[转] 电动自行车及主要电器部件的技术性能参数、测试方法
一、概述
电动自行车整车的技术性能参数由车体与主要电器部件的性能共同决定。电动自行车的主要电器的部件除电机、控制器、电池与充电器四大件外，还包括调速把、刹车把、显示板、开关、线束及灯具等。
电动自行车的性能优劣首先应看其是否合格，目前判定合格的唯一标准是国标“GB17761—1999电动自行车通用技术条件”。对该标准已提出了修正稿，但该标准正在审议过程中，目前尚未获批准。
在其主要电器部件标准方面，现仅有国家机械业标准“JB/T10262—2001电动自行车用密封铅蓄电池”一项。电机及控制仍只有标准草案及地方标准。目前电动自行车相关标准的制订已跟不上电动车产业的飞速发展。
电动自行车作为一种小型地面车辆，其技术指标的优劣决定了整车使用性能的好坏；其技术指标的确定也离不开地面车辆理论的指导。而整车技术指标是否合格、性能是否良好，则需使用专用测试设备——整车性能测试仪才能进行测定。考虑其性能也取决于其主要电器部件的性能优劣，因此，对电动自行车主要部件的选择与测试也十分重要。
鉴此，通晓电动自行车的骑行原理，了解其动力性能、功率平衡、驱动功率、效率、损耗及各性能参数间的内在联系与函数关系，清楚整车及主要电器部件的技术性能参数的定义、功用、测试方法与仪器，对电动自行车的研发、生产以及质量保证都有重要意义。
二、整车及整车综合性能测试仪（台）
A．根据现行标准规定的电动自行车主要技术性能参数：
1、车速V：即单位时间内行驶的距离，单位按Km/h（千米/小时）。最高车速Vmax：指标准骑行者质量（重量）为75kg、风速不大于３m/s的条件下在平坦沥青或混凝土路面上所能达到的最高车速值。
2、整车质量（重量）Ｍ：单位kg
3、续行里程Ｌ：通常指一次充电的续里程，单位按Ｋm（千米或公里）。
4、百公里电耗：为以电动方式骑行１００Ｋm的电能消耗，按现行标准，单位为Kw·h(千瓦·时)。
5、制动性能：系指在最高车速下刹车时为起始的制动距离，单位为m（米），需按干态与湿态分别测量，为安全性能指标。
按标准规定的其它参数尚有：脚踏行驶能力、最大骑行噪声、电机功率等，在此不在赘述。
B、根据地面车辆理论决定的其它重要动力性能技术参数：
1、牵引力或驱动力F，决定整车的最高车速、加速性能、爬坡与载重能力，是整车动力性能的最重要技指标之一，单位为N（牛）。
2、骑行阻力或称行驶总阻力R：按作用力一—反作用力原理，总阻力R与牵引力大小相等、方向相反。总阻力R由滚动阻力Rr、爬坡阻力Rα、迎风阻力Rw与加速阻力Ra组成，单位也为N（牛）。稳态骑行（车体为匀速直线运动状态）时仅由Rr、 Rα、及Rw构成；非稳态骑行（包括加速、减速与起动状态）时还包括Ra的作用。
3、加（或减）速度a：决定整车加速或减速、刹车制动性能，即达到给定车速的快慢或时间长短，a的单位为㎡/s (米/秒㎡)。为方便表示，有时也以加速（或减速）时间代表——通常指到达最高车速或零速的过渡时间，单位按S（秒）。
4、爬坡能力α：按角度（°）或坡度计。平原路桥通常的坡度不大于４°。爬坡能力也与爬坡时的车速相关，人步行的速度通常可达3～5Km/h，电动自行车的经济时速约为15Km/h。倘若车体爬坡速度低于人步行，虽然能爬坡，也意义不大。
5、输出功率或驱动功率Po：为整车实际输出总功率，主要取决于电机。标准规定：电机功率应不大于２４０Ｗ。
6、整车效率η，决定于电机及整车传动系统能量转换、传递的效率，为电机与各变速— 传动环节效率之乘积，单位按﹪（百分数）计。应注意：整车效率不应该与电机效率混淆，整车装配质量差，整车效率将大大低于电机！当然，整车的技术性能参数还有很多，例如额定电压，单位V（伏）；消耗电流，单位为A（安）；最大载重（包括骑行人体重与所载物品总重），单位按Kg(千克)；前后轮径，单位通常按英寸（“）；前后轮轴距，单位按mm（毫米）；前后轮中心面偏差，单位按mm（毫米）等等，在此也不再一一赘述。
C、各技术性能参数间的内在关系：
整车性能取决于各技术性能参数的优劣，而各参数间又密切相关。整车应有优良的综合性能，单纯突出某一指标有时会顾此失彼。
决定各参数的要素及各参数间的内在联系为：
牵引力与骑行阻力：F=R （1）
骑行阻力与各分量： R=Rr + Rα+ Rw + Ra （2）
滚动阻力：Rr = µ G cosα （3）
式中，µ — 滚动摩擦系数，
G — 总重量，包括车体自重Gb、骑行人重Gm及所载物品重量Gt之总和，
即 G = Gb + Gm + Gt （4）
平地时α=0，Cosα=1, 故 Rr0 = µ G
爬坡阻力：Rα= G Sinα （5）
迎风阻力：Rw = k S Vr （6）
式中：K — 空气阻力系，（N·h/K㎡·㎡）
S — 车及骑行人在垂直于地面与行车方向的平面内的投影面积（㎡）
Vr — 车体相对空气的运动速度，（m/s）,为车速V与风速Vw的矢量合。
顺风时 Vr = V – Vw (7a)
逆风时 Vr = V + Vw (7b)
加速阻力:Rα= (m + J/r)a (8)
式中: 加速度 a = dv/dt (9)
m=G/g， (10)
g—重力加速度
m —为总质量
J — 车轮上转动部件的总转动惯量
R —车轮半径
