電動自行車電氣安全風(fēng)險分析

文/ 國家輕型電動車及電池產(chǎn)品質(zhì)檢中心（CEVT）葉震濤 李小利 許 豐 邱亞楠

一、電動自行車風(fēng)險監(jiān)測的必要性

質(zhì)量是產(chǎn)品的生命，近年來人們逐漸認(rèn)識到電動自行車電氣安全的重要性，消費者對電動自行車產(chǎn)品的使用性能和安全性能的投訴逐年遞增。根據(jù)2013年中國消費者協(xié)會開展的電動自行車消費網(wǎng)上公益調(diào)查數(shù)據(jù)，電氣可靠性相關(guān)的投訴問題主要有：續(xù)航里程減少、電池壽命短、充電器失效。據(jù)調(diào)查，電動自行車在購買后6個月內(nèi)出現(xiàn)故障的概率5%，多為電氣部件失效引起的故障，同時電氣安全引起的電動自行車火災(zāi)事故比例約為產(chǎn)量的十萬分之一，考慮電動自行車保有量基數(shù)大，其引發(fā)的后果嚴(yán)重威脅消費者的生命及財產(chǎn)安全。

電動自行車由自行車演變而來，智能化是電動自行車的發(fā)展趨勢，零部件電子元器件不斷增加，電氣故障隱患不斷增大，在電動自行車電氣事故調(diào)查中發(fā)現(xiàn)豪華型占比92.7%。長期使用，受環(huán)境影響，電器元件和電氣線路老化不容忽視，調(diào)查顯示2年以上發(fā)生事故的車占62.3%，事故發(fā)生的時間多在騎行或充電狀態(tài)，短路、漏電、帶電金屬部分外露等因素都可能在消費者使用過程中對其造成傷害。

目前，電動自行車整車仍采用GB 17761-1999《電動自行車通用技術(shù)條件》，標(biāo)準(zhǔn)的要求已嚴(yán)重滯后產(chǎn)品的發(fā)展。在國家標(biāo)準(zhǔn)制訂之初，對電動自行車電氣性能要求認(rèn)識不足，選定項目較少，不能有效預(yù)防和控制自燃事故的發(fā)生。因此亟需開展電動自行車產(chǎn)品質(zhì)量風(fēng)險監(jiān)測。

二、電動自行車風(fēng)險點及原因分析

電動自行車產(chǎn)品質(zhì)量風(fēng)險主要表現(xiàn)為交通安全風(fēng)險和電氣安全風(fēng)險。CEVT受江蘇省質(zhì)監(jiān)局的委托，承擔(dān)了2015年電動自行車風(fēng)險監(jiān)測任務(wù)，著重于產(chǎn)品電氣安全風(fēng)險的監(jiān)測，主要反映行業(yè)質(zhì)量共性問題，如自燃、電磁干擾等。主要監(jiān)測項目包括：絕緣性能、短路保護裝置、主電路載流量和電磁兼容性。我們從監(jiān)測項目入手，分析電動自行車電氣安全潛在危害。

1.主電路載流量低于控制器限流值的危害

近年來，為了滿足用戶對速度和續(xù)駛里程的需求，廠家不斷提高電動機功率、電池容量、控制器功率，主電路承載的電流同步加大，而主電路的導(dǎo)線卻沒與之匹配，這樣將會加速電路的老化，增大電動自行車發(fā)生自燃的風(fēng)險。而部分企業(yè)對這種危害認(rèn)識不足，或憑感覺生產(chǎn)，埋下風(fēng)險隱患。

主電路載流量與其導(dǎo)線截面積相關(guān)，導(dǎo)線截面積越大，則允許通過電流則越大。為了直觀顯示導(dǎo)線截面積選擇不合理對整車電氣安全的危害，選取2輛樣車的動力導(dǎo)線，其相同長度、不同截面積的1號導(dǎo)線和2號導(dǎo)線進行對比試驗（圖2所示）；其中1號導(dǎo)線的截面積為1.0 mm2，2號導(dǎo)線的截面積為2.5mm2。根據(jù)表3可知，1號導(dǎo)線、2號導(dǎo)線對應(yīng)的峰值載流量分別為15A和26A。

