電動(dòng)摩托車及電動(dòng)輕便摩托車用電機(jī)最大連續(xù)輸出功率測(cè)試方法

鐘偉 張立鵬 吳廣順

（1-中國(guó)質(zhì)量認(rèn)證中心廣州分中心廣東廣州5106202-天津摩托車質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)所）

電動(dòng)摩托車及電動(dòng)輕便摩托車用電機(jī)最大連續(xù)輸出功率測(cè)試方法

鐘偉1張立鵬2吳廣順2

（1-中國(guó)質(zhì)量認(rèn)證中心廣州分中心廣東廣州5106202-天津摩托車質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)所）

介紹了電動(dòng)摩托車的電動(dòng)機(jī)功率的概念，針對(duì)國(guó)內(nèi)外不同標(biāo)準(zhǔn)分析了電動(dòng)機(jī)功率的測(cè)試方法，給出了國(guó)內(nèi)電動(dòng)摩托車及電動(dòng)輕便摩托車用電機(jī)最大連續(xù)輸出功率測(cè)試方法。

電動(dòng)摩托車凈功率最大連續(xù)輸出功率

引言

在全社會(huì)注重節(jié)能減排，保護(hù)環(huán)境的背景下，新能源車自然而然地被視為未來保持可持續(xù)發(fā)展的支撐點(diǎn)。電動(dòng)摩托車由于其節(jié)能環(huán)保，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用維修方便等優(yōu)勢(shì)，在我國(guó)取得了飛速的發(fā)展，我國(guó)目前已成為全球最大的電動(dòng)摩托車生產(chǎn)和消費(fèi)國(guó)。電動(dòng)摩托車采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，蓄電池為動(dòng)力源。車輛行駛時(shí)由蓄電池輸出電能，通過控制器驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。電動(dòng)機(jī)是電動(dòng)摩托車完成啟動(dòng)、加速、行走等功能的關(guān)鍵部件。電動(dòng)機(jī)、控制器和蓄電池是電動(dòng)摩托車的3大核心部件。而且電動(dòng)機(jī)功率是電動(dòng)摩托車和電動(dòng)輕便摩托車的主要性能指標(biāo)之一，也是進(jìn)行車輛類型劃分的主要依據(jù)之一[1]。

1 電動(dòng)機(jī)功率在不同標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)內(nèi)的描述

電動(dòng)機(jī)功率表征著電機(jī)輸出機(jī)械能的能力，是電動(dòng)摩托車的主要性能參數(shù)之一，也是區(qū)分電動(dòng)摩托車和電動(dòng)輕便摩托車的主要參數(shù)之一。

GB 7258-2012《機(jī)動(dòng)車安全運(yùn)行技術(shù)條件》中，第3.5.1條描述：普通摩托車無論采用何種驅(qū)動(dòng)方式，其最大設(shè)計(jì)車速大于50 km/h，或如使用內(nèi)燃機(jī)，其排量大于50 mL，或如使用電驅(qū)動(dòng)，其電動(dòng)機(jī)最大輸出功率總和大于4 kW的摩托車，包括兩輪普通摩托車、邊三輪摩托車和正三輪摩托車[2]。

而在CNCA—02C—024：2008《機(jī)動(dòng)車輛類強(qiáng)制性認(rèn)證實(shí)施規(guī)則》（摩托車產(chǎn)品）中摩托車的表述有所不同。其摩托車定義為：無論采用何種驅(qū)動(dòng)方式，其最高設(shè)計(jì)車速大于50 km/h，或若使用內(nèi)燃機(jī)，其排量大于50 mL的兩輪機(jī)動(dòng)車輛和若使用電動(dòng)機(jī)，最大連續(xù)額定功率大于4 kW的兩輪電驅(qū)動(dòng)車輛（電動(dòng)摩托車）或整車整備質(zhì)量不超過400 kg的三輪機(jī)動(dòng)車輛。

在QC/T 792-2007《電動(dòng)摩托車和電動(dòng)輕便摩托車用電機(jī)及控制器技術(shù)條件》中，對(duì)額定功率進(jìn)行了定義：在額定電壓、額定轉(zhuǎn)矩工況下電機(jī)的輸出功率。

