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引言

 

電動(dòng)平衡車作為一種智能化全電動(dòng)短途代步工具，具有體積小重量輕、便于攜帶、操作簡(jiǎn)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(dòng)平衡車質(zhì)量的提高離不開(kāi)電磁兼容測(cè)試方法的支撐。

 

目前國(guó)際上關(guān)于電動(dòng)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(gè)人輕型電動(dòng)車設(shè)備測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)EN17128-2017《人員和貨物運(yùn)輸用非型號(hào)核準(zhǔn)輕型機(jī)動(dòng)車輛及相關(guān)設(shè)施個(gè)人輕型電動(dòng)汽車（PLEV）安全要求和試驗(yàn)方法》中，針對(duì)平衡車設(shè)備EMC測(cè)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(guó)內(nèi)第三方檢測(cè)認(rèn)證機(jī)構(gòu)在進(jìn)行電動(dòng)平衡車EMC測(cè)試時(shí)，限值和測(cè)試方法主要也是引用了采標(biāo)以上兩項(xiàng)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的國(guó)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(yàn)和測(cè)量技術(shù)GB/T17626.2-2018《電磁兼容試驗(yàn)和測(cè)量技術(shù)》系列標(biāo)準(zhǔn)。但是電動(dòng)平衡車EMC測(cè)試方法在滿足基礎(chǔ)及通用標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，也應(yīng)考慮基于電動(dòng)平衡車應(yīng)用環(huán)境下的場(chǎng)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(dòng)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(dòng)平衡車電磁兼容發(fā)射和抗擾度要求》，并由中國(guó)機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會(huì)提出申請(qǐng)，報(bào)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)批準(zhǔn)下達(dá)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)制定計(jì)劃20180975-T-604。該標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)過(guò)兩年的研究與編制，目前已報(bào)批待發(fā)布。

 

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

 

1 電動(dòng)平衡車的產(chǎn)品特性

 

電動(dòng)平衡車是一種電力驅(qū)動(dòng)、具有自我平衡能力的個(gè)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(lái)判斷車身所處的姿勢(shì)狀態(tài)，透過(guò)精密且高速的中央微處理器計(jì)算出適當(dāng)?shù)闹噶詈?，?qū)動(dòng)馬達(dá)來(lái)做到平衡的效果。

 

目前市場(chǎng)上的電動(dòng)平衡車主要有獨(dú)輪和雙輪兩類，大部分電動(dòng)平衡車的占道面積約等同中等體型人的寬度，對(duì)于現(xiàn)代擁擠的交通狀況來(lái)說(shuō)，電動(dòng)平衡車確實(shí)滿足了最初的設(shè)計(jì)理念：流暢平順的人類運(yùn)輸器（SegueHumanTransporter）。電動(dòng)平衡車采用鋰電池能量驅(qū)動(dòng)，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(shí)速可達(dá)20km/h。

 

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

 

在電動(dòng)平衡車電磁兼容測(cè)試過(guò)程中，如何模擬電動(dòng)平衡車產(chǎn)品實(shí)際運(yùn)行場(chǎng)景特點(diǎn)，找到電動(dòng)平衡車的最大發(fā)射值，一直困擾著電動(dòng)平衡車的測(cè)試工程師和設(shè)計(jì)工程師。基于電動(dòng)平衡車運(yùn)行的特點(diǎn)，我們?cè)谄潆姶偶嫒轀y(cè)試時(shí)需充分考慮以下內(nèi)容：

 

1）測(cè)試時(shí)應(yīng)使電動(dòng)平衡車車輪運(yùn)動(dòng)起來(lái)，同時(shí)為檢測(cè)到電動(dòng)平衡車的最大發(fā)射，在測(cè)試方法中需規(guī)定測(cè)試時(shí)電動(dòng)平衡車的運(yùn)行速度。

 