表3導(dǎo)線截面積與峰值載流量關(guān)系

圖2

試驗過程中將1號導(dǎo)線和2號導(dǎo)線連成一體，并入電機動力輸入電路，連接底盤測功機（圖2所示）。通過底盤測功機增加負(fù)載，控制試驗電路電流分別為10A、20A和30A。在每種電流狀態(tài)下，監(jiān)測45min內(nèi)導(dǎo)線的溫度變化情況，試驗數(shù)據(jù)如表4所示：

表4

試驗電流值時間間隔 1號導(dǎo)線24.8 38.8 39.4 36.5 14.6 20A初始溫度（0C）15min溫度（0C）30min溫度（0C）45min溫度（0C）導(dǎo)線最大溫升（K）2號導(dǎo)線24.8 34.7 33.2 32.2 9.9試驗電流值時間間隔 1號導(dǎo)線26.0 58.0 56.4 56.2 32 30A初始溫度（0C）15min溫度（0C）30min溫度（0C）45min溫度（0C）導(dǎo)線最大溫升（K）2號導(dǎo)線26.0 45.0 44.5 43.4 19

由表4可知，在試驗電流為10A時，試驗電流均未超過1號導(dǎo)線和2號導(dǎo)線的峰值載流量，兩段導(dǎo)線溫升不到4k，不會對導(dǎo)線安全產(chǎn)生影響；當(dāng)試驗電流增加到20A，2號導(dǎo)線溫度增長可控，1號導(dǎo)線超出其峰值載流量，溫升進一步加大，從初始的24.80C增加到39.40C；當(dāng)試驗電流增加到30A時，均超出兩段導(dǎo)線的峰值載流量， 1號導(dǎo)線最大溫升為32K，而2號導(dǎo)線最大溫升為19K。這意味著如果外界環(huán)境溫度在400C時，電動自行車在該電流下工作15min以上， 1號導(dǎo)線溫度將上升到720C，2號導(dǎo)線溫度將上升到590C；導(dǎo)線溫度過高會加速絕緣層老化，導(dǎo)致電動自行車自燃。

在此次風(fēng)險監(jiān)測中，發(fā)現(xiàn)有25%的監(jiān)測樣品，其主電路導(dǎo)線峰值載流量低于電動自行車控制器的標(biāo)稱限流值。比如某電動自行車，其導(dǎo)線峰值載流量為19A，控制器的標(biāo)稱限流值卻為32A，遠(yuǎn)超出導(dǎo)線的承載能力，如長期在高負(fù)載大電流情況下工作，電氣線路將會有發(fā)生火災(zāi)的風(fēng)險。

2.未安裝短路保護裝置將對電動自行車的危害

短路保護裝置一般安裝在主電路（圖3所示）和輔助電路（圖4所示）中。如果未在主電路中安裝短路保護裝置，由于導(dǎo)線破損、接頭脫落、電路老化或環(huán)境潮濕等原因，電動自行車電氣線路可能會產(chǎn)生異常電流。根據(jù)焦?fàn)枱岬挠嬎愎絈=I2Rt，異常電流會引發(fā)導(dǎo)線局部積聚大量熱量，導(dǎo)致導(dǎo)線高溫老化甚至發(fā)生自燃現(xiàn)象。未安裝短路保護裝置，無法避免電氣線路中出現(xiàn)異常電流而引發(fā)的危害。

圖3

圖4

電動自行車除能實現(xiàn)電動騎行的動力電路外，還有供喇叭、大燈、轉(zhuǎn)向燈正常工作的輔助線路，其工作電流一般不超過2A。電動自行車長期使用后，這些輔助電器部件和電氣線路也會老化、破損，甚至短路；當(dāng)出現(xiàn)電路異常情況，不足以觸發(fā)電氣主線路短路保護裝置（該裝置提供熔斷值在20A～35A范圍內(nèi)）。如安裝合適的輔助線路短路保護裝置，能迅速斷開電路，以避免潛在危險。

