電動平衡車電磁兼容測試標準編制的必要性

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，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)品標準還處于空缺狀態(tài)，在可參考的個人輕型電動車設(shè)備測試標準EN17128-2017《人員和貨物運輸用非型號核準輕型機動車輛及相關(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測試標準則是引用了較成熟的電磁兼容通用標準IEC61000-6-1-2016《電磁兼容性(EMC)第6-1部分：通用標準住宅、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：通用標準居住、商業(yè)和輕工業(yè)環(huán)境中的發(fā)射》(發(fā)射)。而國內(nèi)第三方檢測認證機構(gòu)在進行電動平衡車EMC測試時，限值和測試方法主要也是引用了采標以上兩項國際標準的國家標準GB/T17799.1-2017《電磁兼容通用標準居住、商業(yè)和輕工業(yè)環(huán)境中的抗擾度》及GB17799.3-2012《電磁兼容通用標準居住、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)》系列標準。但是電動平衡車EMC測試方法在滿足基礎(chǔ)及通用標準的同時，也應(yīng)考慮基于電動平衡車應(yīng)用環(huán)境下的場景特點、運行特點等因素，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》，并由中國機械工業(yè)聯(lián)合會提出申請，報國家標準化管理委員會批準下達國家標準制定計劃20180975-T-604。該標準經(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準編制的必要性，并給出標準中測試要求與電動平衡車產(chǎn)品特點的對應(yīng)關(guān)系，結(jié)合試驗驗證結(jié)果予以論證。本論文可作為標準實施與宣貫的參考。

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載工具。運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?shù)闹噶詈?，?qū)動馬達來做到平衡的效果。

目前市場上的電動平衡車主要有獨輪和雙輪兩類，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，由普通民用電進行補足，單次充電可保證20~70km的續(xù)航里程，最高時速可達20km/h。

2電動平衡車EMC測試方法引用基礎(chǔ)標準的關(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)品實際運行場景特點，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\行的特點，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?；谝陨峡紤]，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，結(jié)合電磁兼容基礎(chǔ)標準的適用范圍及要求，電動平衡車測試方法引用基礎(chǔ)標準的關(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準如下：

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準如下：

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測試要求標準編制過程中，標準起草工作組為保證標準給出的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，是當下市場銷量較好的企業(yè)的研發(fā)產(chǎn)品，檢測機構(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行模式兩種狀態(tài)，分別進行表2中的發(fā)射和抗擾度試驗。

3.1樣品運行狀態(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)射在充電模式和運行模式下進行測試，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行模式下進行測試，充電電量低于85%。

4)其余項目均在充電模式下進行測試，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)果中的部分數(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)果中的部分數(shù)據(jù)，分別為充電模式中電量為2%~6%和運行模式的測試數(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準中需給出不同運行模式的設(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)，增強測試結(jié)果的復(fù)現(xiàn)性。

我們也按照標準中的測試要求對電動平衡車抗擾度分別進行了相關(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，通用標準中無法給出。因此參考電動平衡車電磁兼容標準中的附錄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，制定標準時將電動平衡車工作模式分為充電模式與運行模式兩種狀態(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)，正常運行進行試驗。

4結(jié)語與展望

未來本文闡述的試驗方法將有相應(yīng)的推薦性國家標準出臺，為電動平衡車制造商、第三方檢測機構(gòu)測量電動平衡車產(chǎn)品電磁兼容性提供更準確的依據(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)電動平衡車認證也可根據(jù)標準制定實施規(guī)則，規(guī)范電動平衡車產(chǎn)品質(zhì)量，促進行業(yè)的良性發(fā)展。

電動平衡車發(fā)射和抗擾度要求標準的制定填補了電磁兼容在電動平衡車產(chǎn)品標準上的缺失，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