電動(dòng)自行車電氣系統(tǒng)防篡改措施研究

朱應(yīng)陳

摘要：針對(duì)當(dāng)前國內(nèi)電動(dòng)自行車火災(zāi)事故高發(fā)態(tài)勢(shì)，此文分析了整車改裝和采用劣質(zhì)零部件兩個(gè)關(guān)鍵因素以及各地整治現(xiàn)狀，明確了從技術(shù)層面防止電池和充電器篡改的必要性，提出了車輛電氣系統(tǒng)“通信協(xié)議互認(rèn)”以及“物聯(lián)智控”兩種方案，并對(duì)相關(guān)方案的可行性進(jìn)行了具體闡述，為行業(yè)綜合治理和高質(zhì)量發(fā)展帶來啟示。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)自行車;篡改;起火;通信協(xié)議

0? ? 引言

電動(dòng)自行車作為被廣泛使用的綠色代步工具，符合我國國情、契合“雙碳”目標(biāo)，近年來呈現(xiàn)產(chǎn)、銷、用“三旺”的態(tài)勢(shì)。根據(jù)工信部數(shù)據(jù)，2020年全國電動(dòng)自行車完成產(chǎn)量2 966.1萬輛，同比增長29.7%[1];2021年1—8月全國完成產(chǎn)量2 388.8萬輛，同比增長19.5%[2]。然而，近年全國涉及電動(dòng)自行車的安全事故頻發(fā)。據(jù)國家消防救援局?jǐn)?shù)據(jù)，2021年前3季度全國共接報(bào)電動(dòng)自行車火災(zāi)10 030起[3]，特別是“7·18”杭州玉皇山電動(dòng)自行車自燃事件和“9·20”北京通州電動(dòng)自行車火災(zāi)事件發(fā)生后，社會(huì)各界高度重視電動(dòng)自行車安全問題，專項(xiàng)治理迫在眉睫。

1? ? 電動(dòng)自行車改裝和采用劣質(zhì)零部件現(xiàn)狀堪憂

一是達(dá)標(biāo)整車被改裝的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。電動(dòng)自行車銷售普遍采用整車和電池分離銷售的模式，電池安裝均由經(jīng)銷點(diǎn)實(shí)施，車輛交付到用戶手中時(shí)存在電池和充電器被任意更換的現(xiàn)象，這容易導(dǎo)致電氣系統(tǒng)不匹配和劣質(zhì)電池安全隱患等問題的出現(xiàn);為迎合特定消費(fèi)群體所需的“快（速度）”“省（成本）”“長（里程）”要求，銷售點(diǎn)、維修點(diǎn)私自改裝整車，甚至更換不同類型或容量的劣質(zhì)電池;當(dāng)使用過的車輛需要維修時(shí)，消費(fèi)者往往購買低價(jià)零部件（如鋰電池和充電器）進(jìn)行更換。

二是二級(jí)市場電池和充電器質(zhì)量低下。二級(jí)市場是指電池和充電器直接面向個(gè)人銷售，或與電動(dòng)自行車售后維修相配套的市場，主要有網(wǎng)絡(luò)銷售和線下維修點(diǎn)銷售兩種方式。2019年，國家市場監(jiān)督管理總局對(duì)電動(dòng)自行車的鋰電池實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測，共監(jiān)測20批次，其總體符合率為65%，其中網(wǎng)售產(chǎn)品符合率為61.5%;2020年，江蘇省市場監(jiān)督管理局組織對(duì)電動(dòng)自行車用充電器實(shí)施監(jiān)督抽查，共抽查50批次，其總體合格率為72%，其中網(wǎng)售產(chǎn)品合格率為40%[4]。2021年8月，國家輕型電動(dòng)車及電池產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)檢測中心以普通消費(fèi)者的身份對(duì)主流電商平臺(tái)的18批次充電器和7批次鋰電池進(jìn)行了自主采樣，按最新國家推薦標(biāo)準(zhǔn)檢測符合率均為0;檢測中還發(fā)現(xiàn)充電器翻新再售、鋰電池采用回用電芯、產(chǎn)品未標(biāo)示執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)、銷售價(jià)格遠(yuǎn)低于市場價(jià)、銷售點(diǎn)和維修點(diǎn)大肆宣傳鋰電池定制等非法經(jīng)營狀況。