為了能夠更加直觀的說明輔助電路未安裝短路保護裝置可能產(chǎn)生的危害，分別在“安裝”和“未安裝”兩種情況下，對輔助電路中的喇叭電路進行短接。發(fā)現(xiàn)安裝了短路保護裝置（保險絲）的輔助電路，短接后保險絲首先熔斷，對輔助電路起到了保護作用（如圖5所示）；而未安裝短路保護裝置的輔助電路，短接喇叭線后，主電路短路保護裝置未斷開，造成喇叭電路燃燒（如圖6所示），可見輔助電路安裝短路保護裝置的必要性。因此，提醒廣大消費者注意，購車時一定要仔細(xì)詢問，并查看使用說明書，看其電路圖中是否在主、輔電路中安裝短路保護裝置；或者檢查樣車是否具有短路保護裝置。

圖5

圖6

在本次風(fēng)險監(jiān)測的40批次樣車中，有22批次的樣車安裝了短路保護裝置，20批次安裝了主電路的短路保護裝置。僅有6批次同時在主、輔電路安裝了短路保護裝置。

3.電磁兼容性的危害

電磁兼容性是指設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中能正常運行，并不對外界環(huán)境的任何設(shè)備產(chǎn)生的電磁干擾的能力。電動自行車在騎行過程中會通過輻射方式向外部發(fā)射電磁騷擾，同時，也可能會受到外界其它設(shè)備的電磁干擾。

電磁兼容性能試驗包括輻射發(fā)射-電場項目和輻射抗擾度項目。其中，輻射發(fā)射-電場項目主要考察電動自行車對外部發(fā)射電磁干擾信號的強弱；輻射抗擾度項目主要考察在強電磁干擾狀態(tài)下，電動自行車是否會發(fā)生失控。可以對電動自行車造成干擾的電氣產(chǎn)品很多，如電動卷簾門、大功率電焊機等。

此次風(fēng)險監(jiān)測結(jié)果可知，電磁兼容項目全部合格的樣車有4批次，合格率為10%。其中24批次輻射發(fā)射-電場項目不合格；33批次抗擾度項目不合格。在干擾頻段內(nèi)，20批次樣車在測試過程中電機停止轉(zhuǎn)動，13批次轉(zhuǎn)速突然發(fā)生大幅變化。也即意味著在此種情況下，電動自行車可能會突然發(fā)生失控，導(dǎo)致騎行者受到傷害。

4.淋雨對電動自行車產(chǎn)生的危害

在日常生活中，下雨天氣騎行電動自行車是常有的事情，那么電動自行車淋雨后會有那些危害呢?

電動自行車整車電器部件主要有電機、控制器、蓄電池和儀表四部分，一般情況下，電動自行車的電機位于后輪輪轂，儀表在整車前上方，而控制器和蓄電池的位置并不固定，廠家會根據(jù)電動自行車的款式進行調(diào)整。當(dāng)電動自行車遇到暴雨天氣、行駛在積水路面時，電器部件（如電機、控制器等）密封性不好，會導(dǎo)致雨水進入電器部件或電氣線路，造成絕緣性能下降、電氣系統(tǒng)失效或喪失電力驅(qū)動等情況，嚴(yán)重的可能會造成電氣系統(tǒng)短路，甚至燒毀電動自行車。為避免此類事故發(fā)生，部分廠家對可能進水的接插件進行了防水處理，見圖10（接插件有無防水措施的對比圖）。此次監(jiān)測的濕態(tài)絕緣性能就是模擬電動自行車在雨天行駛的情況，如圖7、圖8所示。