在GB/T 19596-2004《電動(dòng)汽車術(shù)語》中，對(duì)峰值功率進(jìn)行了定義：在規(guī)定的持續(xù)時(shí)間內(nèi)，電機(jī)允許的最大輸出功率。

在這四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中，分別出現(xiàn)了電動(dòng)機(jī)最大輸出功率總和、最大連續(xù)額定功率、額定功率及峰值功率的定義，實(shí)際上最大輸出功率、最大連續(xù)額定功率和峰值功率的含義基本上是一致的，但有別于額定功率。

2 兩種功率定義的解釋

2.1 最大連續(xù)額定功率（maximum continuous rated power）

在EU 2013/168歐盟摩托車新的框架法規(guī)中，最大連續(xù)額定功率定義為電動(dòng)機(jī)輸出軸輸出的30 min最大功率。在UNECE No.85法規(guī)中，30 min最大功率描述為電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在30 min的周期內(nèi)輸出功率的平均值[3]。

在電動(dòng)摩托車動(dòng)力設(shè)計(jì)過程中，電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)輸出動(dòng)力特性應(yīng)滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)需求：加速、爬坡、最高車速行駛。電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)區(qū)別于傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)具有一定的過載能力，一般采用峰值工作特性進(jìn)行描述，它表征了電動(dòng)摩托車行駛的后備功率，與電動(dòng)摩托車的加速性能和爬坡性能密切相關(guān)[4]。

2.2 額定功率

電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的額定功率是指電機(jī)在溫升允許范圍內(nèi)達(dá)到熱平衡并能夠長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)穩(wěn)定輸出的功率值。額定功率是電機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)，額定功率值決定了電機(jī)的尺寸、重量和成本。在整車設(shè)計(jì)過程中，額定功率與連續(xù)行駛的最高車速有一定關(guān)系，即可以連續(xù)長(zhǎng)時(shí)間騎行的最大功率。

電機(jī)額定功率值遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于最大連續(xù)額定功率值。受電機(jī)自身特性的限制，峰值轉(zhuǎn)矩和額定轉(zhuǎn)矩的比值即轉(zhuǎn)矩過載系數(shù)一般在2~4之間。一般情況下滿足加速性能要求的電機(jī)連續(xù)輸出功率的一半均大于電機(jī)額定功率的下限值。

3 電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)最大連續(xù)額定功率測(cè)量方法

電動(dòng)摩托車的電機(jī)功率是對(duì)電動(dòng)摩托車和電動(dòng)輕便摩托車進(jìn)行車輛類型劃分的主要依據(jù)之一。因此，明確“最大輸出功率”和“最大連續(xù)額定功率”的定義和檢驗(yàn)方法是非常重要的。但目前國(guó)內(nèi)還沒有明確的檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)。在此我們引入了國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)的測(cè)試方法。

目前，歐盟發(fā)布的EU 2013/168《關(guān)于兩輪或三輪車輛和四輪車輛核準(zhǔn)和市場(chǎng)監(jiān)管》中規(guī)定：電動(dòng)摩托車電動(dòng)機(jī)最大連續(xù)額定功率按照UNECE No.85法規(guī)所規(guī)定的30 min最大功率測(cè)試方法執(zhí)行。

3.1 基本試驗(yàn)條件

如果功率測(cè)量時(shí)驅(qū)動(dòng)系必須與變速箱或減速機(jī)相連接，一定要考慮傳動(dòng)效率。在試驗(yàn)期間，電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的附屬零部件（表1所列）應(yīng)該按照在車輛上的實(shí)際位置安裝。

表1 電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的附屬零部件

3.2 凈功率測(cè)量方法

試驗(yàn)應(yīng)該按照制造商推薦的方法進(jìn)行，進(jìn)行凈功率試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)使加速控制裝置設(shè)定在最大位置。測(cè)試用直流電源在測(cè)試過程中的最大電壓降應(yīng)小于5%（測(cè)試周期初的10 s內(nèi)除外）。測(cè)試電壓應(yīng)由制造商提供。

