使用最高車速測定電動自行車用直流輪轂電機實際功率的方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種電機實際功率的測定方法，具體是一種使用最高車速測定電動自 行車用直流輪轂電機的實際功率的方法。
【背景技術】
[0002] 電動自行車標準GB17761-1999規(guī)定，電動自行車用直流電機功率不大于240W，目 前使用的電機均標明額定功率為450W，實際上為了讓電動自行車跑的更快，載的越多，電機 功率越做越大，但銘牌上的功率僅標明450W。大量存在"以大標小"的現(xiàn)象。類似公路上跑 運輸?shù)目ㄜ?，明明是載20噸的，行駛證上卻標明8噸。
[0003]目前，國內(nèi)外所有電機的測試方法，測試時，都是先看電機銘牌上的功率，然后使 用各種測功機逐步加載到電機額定功率，在額定功率下，讀取輸入的電功率參數(shù)（電壓、電 流、功率、功率因素），同時讀取輸出的機械功率（轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速），再根據(jù)輸出功率和輸入功率 的比計算出電機的效率。這種方法實際上是對銘牌數(shù)據(jù)的驗證。如果電機功率達不到銘牌 表明的，電機就會轉(zhuǎn)不動，所以這種傳統(tǒng)測試方法可以測出電機"以小標大"，但不能測出電 機"以大標小"。
[0004]研究電動自行車電機的使用發(fā)現(xiàn)，電機的實際功率，必須要能夠支持所配用電動 自行車最高車速的運行，也就是說，當電動自行車最高車速運行時，電機所發(fā)出的機械功 率，就是電機應當達到的實際額定功率，同時，直流電機的轉(zhuǎn)速與電機負載率存在線性關 系。受這點啟發(fā)，根據(jù)電動自行車車速，通過一系列換算，折算為對應的電機轉(zhuǎn)速，測定最高 車速時電機的功率，就可以確定電機真實的額定功率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明可以在不被告知電機功率的情況下，根據(jù)電機驅(qū)動的電動自行車的車速及 輪轂電機的直徑，換算出電機的轉(zhuǎn)速，由于直流電機的轉(zhuǎn)速與負載存在線性關系，再使用磁 滯測功機加載到這一轉(zhuǎn)速，測定此轉(zhuǎn)速下的電機功率，作為電機的實際功率。
[0006]本發(fā)明所述的使用最高車速測定電動自行車用直流輪轂電機實際功率的方法，包 括以下步驟：
[0007] (1)把直流輪轂電機安裝在相應的電動自行車整車上，按照國家標準規(guī)定的方法 測定電動自行車的最高車速V ;
[0008] (2)使用長度量具測量直流輪轂電機整個輪轂的外徑D ;
[0009] (3)根據(jù)公式：輪轂周長L = DX 31
[0010]車速 V = LXr
[0011] 求出直流輪轂電機的旋轉(zhuǎn)角速度r ;
[0012] (4)把直流輪轂電機安裝在磁滯測功機上，使用直流穩(wěn)壓電源對直流輪轂電機供 電，保持對電機的輸入電壓不變，空載時電機轉(zhuǎn)速最高，使用磁滯測功機控制儀對電機逐步 加載，增大勵磁電流，電機的轉(zhuǎn)速逐步下降，直到轉(zhuǎn)速下降到上步求出的角速度r;轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn) 速測試儀輸出當前電機輸出的轉(zhuǎn)矩N、轉(zhuǎn)速r和輸出功率Pfl^;
[0013]
[0014] 此時的輸出功率就是電機的額定功率。
[0015] 最后，還可以在測出的功率點進行電機溫升試驗，若溫升試驗合格，則進一步 確認Pfl5a為電機的實際額定功率。
[0016] 本發(fā)明通過電動自行車車速折算成電機轉(zhuǎn)速，通過轉(zhuǎn)速測定電機實際功率。本發(fā) 明的測試方法適用于輪轂電機，可以有效的解決電動自行車用直流電機"以大標小"虛標 后，無法認定的問題。讓國家電動自行車整車標準中，電機功率不得大于一定功率的規(guī)定， 成為可以考核的指標。
【附圖說明】