圖7 淋水試驗

圖8 涉水試驗

在此次風(fēng)險監(jiān)測中的40批次樣車中，有21批次樣車的濕態(tài)絕緣性能符合要求，占比為55%。其中1輛樣車無法正常行駛，不符合的原因是控制器接口朝下且未密封，涉水試驗后控制器進水（見圖9）；1輛樣車電器部件功能不正常（喇叭長鳴），不符合的原因為接插件無防水措施，淋水試驗后出現(xiàn)短路。

圖9 控制器外殼無防水處理

5.消費者應(yīng)在購買產(chǎn)品時檢查生產(chǎn)信息

圖10接插件有無防水措施的對比

此次風(fēng)險監(jiān)測中，從市場零售店與網(wǎng)絡(luò)平臺一共采樣17批次，其中發(fā)現(xiàn)有3批次樣品的信息不全，無具體生產(chǎn)廠名、廠址、產(chǎn)品規(guī)格型號參數(shù)等基本信息，屬于三無產(chǎn)品?！叭裏o產(chǎn)品”的濕態(tài)絕緣性能和短路保護裝置2個項目問題突出，符合率為0%；信息齊全的產(chǎn)品37批次，濕態(tài)絕緣性能和短路保護裝置項目的符合率占比分別為56.8%和59.5%。電動自行車的濕態(tài)絕緣性能不符合要求，淋雨或通過積水路面時，就會造成電路接插件潮濕、氧化，引起短路、漏電甚至造成火災(zāi)。未安裝必要的短路保護裝置，當(dāng)電動自行車電氣線路短路時，就會增加發(fā)生火災(zāi)的概率。因此，消費者在購買電動自行車時，應(yīng)該仔細(xì)查看產(chǎn)品的生產(chǎn)信息是否齊全。

三、消費指南及注意事項

（一）選購指南

市場上電動自行車品牌眾多，車型品種玲瑯滿目，建議消費者在選購時注意以下幾點：

1.多了解。買前可通過網(wǎng)絡(luò)、媒體及周圍使用者等多種渠道，了解本區(qū)域電動自行車品牌的產(chǎn)品質(zhì)量和售后服務(wù)等情況，綜合評估后確定擬購品牌。建議選擇知名度較高的品牌，這些品牌產(chǎn)品質(zhì)量相對有保障，售后服務(wù)網(wǎng)點多。

2.選車型。選擇車型應(yīng)考慮用途、出行距離、騎行習(xí)慣等因素。電動自行車車型主要分簡易款和豪華款；簡易款輕巧、價格適中，一次充電行駛里程35～40km。豪華款舒適、負(fù)載能力大、操控性好，價格略高，配48V20Ah鉛酸蓄電池的電動自行車一次充電行駛里程可達50～60km。需要提醒的是，選擇車型時還要關(guān)注最高車速，最高車速過高安全性會下降，建議不超過25km/h為宜。

3.看手續(xù)。查看生產(chǎn)企業(yè)是否具備生產(chǎn)許可證，所選車型的使用說明書、產(chǎn)品合格證是否與車型一致，是否為本地核準(zhǔn)上牌的車型；關(guān)注使用說明書中續(xù)行里程（即一次充電行駛里程）與宣傳是否一致，關(guān)注電機、蓄電池及整車的三包規(guī)定等承諾。

4.試騎行。外觀檢查。外觀應(yīng)色澤光亮，表面清潔、無污漬銹蝕，商標(biāo)、貼花清晰，車架焊縫均勻、呈魚磷狀。

靜態(tài)檢查。支起雙支撐，打開電源鎖，查燈具、喇叭等功能正常與否。轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)把，檢查調(diào)速應(yīng)穩(wěn)定均勻，電機運轉(zhuǎn)平穩(wěn)無雜音。手握閘把至總行程1/5至1/3時，電機能有效斷電；閘把至總行程的2/3至4/5時，應(yīng)完全剎住車輪，此時可將腳蹬至于水平位置，腳踩在腳蹬上施力，車輪應(yīng)不發(fā)生轉(zhuǎn)動；松開閘把，閘把應(yīng)很快復(fù)位?？刂破鞑灰宋挥谲圀w底部或離地面較近的位置，并且電氣線路的導(dǎo)線和其接插件不應(yīng)外露。

