电动自行车新国标中电动机功率检测方法完善建议

刘景华　李小利　吴濛涛　戴杨彪

摘要：国家强制标准GB 17761—2018《电动自行车安全技术规范》已正式实施将近3年，对进一步提升我国电动自行车产业的整体安全质量水平、市场竞争力和行业管理具有重要的现实意义。此文分析了GB 17761—2018新国标中电动机额定连续输出功率测试方法存在的问题，并提出了相应的建议措施，从而为该产品的标准修订、质量检测、认证监管等提供借鉴和参考。

关键词：电动自行车;电动机功率;检测方法

1    引言

电动机是电动自行车的动力输出关键部件，额定连续输出功率是衡量整车性能的重要指标。GB 17761—2018《电动自行车安全技术规范》（以下简称“新国标”）提出了额定连续输出功率应当小于或等于400 W的限值要求，并对相关测试方法做出规定。然而，笔者在实际应用中发现，新国标的检测方法的规定还存在着一定问题，给电动机功率的检测工作开展带来困扰。对此，笔者通过分析和验证，阐述了具体问题并提出了相应的建议措施。

2    新国标中检测方法的规定所存在的问题

2.1    额定转速下的试验电压规定不统一

新国标对电动机额定连续输出功率的测试有如下规定：调整稳压电源输出，使电动机在额定电压下运行，逐渐增加电动机扭矩，至电动机转速达到额定转速……额定转速是指为车辆以最高设计车速或断电车速运行时，对应电动机的转速[1]。由于最高设计车速是利用车载电池，在其容量达到90%以上時测得的，此时的电池输出电压高于额定电压值。电动机在低于电池输出电压的“额定电压下运行”的转速，是达不到额定转速的，因此新国标测试方法的表述有歧义。

对此，笔者选取某企业提供的样车和电动机、控制器配件进行验证。样品电动机标称48 V/400 W，电池在试验前容量达到90%～100%，其开路电压为53 V～55 V。车辆以最高车速运行时，负载下的电池电压会进一步降低。表1显示了48 V～53 V不同工作电压下的最高车速、电动机转速、电动机输出功率汇总情况。

表1中，工作电压在53.1 V与48 V下的车速相差超出2 km/h，电动机转速相差近30 r/min，输出功率相差近70 W。由此可见，容量在90%以上的电池的工作电压对输出功率测试结果的影响很大。

2.2    是否需达到热稳定态存有矛盾

新国标规定，电动机额定连续输出功率的测试“按GB/T 755—2008中4.2.1规定，使电动机达到热稳定状态”。[1]根据GB/T 755—2008标准，电动机发热部件的温升在1 h内的变化不超过2 K是为热稳定状态[2]。但通过最高设计车速来计算额定转速时，最高车速的测定并非在电动机热稳定状态。因此，电动机测试时热稳定与否对功率测试的影响需要进一步验证。

笔者选择在同一电压和转速下比对冷态和热稳定态下的电动机输出功率情况（见表2）。可以看出，电动机在热稳定后的输出功率略微减小，但与冷态下的输出功率相差不大。

2.3    恒转速电动机的测试方法并未明确

恒转速电动机的主要特征是在既定电压下，随着负载的增加，电动机的转速基本保持恒定。以下为某一标称48 V/ 400 W恒转速电动机，在已测得最高车速为24.0 km/h（相应转速为317.5 r/min）的情况下，它在额定电压下的转矩、电动机转速、电动机输出功率的变化情况（见表3、图1）。

通过该电动机特性可以看出，若按照新国标中7.4.3要求（逐渐增加电动机扭矩，至电动机转速达到额定转速），该类电动机在额定电压下是无法通过加载达到最高车速所对应的转速的。

2.4    电助动车型电动机如何测试未有规定

GB 17761—2018标准规定“额定转速指为车辆以最高设计车速或断电车速运行时，对应电动机的转速”。电助动车型的功率，部分是电动机输出、部分是人力输出，很难界定测量的转速，并且电助动车型断电车速所对应的转速节点，电动机无动力输出，无法测试电动机额定连续输出功率。新国标和检验规范未明确此类电动机的测试方法。

行业专家经过研究后发现，目前电动自行车行业电动机有以下设计原理：①电动机的“效率-输出功率”曲线必然是一条凸形且左右基本对称的曲线。②电动机电磁在设计中，将电动机的最高效率点设计成电动机实际使用中主要负载、额定负载点，才能让电动机运行最稳定、温升最适宜、最经济。因此，针对电助动车型，我们应当选取电动机的最高效率点对应的功率值为电动机额定功率。

3    建议措施

3.1    关于试验电压和热稳定问题

笔者建议：在额定电压下测试电动自行车最高车速，以此最高车速折算出电动机额定转速。在测功台上，在额定电压下使电动机达到热稳定，测试电动机的功率。测试完成后，导出电动机连续测试数据作为原始记录，根据此记录数据得出额定转速下的额定功率。此外，电动机引用标准GB/T 755已更新为2019版，热稳定要求已调整为0.5 h内的温度变化不超过1 K。因此，笔者建议：今后新修订标准按该要求进行热稳定的监测。

3.2    关于恒转速电动机的测试

笔者建议：由企业明示额定转矩，通过额定转矩确定电动机功率。如未明示额定转矩，可以根据产品明示的额定功率和额定转速，按公式（1）折算额定转矩，再利用该额定转矩在实际测功曲线中确定额定功率。

P=0.104 7（T×n）（公式1）

式中：P——电动机额定功率（W）;

T——电动机额定转矩（N·m ）;

n——电动机额定转速（r/min）。

3.3    关于电助动车型电动机的测试

理论上，将电动机的最高效率点设计成电动机实际使用中主要负载、额定负载点，才能让电动机运行最稳定、温升适宜、最经济。因此，笔者建议：①将电助动控制模式调整为电驱动控制模式进行电动机功率测试。②选取电动机的最高效率点对应的功率值为电动机额定功率。③或者，选取在额定电压下电助动运行至断电时的车速（或转速）作为额定车速（或转速），在测功机上逐渐增加电动机扭矩，至电动机转速达到该额定转速时测定额定功率。

4    结语

新国标已正式实施将近3年，对进一步提升我国电动自行车产业的整体安全质量水平、市场竞争力和行业管理具有重要的现实意义，但同时也暴露出部分内容存在缺陷、滞后于产品技术现状等问题。标准化管理部门可先在新国标的《检验规范》中完善相关检验方法，用以指导各检验检测机构当前的工作开展，同时进一步征求行业意见，加快推动新一版标准的修订。

参考文献

[1]工业和信息化部.电动自行车安全技术规范：GB 17761—2018[S].北京：中国标准出版社，2018：13—14.

[2]全国旋转电机标准化技术委员会.旋转电机 定额和性能：GB/T 755—2008[S].北京：中国标准出版社，2008：4—5.