%电量时充电较为恰当，充电时，尽量选择通风、无易燃物的场所，多关注充电器的状态，最好不在夜间无人情况下充电。发现充电异常时，要及时咨询专业人士，以免损害电池。如果长期不使用电动车，建议一个月补充电一次。充电器尽量不随车携带，随车携带时应缓冲固定，减少颠簸。

3.更换电池。铅酸蓄电池正常使用寿命约为一年半左右，在此期间应注意电池状态，如出现一充即满、一用即完的情况，或电池出现鼓胀时，应考虑更换。更换电池时，建议到售后服务网点，选择原品牌电池，如更换其它品牌电池，应注意充电器参数与电池的匹配性，以免影响电池使用寿命。锂电池的更换更需谨慎，应到专业售后服务网点。

4.谨慎维修。电动自行车在正常使用过程中轮胎、车闸等易损件的更换，或者出现突发故障时，要选择专业的售后服务网点，以防止维修后车辆带病上路。

5.切勿改装。铅酸电池的电动自行车切勿私自改装为锂电池，以免因保护电路和充电器不配套而引发起火、爆炸等事故。非载重型的电动自行车不得改装成用于送货等用途。

（三）报废处置建议

电动自行车使用环境较为恶劣，长期使用后会出现电气电路老化、能耗变大、车体强度下降等情况。为保证安全，建议电动自行车使用5年左右应考虑报废更换。报废处理时，注意不要随意丢弃整车和蓄电池，以免污染环境。另外，不少企业会采取以旧换新的销售策略，消费者可择时到相应销售网点办理以旧换新。