2? ? 各地的整治現(xiàn)狀

江蘇省無錫市作為全國電動(dòng)自行車的主產(chǎn)區(qū)，于2021年8月30日發(fā)布《關(guān)于深入開展全市電動(dòng)車專項(xiàng)整治的工作方案》（錫市監(jiān)〔2021〕66號(hào)）。無錫市市場監(jiān)督管理局等7個(gè)部門聯(lián)合整治，重點(diǎn)針對(duì)電動(dòng)摩托車生產(chǎn)管理、強(qiáng)制產(chǎn)品認(rèn)證管理、產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督抽查、電動(dòng)自行車登記上牌、電動(dòng)自行車銷售和售后管理、部門聯(lián)合執(zhí)法檢查、違法查處力度、標(biāo)準(zhǔn)宣貫和消費(fèi)提示宣傳等8個(gè)方面開展行動(dòng)。

浙江省于2021年10月在全國率先推出“浙品碼”管理模式：將整車、電池、車主、車牌賦碼并關(guān)聯(lián)綁定，發(fā)放“碼牌合一”的數(shù)字化車牌，綁定成功后通過掃描車牌二維碼，就能實(shí)現(xiàn)“一碼知全貌”。簡言之，“浙品碼”將車輛相關(guān)主要環(huán)節(jié)串聯(lián)起來，通過查碼形成“來源可溯、去向可查、問題可訴”的全過程監(jiān)管。此外，銷售、維修、回收單位通過“浙江e行在線”微信小程序在線簽訂誠信承諾書，并在營業(yè)場所醒目位置公示。

國內(nèi)其他地區(qū)也紛紛開展各類整治行動(dòng)。例如，北京市根據(jù)非機(jī)動(dòng)車管理?xiàng)l例，為超標(biāo)車設(shè)置的3年過渡期于2021年10月31日到期，對(duì)過渡期結(jié)束后仍上路行駛的超標(biāo)電動(dòng)自行車執(zhí)行依法扣留，并對(duì)駕駛?cè)颂? 000元罰款;廣東省塘廈鎮(zhèn)是全國鋰電池的主產(chǎn)區(qū)，當(dāng)?shù)赜?021年6月起專項(xiàng)整治轄區(qū)內(nèi)448家鋰電池企業(yè)，臨時(shí)查封58家;廣西于10月修訂《廣西壯族自治區(qū)電動(dòng)自行車機(jī)動(dòng)輪椅車管理辦法》，規(guī)定對(duì)非法拼裝、加裝、改裝行為最高罰款2萬元。

全國各地的電動(dòng)自行車安全整治主要依托行政管理手段，但在整車上牌后的用戶使用環(huán)節(jié)，無法從技術(shù)層面防止電池和充電器篡改，這主要體現(xiàn)在：一是無法管控用戶濫用充電器的行為。若消費(fèi)者采用低價(jià)劣質(zhì)的充電器充電，仍存在因無充電保護(hù)功能而致火災(zāi)的危險(xiǎn)。二是無法管控使用階段用戶私自更換電池行為。當(dāng)原電池?fù)p壞需要更換時(shí)，用戶仍有可能購買和換裝低價(jià)劣質(zhì)電池。

3? ? 建議啟動(dòng)“通信協(xié)議互認(rèn)”方案

3.1? ? 方案概述

本文建議對(duì)國內(nèi)生產(chǎn)和銷售的電動(dòng)自行車、電動(dòng)摩托車、電動(dòng)輕便摩托車產(chǎn)品，開展整車電氣系統(tǒng)的“通信協(xié)議互認(rèn)”。項(xiàng)目運(yùn)行后，整車與蓄電池、蓄電池與充電器之間均以軟件協(xié)議方式識(shí)別和綁定。當(dāng)整車非法更換電池、充電器時(shí)，由于電氣系統(tǒng)未檢測到通信信號(hào)，車輛不被啟動(dòng)、電池不能充電，這樣將降低銷售端、售后端和用戶端私自改裝、更換劣質(zhì)零部件帶來的風(fēng)險(xiǎn)。

3.2? ? 技術(shù)依據(jù)

