低温高原环境下电动摩托车性能和安全研究

黄文峰

（威凯检测技术有限公司，广州 510663）

引言

电动摩托车作为现代人们主要交通工具之一，使用环境较为多样。由于我国幅员辽阔，不同地区之间气候差异较大，电动摩托车在严酷自然环境条件下使用更容易出现安全和性能稳定性等问题。本文针对电动摩托车在低温高原严酷自然环境下使用可能出现的问题，结合相应的标准要求，以及电动摩托车的工作原理，提出了电动摩托车在低温高原严酷自然环境下的测试项目及方法，测试结果与常温环境条件下的测试结果进行比较分析，得出影响结论。

1 低温高原严酷自然环境条件

海拔不低于2 000 m、平均气温低于15 ℃的高原环境，其特点是空气稀薄、气压低、气温低、绝对湿度低、太阳直接辐射强、温差大。

本文章中的低温高原环境参考GB/T 20626.1-2017[5]，应满足表1条件。

表1 低温高原环境要求

2 低温高原环境对电动摩托车性能和安全影响

2.1 车辆条件和驾驶员要求（表2）

表2 车辆条件和驾驶员要求

2.2 试验过程和方法

2.2.1 低温续驶里程

满足表1的低温高原环境条件下，参考GB/T 24157-2017[1]续驶里程道路测试方法进行试验。

试验道路要求：试验在沥青或混泥土路面上进行，尽量选择直线道路或转弯半径较大的道路，路面应平整、干燥，附着力良好，不打滑；试验路段应尽量水平，不应存在较大的高度差。

最高车速测试：驾驶员加上骑行装备总重量控制在（75±5）kg，选择一条较长的直线路段，驾驶员启动车辆，将调速把加到最大开度保持，待车速稳定后，测量车辆的最高车速。

续驶里程测试：车辆处于满电状态下开始试验，驾驶员控制车辆按照最高车速的70 %连续行驶，速度公差控制在±1 km的范围以内；试验过程应保持连续，如出现特殊情况，试验期间断电停车次数不超过3次，且累积时间不超过15 min。

当发生下列情况之一时，试验结束:

1）蓄电池达到断电电压或控制系统切断动力输出；

2）试验车辆最大行驶车速比规定的速度小2 km/h，且持续时间超过4 s 以上。

2.2.2 低温爬坡能力

满足表1的低温高原环境条件下，参考GB/T 5378-2008[4]进行测试，选择平直、干燥、清洁、混凝土铺装的人工坡道为试验坡道，也可以选择表面平整、土质坚硬的自然坡道代替。试验坡道的角度应均匀一致，坡道的角度应该接近试验车的最大允许角度。

爬坡能力试验方法：从坡底向上划出5 m的辅助行驶距离，并做好标线（当采用自然坡道时，辅助行驶区间一般设置（5～10）m的距离，后5 m应该与测试区间坡道的角度相同），接着向上划出20m 的测试区间。测试点定在起点、10 m和20 m处，并在各测试点设置电子计时装置（见图1）。将试验车辆的速度档位调节至最高档位，试验车辆保持5 km/h左右的初速度行驶至坡底，到达坡底后立即将调速把调节至最大开度保持，驾驶车辆通过测试起点、10 m和20 m的测试区间，记录10 m和20 m测试点的时间t1和t2。

图1 爬坡示意图

试验结束判定标准：

1）当t1＜t2～t1时，需减少质量后继续试验；

2）当t1＞t2～t1时，需增加质量后继续试验；

3）当t1=t2～t1时，试验结束，按下列公式计算最大爬坡角度。

式中：

α—最大爬坡角度，单位为度（°）；

β—试验坡道的角度，单位为度（°）；

Ws—受试车实际总质量,单位为千克(kg)；

W—受试车规定总质量,单位为千克(kg)。

注：本试验车辆采用无极变速。

2.2.3 低温能量消耗率

完成续驶里程试验后2 h内，动力蓄电池按GB/T 24157-2017[1]5.3.2条进行充电，在电网和车辆充电器之间连接电能表，测量充电全过程电网消耗能量E。充电结束后，及时断开充电器与电网连接，记录电网消耗能量E和充电时间。然后按GB/T 24157-2017[1]5.7计算能量消耗率。

2.2.4 低温车辆阻值

在满足表1的低温高原环境条件下，按GB 24155-2020[2]5.2 方法使用绝缘电阻表测量B级电路系统与外露可导电部件的绝缘电阻。

2.2.5 低温电池放电容量

车辆动力蓄电池在满足表1的低温高原环境条件下（其中温度要求为（-10～0）℃）静置2 h后，参考GB/T 36672-2018[3]以I2（A）电流放电至蓄电池电压到放电终止电压截止，计算蓄电池放电容量。

2.3 常温对比试验

为了研究低温高原环境与常温环境下电动摩托车性能和安全影响差异，在常温环境下按本文2.2条的试验方法重复进行了试验，常温环境条件满足表3中的要求。

表3 常温环境要求

3 结果与讨论

按第2章描述的方法进行试验，得到两种环境下的试验数据（表4）。

表4 两种环境下的试验数据

根据表4两种环境条件下的试验数据对比可知，在低温高原环境下电动摩托车的各性能和安全指标相对于常温环境都有较大变化。其中，电池放电容量降低了17.3 %，续驶里程降低18.1 %，可见蓄电池受到了低温影响，储能密度降低极大，影响了车辆的续行里程。在低温高原环境使用，建议工厂和销售商提醒用户注意电量变化，及时充电。还有，车辆阻值降低为常温下的28.9 %，可见车辆的绝缘性能降低较多，电气安全性能也受到相应影响，这与低压电器[6]的相关研究结果类似，可见如果车辆计划在高原地区销售和使用，工厂应对电气性能进行综合设计和加强，如增加电气件间的电气间隙和爬电距离，选用更好的耐低温绝缘材料或加强绝缘设计，以保障车辆电气安全。能量消耗率比常温下增加21.4 %，相较于常温下车辆行驶相同单位里程蓄电池能量消耗变大，建议企业在设计开发时，选择低温下工作效率较高的电气部件，提高整车低温能量转换率。

4 总结和展望

电动摩托车在低温高原环境下使用时，车辆续行里程和电气安全性能都会受到较大影响。企业如计划在低温高原区域销售电动摩托车产品，须充分考虑气候环境对整车安全的影响，对整车进行整体优化设计。电动摩托车标准化工作中，需充分考虑严酷气候环境对产品的影响。

本次研究只考察了低温高原环境对电动摩托车性能和安全影响，后续计划深入研究其他严酷自然环境对电动摩托车性能和安全影响，为电动摩托车行业产品质量保障和提升提供参考依据。