CN105068002A - 使用最高车速测定电动自行车用直流轮毂电机实际功率的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种使用最高车速测定电动自行车用直流轮毂电机实际功率的方法。本发明在不被告知电机功率的情况下，根据电机驱动的电动自行车的车速及轮毂电机的直径，换算出电机的转速，由于直流电机的转速与负载存在线性关系，再使用磁滞测功机加载到这一转速，测定此转速下的电机功率，作为电机的实际功率。本发明的测试方法适用于轮毂电机，可以有效的解决电动自行车用直流电机“以大标小”虚标后，无法认定的问题。让国家电动自行车整车标准中，电机功率不得大于一定功率的规定，成为可以考核的指标。

Description

使用最高车速测定电动自行车用直流轮毂电机实际功率的方法

技术领域

本发明涉及一种电机实际功率的测定方法，具体是一种使用最高车速测定电动自行车用直流轮毂电机的实际功率的方法。

背景技术

电动自行车标准GB17761-1999规定，电动自行车用直流电机功率不大于240W，目前使用的电机均标明额定功率为450W，实际上为了让电动自行车跑的更快，载的越多，电机功率越做越大，但铭牌上的功率仅标明450W。大量存在“以大标小”的现象。类似公路上跑运输的卡车，明明是载20吨的，行驶证上却标明8吨。

目前，国内外所有电机的测试方法，测试时，都是先看电机铭牌上的功率，然后使用各种测功机逐步加载到电机额定功率，在额定功率下，读取输入的电功率参数(电压、电流、功率、功率因素)，同时读取输出的机械功率(转矩、转速)，再根据输出功率和输入功率的比计算出电机的效率。这种方法实际上是对铭牌数据的验证。如果电机功率达不到铭牌表明的，电机就会转不动，所以这种传统测试方法可以测出电机“以小标大”，但不能测出电机“以大标小”。

研究电动自行车电机的使用发现，电机的实际功率，必须要能够支持所配用电动自行车最高车速的运行，也就是说，当电动自行车最高车速运行时，电机所发出的机械功率，就是电机应当达到的实际额定功率，同时，直流电机的转速与电机负载率存在线性关系。受这点启发，根据电动自行车车速，通过一系列换算，折算为对应的电机转速，测定最高车速时电机的功率，就可以确定电机真实的额定功率。

发明内容

本发明可以在不被告知电机功率的情况下，根据电机驱动的电动自行车的车速及轮毂电机的直径，换算出电机的转速，由于直流电机的转速与负载存在线性关系，再使用磁滞测功机加载到这一转速，测定此转速下的电机功率，作为电机的实际功率。

本发明所述的使用最高车速测定电动自行车用直流轮毂电机实际功率的方法，包括以下步骤：

(1)把直流轮毂电机安装在相应的电动自行车整车上，按照国家标准规定的方法测定电动自行车的最高车速V；

(2)使用长度量具测量直流轮毂电机整个轮毂的外径D；

(3)根据公式：轮毂周长L＝D×π

车速V＝L×r

求出直流轮毂电机的旋转角速度r；

(4)把直流轮毂电机安装在磁滞测功机上，使用直流稳压电源对直流轮毂电机供电，保持对电机的输入电压不变，空载时电机转速最高，使用磁滞测功机控制仪对电机逐步加载，增大励磁电流，电机的转速逐步下降，直到转速下降到上步求出的角速度r；转矩转速测试仪输出当前电机输出的转矩N、转速r和输出功率P_输出；

此时的输出功率P_输出就是电机的额定功率。

最后，还可以在测出的功率点P_输出进行电机温升试验，若温升试验合格，则进一步确认P_输出为电机的实际额定功率。

本发明通过电动自行车车速折算成电机转速，通过转速测定电机实际功率。本发明的测试方法适用于轮毂电机，可以有效的解决电动自行车用直流电机“以大标小”虚标后，无法认定的问题。让国家电动自行车整车标准中，电机功率不得大于一定功率的规定，成为可以考核的指标。

附图说明

图1电机电气接线及机械连接图。

图2是电机“转速-输出功率”关系图。

具体实施方式

本发明在不知道一台电机真实额定功率的情况下，先把直流轮毂电机安装在相应的电动自行车整车上运行，测出整车的最高车速，也就是说，电机的额定功率要能够驱动一辆电动自行车(带一个标准骑行者)正常连续运行。把车速这个线速度(km/h)的量，通过物理学公式折算成电机旋转的角速度(r/min)，把这个速度点作为额定负载点的速度值，作为使用测功机加载的额定点，当电机被加载到这个速度时的对应的输出功率，作为电机的额定功率。