國家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)有相關(guān)的明確規(guī)定。GB 17761—2018《電動(dòng)自行車安全技術(shù)規(guī)范》中4.3條款規(guī)定了“軟硬件均應(yīng)當(dāng)具有防篡改設(shè)計(jì)”。國家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)《電動(dòng)自行車電氣安全要求》（報(bào)批稿）規(guī)定了“互認(rèn)協(xié)同充電”項(xiàng)目，要求“車輛蓄電池系統(tǒng)應(yīng)有與充電器互認(rèn)協(xié)同充電的功能。蓄電池系統(tǒng)充電應(yīng)先與充電器進(jìn)行互認(rèn)協(xié)同識(shí)別，通過后才能開始充電工作”。國家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)《電動(dòng)自行車用充電器安全技術(shù)要求》（報(bào)批稿）“輸出接口安全性”項(xiàng)目中規(guī)定了“充電器與被充電電池組（系統(tǒng)）應(yīng)有互認(rèn)協(xié)同協(xié)議。鋰電池用充電器應(yīng)具備先與被充電電池組（系統(tǒng)）互認(rèn)協(xié)同識(shí)別，確認(rèn)鋰離子蓄電池技術(shù)參數(shù)，再開始充電的功能”。本項(xiàng)目既是對(duì)現(xiàn)行國標(biāo)“軟件防篡改”要求的進(jìn)一步貫徹和完善，也是對(duì)電氣安全新國標(biāo)的率先垂范和實(shí)施。

3.3? ? 技術(shù)路徑

3.3.1? ? 采取的協(xié)議方案

通信協(xié)議類型和方式，暫由各整車生產(chǎn)企業(yè)自行規(guī)定，一線通、485總線、CAN總線這3種均可采用，今后可逐步過渡到統(tǒng)一采用485總線或CAN總線等方式。

3.3.2? ? 相關(guān)驗(yàn)證方法

方法一：外部電源替換法

1. 整車與蓄電池系統(tǒng)互認(rèn)

對(duì)于整車和蓄電池系統(tǒng)分離的車型，企業(yè)在試驗(yàn)時(shí)應(yīng)將蓄電池系統(tǒng)拆下，用外部電源（如若干組非整車原配的電池或穩(wěn)壓電源）對(duì)車輛主線路進(jìn)行供電，觀察車輛電機(jī)是否能被驅(qū)動(dòng)。

若整車和蓄電池系統(tǒng)為不可拆卸結(jié)構(gòu)，企業(yè)在試驗(yàn)時(shí)應(yīng)將整車與蓄電池系統(tǒng)斷開，用外部電源接入車輛主線路進(jìn)行供電，觀察車輛電機(jī)是否能被驅(qū)動(dòng)。

2. 蓄電池系統(tǒng)與充電器互認(rèn)

企業(yè)在試驗(yàn)開始前，要對(duì)蓄電池系統(tǒng)的荷電狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整，保證在可充電狀態(tài)，用外部電源（如其他非整車原配的充電器或穩(wěn)壓電源等）對(duì)蓄電池系統(tǒng)充電，用電流或電量檢測設(shè)備檢測充電輸出的電流或電量。

方法二：通信模擬器模擬法

根據(jù)企業(yè)自我聲明，使用通信模擬器模擬通信協(xié)議，觀察整車、蓄電池系統(tǒng)的工作狀態(tài)。

3.3.3? ? 需要建立的標(biāo)準(zhǔn)

一是本文建議由相關(guān)部門牽頭聯(lián)合頭部企業(yè)制定“電動(dòng)自行車電氣系統(tǒng)防篡改要求”團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)，鼓勵(lì)頭部企業(yè)在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)上先行一步，將通信協(xié)議的要求在團(tuán)體內(nèi)固定，從而讓新產(chǎn)品進(jìn)一步搶占市場。由于國家標(biāo)準(zhǔn)GB 17761—2018《電動(dòng)自行車安全技術(shù)規(guī)范》軟件防篡改的技術(shù)要求不具體、方法未建立，該團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)擬進(jìn)一步細(xì)化和明確整車與蓄電池、蓄電池與充電器之間協(xié)議互認(rèn)的技術(shù)要求，建立適宜可行的檢測驗(yàn)證方法，為項(xiàng)目提供技術(shù)支撐。

二是本文建議各地制定“電動(dòng)自行車智慧監(jiān)管”地方標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于地方市場上銷售使用的增量電動(dòng)自行車管理先行一步，要求整車、電池與充電器之間需有通信協(xié)議，非原廠認(rèn)證的充電器和電池將無法使用，將通信協(xié)議要求納入電動(dòng)自行車在本地區(qū)上牌的條件，從源頭掐斷引發(fā)安全事故的風(fēng)險(xiǎn)隱患。