2）電動(dòng)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(cè)試時(shí)考核的重點(diǎn)?；谝陨峡紤]，我們選擇了表1中的測(cè)試項(xiàng)目來(lái)考核電動(dòng)平衡車的電磁兼容性。

 

 

根據(jù)電動(dòng)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(dòng)平衡車測(cè)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(lái)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(cè)試不同試驗(yàn)項(xiàng)目引用標(biāo)準(zhǔn)如下：

 

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

 

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

 

c）諧波測(cè)量試驗(yàn)方法來(lái)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(dòng)和閃爍的限值和試驗(yàn)方法來(lái)源于GB/T17625.2《電磁兼容限值對(duì)每相額定電流≤16A且無(wú)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(dòng)和閃爍的限制》。

 

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

 

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

 

b）射頻電磁場(chǎng)輻射抗擾度試驗(yàn)參數(shù)和試驗(yàn)方法來(lái)源于GB/T17626.3-2016；

 

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

 

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

 

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

 

f）工頻磁場(chǎng)抗擾度試驗(yàn)參數(shù)和試驗(yàn)方法來(lái)源于GB/T17626.8-2006；

 

g）電壓暫降/短時(shí)中斷抗擾度試驗(yàn)參數(shù)和試驗(yàn)方法來(lái)源于GB/T17626.11-2016。

 

3  試驗(yàn)驗(yàn)證

 

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

 

測(cè)試該樣品時(shí)選取了電動(dòng)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(yàn)。

 

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(dòng)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(cè)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(cè)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(cè)試，充電電量低于85%。

 

4）其余項(xiàng)目均在充電模式下進(jìn)行測(cè)試，充電電量低于85%。

 

3.2傳導(dǎo)發(fā)射測(cè)試數(shù)據(jù)

 

本文選取測(cè)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(cè)試數(shù)據(jù)，見(jiàn)圖3和圖4。

 

 

3.3輻射發(fā)射測(cè)試數(shù)據(jù)

 

本文選取測(cè)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(cè)試數(shù)據(jù)，見(jiàn)圖5和圖6。

 

 

 

3.4抗擾度測(cè)試數(shù)據(jù)

 

本文選取抗擾度實(shí)驗(yàn)中典型的射頻電磁場(chǎng)抗擾度和靜電抗擾度進(jìn)行說(shuō)明，測(cè)試數(shù)據(jù)見(jiàn)表3及表4。

 

 

3.5結(jié)果分析

 

通過(guò)分析電動(dòng)平衡車的發(fā)射測(cè)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(cè)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(cè)試結(jié)果超出規(guī)定限值，且多次測(cè)試結(jié)果的數(shù)據(jù)曲線趨勢(shì)一致。因此，電動(dòng)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(shí)際的充電及工作狀態(tài)，增強(qiáng)測(cè)試結(jié)果的復(fù)現(xiàn)性。

 

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

 

結(jié)合以上驗(yàn)證結(jié)論，制定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)將電動(dòng)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(shí)電動(dòng)平衡車處于低電量報(bào)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(yàn)；工作模式時(shí)電動(dòng)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(yàn)。

 

4  結(jié)語(yǔ)與展望

 

未來(lái)本文闡述的試驗(yàn)方法將有相應(yīng)的推薦性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)，為電動(dòng)平衡車制造商、第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)測(cè)量電動(dòng)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(shí)可能出現(xiàn)的電磁兼容安全隱患。相關(guān)電動(dòng)平衡車認(rèn)證也可根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)制定實(shí)施規(guī)則，規(guī)范電動(dòng)平衡車產(chǎn)品質(zhì)量，促進(jìn)行業(yè)的良性發(fā)展。 

 

電動(dòng)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(dòng)平衡車產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)上的缺失，幫助提高了電動(dòng)平衡車在為人們提供城市代步、安保巡邏、休閑娛樂(lè)等功能時(shí)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(lái)甚至有望為電動(dòng)平衡車重獲“路權(quán)”，成為最快全民化的代步工具。