引言

電動平衡車作為一種智能化全電動短途代步工具，具有體積小重量輕、便于攜帶、操作簡潔、節(jié)能環(huán)保等特點(diǎn)，為大眾的綠色出行提供了便利。作為典型電子電氣產(chǎn)品，電動平衡車質(zhì)量的提高離不開電磁兼容測試方法的支撐。

目前國際上關(guān)于電動平衡車的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)還處于空缺狀態(tài)，在可參考的個人輕型電動車設(shè)備測試標(biāo)準(zhǔn)EN17128-2017《人員和貨物運(yùn)輸用非型號核準(zhǔn)輕型機(jī)動車輛及相關(guān)設(shè)施個人輕型電動汽車(PLEV)安全要求和試驗方法》中，針對平衡車設(shè)備EMC測試標(biāo)準(zhǔn)則是引用了較成熟的電磁兼容通用標(biāo)準(zhǔn)IEC61000-6-1-2016《電磁兼容性(EMC)第6-1部分：通用標(biāo)準(zhǔn)住宅、商業(yè)和輕工業(yè)環(huán)境》(抗擾度)及IEC61000-6-3-2020《電磁兼容(EMC)第6-3部分：通用標(biāo)準(zhǔn)居住、商業(yè)和輕工業(yè)環(huán)境中的發(fā)射》(發(fā)射)。而國內(nèi)第三方檢測認(rèn)證機(jī)構(gòu)在進(jìn)行電動平衡車EMC測試時，限值和測試方法主要也是引用了采標(biāo)以上兩項國際標(biāo)準(zhǔn)的國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T17799.1-2017《電磁兼容通用標(biāo)準(zhǔn)居住、商業(yè)和輕工業(yè)環(huán)境中的抗擾度》及GB17799.3-2012《電磁兼容通用標(biāo)準(zhǔn)居住、商業(yè)和輕工業(yè)環(huán)境中的發(fā)射》，以及電磁兼容試驗和測量技術(shù)GB/T17626.2-2018《電磁兼容試驗和測量技術(shù)》系列標(biāo)準(zhǔn)。但是電動平衡車EMC測試方法在滿足基礎(chǔ)及通用標(biāo)準(zhǔn)的同時，也應(yīng)考慮基于電動平衡車應(yīng)用環(huán)境下的場景特點(diǎn)、運(yùn)行特點(diǎn)等因素，從而科學(xué)合理地考核電動平衡車的電磁兼容特性。

基于這些需求，上海電器科學(xué)研究院聯(lián)合多家單位起草了《電動平衡車電磁兼容發(fā)射和抗擾度要求》，并由中國機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會提出申請，報國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會批準(zhǔn)下達(dá)國家標(biāo)準(zhǔn)制定計劃20180975-T-604。該標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)過兩年的研究與編制，目前已報批待發(fā)布。

本文介紹了電動平衡車電磁兼容測試標(biāo)準(zhǔn)編制的必要性，并給出標(biāo)準(zhǔn)中測試要求與電動平衡車產(chǎn)品特點(diǎn)的對應(yīng)關(guān)系，結(jié)合試驗驗證結(jié)果予以論證。本論文可作為標(biāo)準(zhǔn)實施與宣貫的參考。

1電動平衡車的產(chǎn)品特性

電動平衡車是一種電力驅(qū)動、具有自我平衡能力的個人運(yùn)載工具。運(yùn)作原理主要是電子自衡系統(tǒng)，以內(nèi)置的精密電子陀螺儀(Solid-StateGyroscopes)來判斷車身所處的姿勢狀態(tài)，透過精密且高速的中央微處理器計算出適當(dāng)?shù)闹噶詈螅?qū)動馬達(dá)來做到平衡的效果。

目前市場上的電動平衡車主要有獨(dú)輪和雙輪兩類，大部分電動平衡車的占道面積約等同中等體型人的寬度，對于現(xiàn)代擁擠的交通狀況來說，電動平衡車確實滿足了最初的設(shè)計理念：流暢平順的人類運(yùn)輸器(SegueHumanTransporter)。電動平衡車采用鋰電池能量驅(qū)動，由普通民用電進(jìn)行補(bǔ)足，單次充電可保證20~70km的續(xù)航里程，最高時速可達(dá)20km/h。