[0017] 圖1電機電氣接線及機械連接圖。
[0018]圖2是電機"轉(zhuǎn)速-輸出功率"關系圖。
【具體實施方式】
[0019] 本發(fā)明在不知道一臺電機真實額定功率的情況下，先把直流輪轂電機安裝在相應 的電動自行車整車上運行，測出整車的最高車速，也就是說，電機的額定功率要能夠驅(qū)動一 輛電動自行車（帶一個標準騎行者）正常連續(xù)運行。把車速這個線速度（km/h)的量，通過 物理學公式折算成電機旋轉(zhuǎn)的角速度（r/min)，把這個速度點作為額定負載點的速度值，作 為使用測功機加載的額定點，當電機被加載到這個速度時的對應的輸出功率，作為電機的 額定功率。
[0020] 本發(fā)明的理論依據(jù)是，（1)直流電機在輸入電壓不變的情況下，電機的"轉(zhuǎn)速-輸 出功率"關系是一條直線。直流電機的轉(zhuǎn)速隨負載的增加而下降，轉(zhuǎn)速反應出電機的負載水 平。（2)由于電動自行車屬于非機動車，車速受交通法規(guī)和GB17761電動自行車標準的限 制，不能太快，但企業(yè)設計時，均要求在最高車速時，電動自行車能長時間連續(xù)運行。電動自 行車輪轂電機的設計，要求電機能滿足最高車速的連續(xù)運行，把這個負載點作為電機的額 定工作點來設計。電機在這個額定工作點運行最穩(wěn)定、溫升適宜、最經(jīng)濟。
[0021 ] 本發(fā)明的具體測定方法如下：
[0022] (1)把直流輪轂電機安裝在相應的電動自行車整車上，按照現(xiàn)有標準 GB17761-1999《電動自行車通用技術條件》規(guī)定的方法，測定電動自行車的最高車速V。
[0023] (2)使用長度量具測量直流輪轂電機整個輪轂的外徑（直徑）D。
[0024] (3)設直流輪轂電機旋轉(zhuǎn)的角速度r;
[0025] 根據(jù)物理學公式：輪轂周長L = DX
[0026] 車速 V = LXr
[0027] 求出電機的旋轉(zhuǎn)角速度r。
[0028] (4)按照圖1，把電機安裝在磁滯測功機系統(tǒng)上，接好測試線路。
[0029] 電動機輸入功率：P輸人=U ? I
[0031] U為電壓，I為電流，N為轉(zhuǎn)矩，r為轉(zhuǎn)速（即旋轉(zhuǎn)角速度）。
[0032] (5)使用直流穩(wěn)壓電源對直流輪轂電機供電，保持對電機的輸入電壓不變，空載時 電機轉(zhuǎn)速最高，使用測功機對電機逐步加載，電機的轉(zhuǎn)速逐步下降，直到轉(zhuǎn)速下降到上步求 出的轉(zhuǎn)速r。
[0033](6)從磁滯測功機系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測試儀上讀取此時的輸出功率，該功率就 是電機的額定功率。
[0034] (7)必要的話，可以在該功率點進行電機溫升試驗，溫升合格，可以進一步確認該 點為電機的實際額定功率。
[0035] 下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0036] 測試一臺最常見的銘牌標明功率為350W，電壓為直流48V，轉(zhuǎn)速為350r/min，轉(zhuǎn)矩 為15N.m的電動自行車用直流無刷輪轂電機。具體實施步驟如下：
[0037] (1)把這臺直流無刷輪轂電機安裝在一輛配套的電動自行車上，按照現(xiàn)有標準 GB17761-1999《電動自行車通用技術條件》規(guī)定的方法，測定電動自行車的最高車速V。實 測為 28km/h。
[0038] (2)使用500mm游標卡尺測量整個輪轂的直徑D。實測為405mm。
[0039] (3)計算電動自行車以最高車速V運行時，輪轂電機的角速度r。計算時要注意單 位換算。
[0040] r = V/(DJT)
[0041] = 28km/h/ (405mmX 3. 1415)
[0042] = 28000/(0. 405X3. 1415X60)
[0043] = 366r/min