本发明的理论依据是，(1)直流电机在输入电压不变的情况下，电机的“转速-输出功率”关系是一条直线。直流电机的转速随负载的增加而下降，转速反应出电机的负载水平。(2)由于电动自行车属于非机动车，车速受交通法规和GB17761电动自行车标准的限制，不能太快，但企业设计时，均要求在最高车速时，电动自行车能长时间连续运行。电动自行车轮毂电机的设计，要求电机能满足最高车速的连续运行，把这个负载点作为电机的额定工作点来设计。电机在这个额定工作点运行最稳定、温升适宜、最经济。

本发明的具体测定方法如下：

(1)把直流轮毂电机安装在相应的电动自行车整车上，按照现有标准GB17761-1999《电动自行车通用技术条件》规定的方法，测定电动自行车的最高车速V。

(2)使用长度量具测量直流轮毂电机整个轮毂的外径(直径)D。

(3)设直流轮毂电机旋转的角速度r；

根据物理学公式：轮毂周长L＝D×π

车速V＝L×r

求出电机的旋转角速度r。

(4)按照图1，把电机安装在磁滞测功机系统上，接好测试线路。

电动机输入功率:P_输入＝U·I

电动机输出功率:

U为电压，I为电流，N为转矩，r为转速(即旋转角速度)。

(5)使用直流稳压电源对直流轮毂电机供电，保持对电机的输入电压不变，空载时电机转速最高，使用测功机对电机逐步加载，电机的转速逐步下降，直到转速下降到上步求出的转速r。

(6)从磁滞测功机系统的转矩转速测试仪上读取此时的输出功率P_输出，该功率就是电机的额定功率。

(7)必要的话，可以在该功率点进行电机温升试验，温升合格，可以进一步确认该点为电机的实际额定功率。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

测试一台最常见的铭牌标明功率为350W，电压为直流48V，转速为350r/min，转矩为15N.m的电动自行车用直流无刷轮毂电机。具体实施步骤如下：

(1)把这台直流无刷轮毂电机安装在一辆配套的电动自行车上，按照现有标准GB17761-1999《电动自行车通用技术条件》规定的方法，测定电动自行车的最高车速V。实测为28km/h。

(2)使用500mm游标卡尺测量整个轮毂的直径D。实测为405mm。

(3)计算电动自行车以最高车速V运行时，轮毂电机的角速度r。计算时要注意单位换算。

r＝V/(Dπ)

＝28km/h/(405mm×3.1415)

＝28000/(0.405×3.1415×60)

＝366r/min

(4)从整车上拆下这台直流无刷轮毂电机。由于电动自行车用直流无刷轮毂电机为外转子电机，安装在磁滞测功机上时，需要通过一个过渡装置，把电机外壳的转动，连接到磁滞测功机的轴上。

与测功机系统的电气接线及机械连接如图1所示，输入部分由直流稳压电源连接直流单相电参数表，再连接被测电机(实际连接电机控制器)输出部分，磁滞测功机内部的转矩、转速直接通过信号线连接到转矩转速测试仪。此套设备为现有的标准测试设备。

(5)在保持直流电压48V不变的情况下，使用磁滞测功机控制仪对电机进行加载，增大磁滞测功机控制仪的励磁电流，观察转矩转速测试仪上的显示的电机转速，当下降到r＝366r/min时，说明现在用磁滞测功机加载给电机的负载与电机驱动整车以速度V(28km/h)的负载一致，现在电机所输出的转矩N、转速r均可读出，分别为18.5N.m，366r/min。

由此方法，可以测定电机的实际额定功率为709W。

(6)最后进行温升验证。使用该磁滞测功机，对电机加载到709W，运行1小时后，电机表面温度不再升高，再运行1小时，电机表面温度还是不再升高，说明达到热平衡，进一步证明了电机的实际额定功率应该定为709W。

Claims (2)

1.使用最高车速测定电动自行车用直流轮毂电机实际功率的方法，其特征是，包括以下步骤：

(1)把直流轮毂电机安装在相应的电动自行车整车上，按照国家标准规定的方法测定电动自行车的最高车速V；

(2)使用长度量具测量直流轮毂电机整个轮毂的外径D；

(3)根据公式：轮毂周长L＝D×π

车速V＝L×r

求出直流轮毂电机的旋转角速度r；

(4)把直流轮毂电机安装在磁滞测功机上，使用直流稳压电源对直流轮毂电机供电，保持对电机的输入电压不变，空载时电机转速最高，使用磁滞测功机控制仪对电机逐步加载，增大励磁电流，电机的转速逐步下降，直到转速下降到上步求出的角速度r；转矩转速测试仪输出当前电机输出的转矩N、转速r和输出功率P_输出；

此时的输出功率P_输出就是电机的额定功率。

2.如权利要求1所述使用最高车速测定电动自行车用直流轮毂电机实际功率的方法，其特征是，在测出的功率点P_输出进行电机温升试验，若温升试验合格，则确认P_输出为电机的实际额定功率。