2電動平衡車EMC測試方法引用基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系

在電動平衡車電磁兼容測試過程中，如何模擬電動平衡車產(chǎn)品實際運(yùn)行場景特點(diǎn)，找到電動平衡車的最大發(fā)射值，一直困擾著電動平衡車的測試工程師和設(shè)計工程師?；陔妱悠胶廛囘\(yùn)行的特點(diǎn)，我們在其電磁兼容測試時需充分考慮以下內(nèi)容：

1)測試時應(yīng)使電動平衡車車輪運(yùn)動起來，同時為檢測到電動平衡車的最大發(fā)射，在測試方法中需規(guī)定測試時電動平衡車的運(yùn)行速度。

2)電動平衡車為典型的充電產(chǎn)品，其充電狀態(tài)下的傳導(dǎo)干擾及抗干擾也是電磁兼容測試時考核的重點(diǎn)。基于以上考慮，我們選擇了表1中的測試項目來考核電動平衡車的電磁兼容性。

根據(jù)電動平衡車的特點(diǎn)，結(jié)合電磁兼容基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍及要求，電動平衡車測試方法引用基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系如下：

1)傳導(dǎo)發(fā)射和輻射發(fā)射限值來源于GB17799.3-2012中表1中的1.1和1.4部分。電磁兼容發(fā)射測試不同試驗項目引用標(biāo)準(zhǔn)如下：

a)傳導(dǎo)發(fā)射的測試方法來源于GB/T6113.201-2017《無線電騷擾和抗擾度測量設(shè)備和測量方法規(guī)范第2-1部分：無線電騷擾和抗擾度測量方法傳導(dǎo)騷擾測量》;

b)輻射發(fā)射的測試方法來源于GB/T6113.203-2016《無線電騷擾和抗擾度測量設(shè)備和測量方法規(guī)范第2-3部分：無線電騷擾和抗擾度測量方法輻射騷擾測量》;

c)諧波測量試驗方法來源于GB/T17625.1-2016《電磁兼容限值諧波電流發(fā)射限值(設(shè)備每相輸入電流≤16A)》;

d)電壓波動和閃爍的限值和試驗方法來源于GB/T17625.2《電磁兼容限值對每相額定電流≤16A且無條件接入的設(shè)備在公用低壓供電系統(tǒng)中產(chǎn)生的電壓變化、電壓波動和閃爍的限制》。

2)抗擾度限值來源于GB/T17799.1-2017中表1、表2和表4。電磁兼容抗擾度試驗不同試驗項目引用標(biāo)準(zhǔn)如下：

a)靜電放電抗擾度試驗參數(shù)和試驗方法來源于GB/T17626.2-2018;

b)射頻電磁場輻射抗擾度試驗參數(shù)和試驗方法來源于GB/T17626.3-2016;

c)快速瞬變脈沖群抗擾度試驗參數(shù)和試驗方法來源于GB/T17626.4-2018;

d)浪涌抗擾度試驗參數(shù)和試驗方法來源于GB/T17626.5-2019;

e)射頻場感應(yīng)傳導(dǎo)騷擾抗擾度試驗參數(shù)和試驗方法來源于GB/T17626.6-2017;

f)工頻磁場抗擾度試驗參數(shù)和試驗方法來源于GB/T17626.8-2006;

g)電壓暫降/短時中斷抗擾度試驗參數(shù)和試驗方法來源于GB/T17626.11-2016。

3試驗驗證

在電動平衡車產(chǎn)品EMC測試要求標(biāo)準(zhǔn)編制過程中，標(biāo)準(zhǔn)起草工作組為保證標(biāo)準(zhǔn)給出的EMC測試要求具有正確性及適用性，特邀請了多家單位參與相關(guān)的試驗驗證。測試樣品為單輪及雙輪的電動平衡車，是當(dāng)下市場銷量較好的企業(yè)的研發(fā)產(chǎn)品，檢測機(jī)構(gòu)分別來自上海電器設(shè)備檢測所有限公司和無錫市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗院等。

測試該樣品時選取了電動平衡車的充電模式與運(yùn)行模式兩種狀態(tài)，分別進(jìn)行表2中的發(fā)射和抗擾度試驗。

3.1樣品運(yùn)行狀態(tài)

