電動自行車整車綜合試驗臺的研發(fā)和應(yīng)用前景分析

李明元 張彤

摘要： 近年來，各領(lǐng)域內(nèi)使用的電動自行車事故頻發(fā)，其主要原因有：整車結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計不合理、行駛速度設(shè)計不合理、電氣部件匹配不合理、整車個別部件性能不穩(wěn)定造成的工況突變等。為滿足生產(chǎn)企業(yè)及檢驗機(jī)構(gòu)日益增多對此類測試的需求，此文介紹了一種能夠滿足各類電動自行車工況測試，又符合GB17761—2018《電動自行車安全技術(shù)規(guī)范》的相關(guān)測試的整車綜合試驗臺，其基于PLC控制總成結(jié)構(gòu)，采用高精度伺服電機(jī)結(jié)合軟件控制，可滿足電動自行車各種助力模式及各種工況的工作條件。

關(guān)鍵詞：滾筒動平衡;PLC控制驅(qū)動;產(chǎn)品理念創(chuàng)新;觸摸屏

0? ? 引言

國家有關(guān)部門組織專家進(jìn)行了國家標(biāo)準(zhǔn)GB17761—2018《電動自行車安全技術(shù)規(guī)范》的制訂[1]，并將電動自行車產(chǎn)品納入3C強(qiáng)制認(rèn)證管理。但隨著互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)飛速發(fā)展以及自行車產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級，自行車的產(chǎn)品款式、用途和標(biāo)準(zhǔn)也逐漸形成向多元化發(fā)展的趨勢，如自行車團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)T/CUPTA 005.1—2020《共享電動助力車通用技術(shù)規(guī)范》[2]的正式頒布和實施就是這個趨勢的縮影。而電動自行車整車性能測試項目又被多個標(biāo)準(zhǔn)所引用，但具體試驗要求又不盡相同，所以研制一款既能符合相關(guān)自行車認(rèn)證測試要求，又能滿足生產(chǎn)企業(yè)和用戶按照不同標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行測試的整車試驗臺，已經(jīng)刻不容緩。試驗臺可以按照用戶需求，通過植入不同功能模塊實時檢測電動自行車整車壽命、電壓和電流波動、控制器工況、電機(jī)溫升、速度、剎車距離、模擬地面阻力等功能[3]，不僅可以提升各級質(zhì)檢機(jī)構(gòu)檢測能力，還可以伴隨科技水平不斷發(fā)展，為企業(yè)開發(fā)新型電動自行車提供檢測技術(shù)支撐。

1? ? 研究現(xiàn)狀及動態(tài)分析

由于我國是全世界自行車產(chǎn)能最大國家，產(chǎn)品款型多樣，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，同時，國內(nèi)外對電動自行車產(chǎn)品的理解和使用方面存在較多差異，所以目前尚沒有能夠滿足我國測試需求多樣性的同類試驗臺。[4]從技術(shù)的角度看，我們立足自主創(chuàng)新，加大研發(fā)投入，開發(fā)符合我國國情的試驗臺，同時吸收先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)的測試要求，盡快將其引入自行車行業(yè)的全產(chǎn)業(yè)鏈，加速了產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級和產(chǎn)品理念創(chuàng)新。

2? ? ?研究內(nèi)容及關(guān)鍵技術(shù)分析

2.1? ? 研究內(nèi)容

2.1.1 盡可能借鑒先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)中的應(yīng)用技術(shù)指標(biāo)要求和各方面的測試需求[5]，立足于檢驗的同時兼顧自行車產(chǎn)品研發(fā)創(chuàng)新。

2.1.2 采取前、后兩組滾筒總成結(jié)構(gòu)可使兩組滾筒同步，從而可測試前置電機(jī)、中置電機(jī)、后置電機(jī)驅(qū)動下的助力模式。

2.1.3 采用前輪快速夾緊龍門結(jié)構(gòu)可快速夾緊被測試車輛前輪，并可使前輪越過滾筒擋塊來模擬騎行時的上下顫動。

2.1.4 能兼容測試GB17761—2018第6.3.1.2 短路保護(hù)、6.3.2.1制動斷電功能、6.3.2.2過流保護(hù)功，可模擬測試7.2.1.1中的a）、b）、c）項車速限值。

2.2? ? 擬解決的關(guān)鍵技術(shù)問題

2.2.1? ? ?技術(shù)關(guān)鍵

2.2.1.1 模擬人體騎行加壓結(jié)構(gòu)：采用伺服電機(jī)驅(qū)動、PLC控制驅(qū)動，模擬人的體重加載砝碼結(jié)構(gòu)，既能按鞍座高度上下調(diào)節(jié)，又可隨測試車顫動，從而真正達(dá)到模擬人在騎行的效果，質(zhì)量（重量）精度≤0.1%。

2.2.1.2 采用伺服電機(jī)、PLC控制系統(tǒng)可提高設(shè)備精度，設(shè)備電控系統(tǒng)精度≤0.1%。

2.2.1.3 采用中軸伺服電機(jī)驅(qū)動、PLC控制總成結(jié)構(gòu)，可進(jìn)行霍爾傳感器、扭矩傳感器、壓力傳感器和純電動模式工況測試，滿足所有模式傳感器的測試要求。

2.2.1.4 引入滾筒動平衡技術(shù)，避免測試過程中車輛的共振發(fā)生。

2.2.2? ? 創(chuàng)新點

此裝置首次將電動自行車的多個標(biāo)準(zhǔn)要求和參數(shù)指標(biāo)的測試進(jìn)行統(tǒng)一集成，采用觸摸屏控制，機(jī)體強(qiáng)度高、數(shù)據(jù)采集精度高，可保證在嚴(yán)苛使用條件下的穩(wěn)定性和可靠性。

3? ? 電動自行車整車綜合試驗臺的應(yīng)用及推廣

3.1 可以提升各級檢驗機(jī)構(gòu)的檢驗?zāi)芰Γ瑸槲覈孕熊嚠a(chǎn)品檢驗提供更為先進(jìn)的手段，為產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的制修訂提供可靠的技術(shù)保證。

3.2 可以提升我國自行車生產(chǎn)企業(yè)的工廠檢驗?zāi)芰?，為不斷提升產(chǎn)品質(zhì)量，打造“中國質(zhì)造”的品牌形象提供技術(shù)支撐，為相關(guān)企業(yè)提供可靠試驗手段。

3.3 為自行車企業(yè)產(chǎn)品的研發(fā)試制提供可靠、科學(xué)、準(zhǔn)確的檢驗數(shù)據(jù)，為新技術(shù)和新理念的植入起到推動作用。

參考文獻(xiàn)

[1]國家市場監(jiān)督管理總局.電動自行車安全技術(shù)規(guī)范：GB17761—2018[S].北京：中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會，2018：5.

[2]中國城市公共交通協(xié)會.共享電動助力車通用技術(shù)規(guī)范：T/CUPTA 005.1—2020[S].北京：中國城市公共交通協(xié)會，2020：11.

[3]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.自行車安全要求：GB3565-2005/ISO4210：1996[S].北京：中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會，2005：5.

[4]歐洲電工標(biāo)準(zhǔn)化委員會.電動助力自行車安全要求和試驗方法：EN15194：2017[S].上海：全國自行車標(biāo)準(zhǔn)化中心，2017：10.

[5]國際標(biāo)準(zhǔn)化組織.自行車安全要求：ISO4210-2014[S].上海：全國自行車標(biāo)準(zhǔn)化中心，2014：7.