整车输出功率：Po = FV = RV (11)
=(Rr +Rα+Rw +Ra)V
整车效率： η=（Po/pi）×100﹪ (12)
式中， pi — 输入功率，
pi= Ui·Ii （13）
Ui与Ii分别为输入电压(即电池电压)与电流
D，优良电动自行车的主要表征
由电动自行车技术参数可以确定其性能的优劣。首先，应判明是否符合国标,特别是最高车速不应超过20Km/n,整车质量（重量）不应大于40Kg，电机额定连续输出功率不应大于240W等。
其次，看工作（消耗）电流I与牵引力F、输出功率Po与效率η的大小与函数关系。对普通36V电池供电的电动自行车而言，使用无刷电机的优良电动车，在20Km/h的最高车速下工作电流可低达3.5A,对于标准10AH的铅酸蓄电池而言,放电时间可达2.86h，一次充电续行里程最大可达57Km. 对使用低速有刷电机的优良电动车，工作电流低至5A，相应放电时间为2h,一次充电继行里程为40Km。一些低速有速电机电动车，在平地骑行时的工作电流约7～8A，则续行里程仅为28～25Km，而25Km已为国标规定的最下限！至于工作电流超过8A甚至达10A以上的电动车，则肯定不合格。因此，工作（消耗）电流可以看成是整车性能最重要的表征之一，工作电流大小不仅取决于电机与控制器效率、线束及接头的损耗，也取决于整车的装配质量，特别是各轴的摩擦阻力，前后轮中心面偏差以及整车重量是否过大等。对此，电动自行车生产厂家及产品研发技术人员尤应引起重现。
再看牵引力，它决定了整车的爬坡、起动与加速性能。例如，对于24“轮径的电动车，如使用180W的普通低速轮毂电机，其堵转转矩T一般可达20Nm以上，但由于种种原因，为避免过大电流损坏电机与控制器，通常限流保护点设置在12～15A左右，此时电机相应最大转矩则为15～18Nm。对后轮直驱的电动车，此转矩转换成的牵引力为F=T/R=（15～18）/0.305 = 49～59N。而由爬坡性能来看，当车重为最大，即Gb = 40kgf=392N，骑行人重Gm = 75kgf=735N,总重量为G=1172N。当爬坡角度为2°时，爬坡阻力已达Rα =G sinα=1127×sin2°=39N;而4°坡度时可达78.6N。因此，使用普通低速轮毂电机的直驱方式行驶的电动车，爬坡能力仅达2°左右。单纯提高爬坡能力而加大工作电流的方法十分不可取，它将大大缩短续行里程与电机使用寿命。加大爬坡能力的可行方法是采用高效率大转矩电机、使用机械减速器的电机、减少轮径以及减少车重等。采用大输出功率电机因消耗工作电流太大，会大大缩成一次充电续行里程，除非使用更大容量的电池。
E、整车综合性能测试仪（台）
整车综合性能测试仪（台）是检验电动自行车整车的最重要测试设备，它可在室内模拟各种骑行路况，全面测试整车各项性能参数并判断其合格与否，是确保整车产品质量最重要的仪器与工具。整车测试仪由于自动化程度高，因而检测效率很高。用于出厂检验用的测试仪（台），完成全部测试项目的时间可少于1分钟，特别适于流水线检测工序。使用该设置还可大大减少检测人员的劳动强度，避免由于疲劳、责任心差或粗心漏检导致的不合格品流入市场并相应大大减少返修与客户投诉的数量。
整车测试仪（台）根据功能多少，已派生出各种类型成为系列。上述用于出厂检测的测试仪（台）主要测试整车的最测试基本性能，包括电压、电流、欠压、过流、调速、刹车断电、骑行阻力与爬坡性能、车速与最高车速，续行里程与一次充电续行里程等。附加的功能包括：大屏幕显示、自动加载、自动测试与合格判定，以及输出打印（窄打）等。
用于电动自行车研发的测试仪（台）其功能更完善，其检测功能包括测量轴重、可调节的加载质量、加速度或加速时间、刹车距离（包括干态与湿态）、前后轮中心面偏差、振动、整车输出功率与效率、助力性能等。附加功能包括条码输入，PC机远程监视、控制、通讯，数据存储与打印制表、图形输出等。
在选择整车综合性能测试仪（台）时应注意：刹车距离与输出功率、效率等必须在测试仪（台）上有惯性模拟装置时才可能测试准确。测试输出功率与效率时，测试仪（台）必须带反拖装置，以便计入测试仪（台）自身传动系统损耗的功率，以及能正确测试滚动阻力时才可能测试准确。只有有上述功能的成熟可靠的检验仪器的测试结果才可能与稳定路况的测试结果十分接近,才能准确检验整车的性能质量。否则，检测结果便没有意义！
更高级的测试仪（台）具备程控加载功能，即可以预先输入拟试验的各种路况，以便全面考核在复杂地形条件下的整车动力性能。
由于整车综合性能测试仪（台）结构复杂，功能愈多，造价愈高。因而用户可根据自身需求选择适合的类型。为日后发展，可优选有便于升级结构的整车综合性能测试仪（台），以便减少设备购置费用。
根据实践经验，对单条生产线月产1500辆以上电动自行车的整车，均应配备电动自行车整车综合性能测试仪（台）为宜。 |
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发表于 2009-12-15 13:15
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发表于 2010-8-13 06:53
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