試品接通AC220V/50Hz電壓，放置在10cm絕緣木板上，使電動平衡車懸空，并保持穩(wěn)定。

1)輻射發(fā)射在充電模式和運(yùn)行模式下進(jìn)行測試，充電電量為86%~88%、32%~33%和2%~6%，如圖1所示。

2)傳導(dǎo)發(fā)射在充電模式下進(jìn)行測試，充電電量為86%~88%、62%~64%、32%~33%、21%~24%和2%~6%，如圖2所示。

3)輻射抗擾度在充電模式和運(yùn)行模式下進(jìn)行測試，充電電量低于85%。

4)其余項目均在充電模式下進(jìn)行測試，充電電量低于85%。

3.2傳導(dǎo)發(fā)射測試數(shù)據(jù)

本文選取測試結(jié)果中的部分?jǐn)?shù)據(jù)，分別為充電模式中電量為62%~64%和32%~33%的測試數(shù)據(jù)，見圖3和圖4。

3.3輻射發(fā)射測試數(shù)據(jù)

本文選取測試結(jié)果中的部分?jǐn)?shù)據(jù)，分別為充電模式中電量為2%~6%和運(yùn)行模式的測試數(shù)據(jù)，見圖5和圖6。

3.4抗擾度測試數(shù)據(jù)

本文選取抗擾度實驗中典型的射頻電磁場抗擾度和靜電抗擾度進(jìn)行說明，測試數(shù)據(jù)見表3及表4。

3.5結(jié)果分析

通過分析電動平衡車的發(fā)射測試數(shù)據(jù)，可發(fā)現(xiàn)在不同工作模式下輻射發(fā)射的測試結(jié)果明顯不一致，在不同電量的充電模式下，部分傳導(dǎo)發(fā)射的測試結(jié)果超出規(guī)定限值，且多次測試結(jié)果的數(shù)據(jù)曲線趨勢一致。因此，電動平衡車電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)中需給出不同運(yùn)行模式的設(shè)定及相關(guān)要求，以此模擬產(chǎn)品實際的充電及工作狀態(tài)，增強(qiáng)測試結(jié)果的復(fù)現(xiàn)性。

我們也按照標(biāo)準(zhǔn)中的測試要求對電動平衡車抗擾度分別進(jìn)行了相關(guān)試驗，測試過程可重復(fù)實現(xiàn)，但在試驗后判斷產(chǎn)品是否存在性能降低的現(xiàn)象時，需確定產(chǎn)品哪些性能，通用標(biāo)準(zhǔn)中無法給出。因此參考電動平衡車電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)中的附錄A抗擾度試驗判據(jù)，這一問題可得到解決。

結(jié)合以上驗證結(jié)論，制定標(biāo)準(zhǔn)時將電動平衡車工作模式分為充電模式與運(yùn)行模式兩種狀態(tài)，其中充電模式時電動平衡車處于低電量報警狀態(tài)或制造商聲明的充電模式下，應(yīng)預(yù)熱20min后進(jìn)行試驗;工作模式時電動平衡車的電量應(yīng)大于80%的狀態(tài)，正常運(yùn)行進(jìn)行試驗。

4結(jié)語與展望

未來本文闡述的試驗方法將有相應(yīng)的推薦性國家標(biāo)準(zhǔn)出臺，為電動平衡車制造商、第三方檢測機(jī)構(gòu)測量電動平衡車產(chǎn)品電磁兼容性提供更準(zhǔn)確的依據(jù)，杜絕產(chǎn)品在使用時可能出現(xiàn)的電磁兼容安全隱患。相關(guān)電動平衡車認(rèn)證也可根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)制定實施規(guī)則，規(guī)范電動平衡車產(chǎn)品質(zhì)量，促進(jìn)行業(yè)的良性發(fā)展。

電動平衡車發(fā)射和抗擾度要求標(biāo)準(zhǔn)的制定填補(bǔ)了電磁兼容在電動平衡車產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)上的缺失，幫助提高了電動平衡車在為人們提供城市代步、安保巡邏、休閑娛樂等功能時的安全性，也為該產(chǎn)品的持續(xù)創(chuàng)新和更新?lián)Q代提供了技術(shù)支持，未來甚至有望為電動平衡車重獲“路權(quán)”，成為最快全民化的代步工具。

審核編輯：湯梓紅