試騎體驗。找一安全環(huán)境試騎行，感覺車輛的起步、加速、行駛、轉(zhuǎn)彎是否平穩(wěn)順暢，操縱是否靈活，簡易款的腳踩騎行是否輕便，剎車是否有效。

5、慎網(wǎng)購。網(wǎng)購時，應(yīng)貨比三家，或先到實體店體驗；索要第三方權(quán)威機構(gòu)的質(zhì)量證明材料和在本地上牌的證明材料。如出現(xiàn)質(zhì)量問題，可根據(jù)《消費者權(quán)益保護法》，七日內(nèi)及時退貨。

（二）使用須知

首次騎行：首次騎行前，應(yīng)仔細(xì)閱讀使用說明書，了解騎行注意事項和車輛主要性能情況，并在相對安全的環(huán)境下進行適應(yīng)性騎行。注意檢查剎車松緊程度，前后輪的緊固情況，關(guān)注車把靈活性。

日常使用：應(yīng)遵守交通法規(guī)，在非機動車道上行駛。建議盡量佩戴頭盔，在非機動車道上行駛時不超過15km/h。盡量不超載，起步爬坡時多助力。雨雪天應(yīng)注意放慢速度，電動自行車的電器部件特別是控制器和電機注意防止浸水。

1.勤于保養(yǎng)不僅按使用說明書要求對車輛進行定期保養(yǎng)，注意定期檢查車體各部位螺釘?shù)木o固情況、剎車性能、儀表情況、電路移位情況等，并進行適當(dāng)調(diào)整，以保證騎行安全。有問題應(yīng)到售后服務(wù)網(wǎng)點找專業(yè)人員處理。

2.適時充電不僅當(dāng)電動車用掉60%～70%電量時充電較為恰當(dāng)，充電時，盡量選擇通風(fēng)、無易燃物的場所，多關(guān)注充電器的狀態(tài)，最好不在夜間無人情況下充電。發(fā)現(xiàn)充電異常時，要及時咨詢專業(yè)人士，以免損害電池。如果長期不使用電動車，建議一個月補充電一次。充電器盡量不隨車攜帶，隨車攜帶時應(yīng)緩沖固定，減少顛簸。

3.更換電池。鉛酸蓄電池正常使用壽命約為一年半左右，在此期間應(yīng)注意電池狀態(tài)，如出現(xiàn)一充即滿、一用即完的情況，或電池出現(xiàn)鼓脹時，應(yīng)考慮更換。更換電池時，建議到售后服務(wù)網(wǎng)點，選擇原品牌電池，如更換其它品牌電池，應(yīng)注意充電器參數(shù)與電池的匹配性，以免影響電池使用壽命。鋰電池的更換更需謹(jǐn)慎，應(yīng)到專業(yè)售后服務(wù)網(wǎng)點。

4.謹(jǐn)慎維修。電動自行車在正常使用過程中輪胎、車閘等易損件的更換，或者出現(xiàn)突發(fā)故障時，要選擇專業(yè)的售后服務(wù)網(wǎng)點，以防止維修后車輛帶病上路。

5.切勿改裝。鉛酸電池的電動自行車切勿私自改裝為鋰電池，以免因保護電路和充電器不配套而引發(fā)起火、爆炸等事故。非載重型的電動自行車不得改裝成用于送貨等用途。

（三）報廢處置建議

電動自行車使用環(huán)境較為惡劣，長期使用后會出現(xiàn)電氣電路老化、能耗變大、車體強度下降等情況。為保證安全，建議電動自行車使用5年左右應(yīng)考慮報廢更換。報廢處理時，注意不要隨意丟棄整車和蓄電池，以免污染環(huán)境。另外，不少企業(yè)會采取以舊換新的銷售策略，消費者可擇時到相應(yīng)銷售網(wǎng)點辦理以舊換新。