3.4? ? 技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

目前，鋰電類電池車型因其具有電源管理系統(tǒng)，普遍能夠做到通信協(xié)議互認(rèn)。針對(duì)鉛酸類電池車型，大多數(shù)企業(yè)尚未有相關(guān)應(yīng)對(duì)方案，但行業(yè)頭部企業(yè)已有技術(shù)儲(chǔ)備：在鉛酸電池中植入保護(hù)電路板，每輛車成本大概增加30元左右。目前，該類鉛酸電池還未量產(chǎn)，但已具備成熟的技術(shù)，如有需求可全面推廣。

目前，電氣系統(tǒng)通信協(xié)議主要有一線通、485總線、CAN總線這3種，如果上云的話，主要為485總線和CAN總線方式。每輛車需要增加額外的成本：一線通約30元，485總線約60元，CAN總線約150元。

經(jīng)調(diào)研，行業(yè)普遍認(rèn)為：電動(dòng)自行車電氣系統(tǒng)“通信協(xié)議互認(rèn)”技術(shù)不難，相關(guān)新國標(biāo)發(fā)布近在眉睫，協(xié)議互認(rèn)是大勢(shì)所趨，企業(yè)已有思想準(zhǔn)備且有一定的技術(shù)儲(chǔ)備，主要是會(huì)增加一定的生產(chǎn)成本。

3.5? ? 方案創(chuàng)新點(diǎn)

1. 國內(nèi)率先一步貫徹、細(xì)化和落實(shí)GB17761—2018《電動(dòng)自行車安全技術(shù)規(guī)范》標(biāo)準(zhǔn)中“軟硬件均應(yīng)當(dāng)具有防篡改設(shè)計(jì)”規(guī)定，以及《電動(dòng)自行車電氣安全要求》新國標(biāo)要求;

2. 整車電氣三大件（控制器、電池、充電器）互認(rèn)全覆蓋;

3. 生產(chǎn)設(shè)計(jì)之初注入軟件基因，筑高用戶端私自篡改的技術(shù)壁壘，有效落實(shí)生產(chǎn)企業(yè)對(duì)車輛“產(chǎn)、銷、用”全生命周期負(fù)責(zé)的主體責(zé)任;

4. 車型管控全面，覆蓋鉛酸類和鋰電類的電動(dòng)自行車、電動(dòng)摩托車、電動(dòng)輕便摩托車、電動(dòng)三輪車。

3.6? ? 風(fēng)險(xiǎn)分析

1. 廠家或可在軟件中留有后門，以隱蔽方式解碼;

2. 電氣部分和電池整套更換的極端行為無法防止;

3. 每輛電動(dòng)自行車的成本會(huì)增加數(shù)十元;

4. 各廠家通信模擬器可能各不相同，相應(yīng)檢測方法還不成熟，有待深入研究;

5. 行業(yè)未統(tǒng)一協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，各企業(yè)的技術(shù)路徑不一，存在由于某些企業(yè)協(xié)議方式過于簡單而易被破解的風(fēng)險(xiǎn)。

4? 建議探索“物聯(lián)智控”方案

如今，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用是大勢(shì)所趨。企業(yè)在最終實(shí)現(xiàn)路徑上可以考慮以“賦芯”的方式在電動(dòng)自行車中植入基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的芯片，通過芯片在硬件層面收集匯總相關(guān)數(shù)據(jù)信息并上傳至云端，實(shí)現(xiàn)違法信息采集、安全預(yù)警處置等應(yīng)用場景，達(dá)到“以芯物聯(lián)、共享智控”的效果。

如今的電動(dòng)自行車應(yīng)用面廣量大、事故情況復(fù)雜，單純依靠政府和運(yùn)用傳統(tǒng)的監(jiān)管方式及手段已很難適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展的需求，以大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等新技術(shù)為依托，政府、企業(yè)、社會(huì)等各方參與的智聯(lián)智控是未來社會(huì)治理發(fā)展的必由之路。只有如此，我們方能整合治理資源，創(chuàng)新治理方式，加強(qiáng)全鏈條、全過程的管控，推動(dòng)社會(huì)多元共治，切實(shí)提高治理效能，持續(xù)優(yōu)化營商環(huán)境。

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