電機(jī)和其整套系統(tǒng)應(yīng)在25℃±5℃的環(huán)境下靜置2小時(shí)以上；靜置完成后，電機(jī)應(yīng)在80%最大功率及制造商建議的轉(zhuǎn)速下進(jìn)行3 min的預(yù)熱。

凈功率的測(cè)試試驗(yàn)應(yīng)在使用完備控制器的條件下進(jìn)行一個(gè)循環(huán)測(cè)試。試驗(yàn)應(yīng)測(cè)取足夠多的測(cè)試點(diǎn)，以便在電機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)牧阒林圃焐烫峁┑淖畲筠D(zhuǎn)速點(diǎn)之間定義正確的功率曲線。整個(gè)試驗(yàn)應(yīng)在5 min內(nèi)完成。

3.3 最大30 min功率測(cè)試方法

電機(jī)和其整套系統(tǒng)應(yīng)在25℃±5℃的環(huán)境下靜置最少4 h。

電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置應(yīng)在制造商提供的30 min最大功率下運(yùn)轉(zhuǎn)。同時(shí)轉(zhuǎn)速也應(yīng)由制造商提供，但是運(yùn)轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速應(yīng)處于使電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置輸出的凈功率大于90%最大功率。

試驗(yàn)過程中，應(yīng)對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)速和功率進(jìn)行記錄。功率的變化不能超過試驗(yàn)開始功率的± 5%。最大30 min功率應(yīng)該是30 min內(nèi)測(cè)量功率的平均值。

4 結(jié)論

1）GB 7258-2012《機(jī)動(dòng)車安全運(yùn)行技術(shù)條件》中所用的電動(dòng)機(jī)最大輸出功率和CNCA—02C—024：2008《機(jī)動(dòng)車輛類強(qiáng)制性認(rèn)證實(shí)施規(guī)則》（摩托車產(chǎn)品）所使用的最大連續(xù)額定功率的含義是基本一致的，可以等同使用EU 2013/168歐盟摩托車新的框架法規(guī)中的有關(guān)定義；

2）最大連續(xù)額定功率的測(cè)試方法可以使用UNECE R85《用于驅(qū)動(dòng)M類和N類汽車的內(nèi)燃機(jī)凈功率或電力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)30 min最大功率測(cè)量認(rèn)證的統(tǒng)一規(guī)定》中規(guī)定的方法進(jìn)行；

3）對(duì)于車用電機(jī)，由于其使用范圍較寬，一般不宜用額定功率進(jìn)行描述，而以使用最大連續(xù)額定功率的概念進(jìn)行評(píng)價(jià)為優(yōu)。

1徐萍萍，宋建國(guó)，沈光地.電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)特性研究[J].微電機(jī)，2007，40（11）：43~45，50

2中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).GB7258—2012機(jī)動(dòng)車運(yùn)行安全技術(shù)條件[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2012

3UNECE No.85關(guān)于批準(zhǔn)由內(nèi)燃機(jī)或電機(jī)驅(qū)動(dòng)的M類和N類車輛，最大凈功率和電力驅(qū)動(dòng)裝置的30 min最大功率的測(cè)試方法的統(tǒng)一規(guī)定[EB/OL].http://www.cmvic. com/gb/m_aboutus/content.asp?id=160&pid=107，2012-05-25

4何洪文，余曉江，孫逢春，等.電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力特性分析[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2006，26（6）：136～140

Testing Methods of the Maximum Continuous Output Power of Electric Motors For Electric Motorcycles and Electric Mopeds

Zhong Wei1,Zhang Lipeng2,Wu Guangshun2
1-China Quality Certification,Canton Branch(Guangzhou,Guangzhou,510620,China) 2-Tianjin Motorcycle Quality Supervisory and Testing Institute）

The concept of electric motor power for electric motorcycles is introduced.Testing methods of electric motor power are analyzed under both domestic and foreign standards.Testing methods of the maximum continuous output power of electric motors for electric motorcycles and electric mopeds are put forward.

Electric motorcycle,Net power,Maximum continuous output power

U483

A

2095-8234（2014）06-0048-03

2014-11-12）

鐘偉（1976-），男，工程師，主要研究方向?yàn)闄C(jī)動(dòng)車電氣電子設(shè)備測(cè)試。