[0044] (4)從整車上拆下這臺直流無刷輪轂電機。由于電動自行車用直流無刷輪轂電機 為外轉(zhuǎn)子電機，安裝在磁滯測功機上時，需要通過一個過渡裝置，把電機外殼的轉(zhuǎn)動，連接 到磁滯測功機的軸上。
[0045] 與測功機系統(tǒng)的電氣接線及機械連接如圖1所示，輸入部分由直流穩(wěn)壓電源連接 直流單相電參數(shù)表，再連接被測電機（實際連接電機控制器）輸出部分，磁滯測功機內(nèi)部的 轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速直接通過信號線連接到轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測試儀。此套設備為現(xiàn)有的標準測試設備。
[0046] (5)在保持直流電壓48V不變的情況下，使用磁滯測功機控制儀對電機進行加載， 增大磁滯測功機控制儀的勵磁電流，觀察轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測試儀上的顯示的電機轉(zhuǎn)速，當下降到r =366r/min時，說明現(xiàn)在用磁滯測功機加載給電機的負載與電機驅(qū)動整車以速度V(28km/ h)的負載一致，現(xiàn)在電機所輸出的轉(zhuǎn)矩N、轉(zhuǎn)速r均可讀出，分別為18. 5N. m，366r/min。
[0047]
[0048] 由此方法，可以測定電機的實際額定功率為709W。
[0049] (6)最后進行溫升驗證。使用該磁滯測功機，對電機加載到709W，運行1小時后， 電機表面溫度不再升高，再運行1小時，電機表面溫度還是不再升高，說明達到熱平衡，進 一步證明了電機的實際額定功率應該定為709W。
【主權項】
1. 使用最高車速測定電動自行車用直流輪轂電機實際功率的方法，其特征是，包括以 下步驟： (1) 把直流輪轂電機安裝在相應的電動自行車整車上，按照國家標準規(guī)定的方法測定 電動自行車的最高車速V ; (2) 使用長度量具測量直流輪轂電機整個輪轂的外徑D ; (3) 根據(jù)公式：輪轂周長L = DX π 車速V = LXr 求出直流輪轂電機的旋轉(zhuǎn)角速度r ; (4) 把直流輪轂電機安裝在磁滯測功機上，使用直流穩(wěn)壓電源對直流輪轂電機供電，保 持對電機的輸入電壓不變，空載時電機轉(zhuǎn)速最高，使用磁滯測功機控制儀對電機逐步加載， 增大勵磁電流，電機的轉(zhuǎn)速逐步下降，直到轉(zhuǎn)速下降到上步求出的角速度r ;轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測試 儀輸出當前電機輸出的轉(zhuǎn)矩N、轉(zhuǎn)速r和輸出功率;此時的輸出功率就是電機的額定功率。2. 如權利要求1所述使用最高車速測定電動自行車用直流輪轂電機實際功率的方法， 其特征是，在測出的功率點Pita進行電機溫升試驗，若溫升試驗合格，則確認P ita為電機的 實際額定功率。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種使用最高車速測定電動自行車用直流輪轂電機實際功率的方法。本發(fā)明在不被告知電機功率的情況下，根據(jù)電機驅(qū)動的電動自行車的車速及輪轂電機的直徑，換算出電機的轉(zhuǎn)速，由于直流電機的轉(zhuǎn)速與負載存在線性關系，再使用磁滯測功機加載到這一轉(zhuǎn)速，測定此轉(zhuǎn)速下的電機功率，作為電機的實際功率。本發(fā)明的測試方法適用于輪轂電機，可以有效的解決電動自行車用直流電機“以大標小”虛標后，無法認定的問題。讓國家電動自行車整車標準中，電機功率不得大于一定功率的規(guī)定，成為可以考核的指標。
【IPC分類】G01R31/34
【公開號】CN105068002
【申請?zhí)枴緾N201510512019
【發(fā)明人】薛宇
【申請人】無錫市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心
【公開日】2015年11月18日
【申請日】2015年8月19日