周汝派，余晓斌

（1.工业和信息化部电子第五研究所，广州 510000；2.智能产品质量评价与可靠性保障技术工业和信息化部重点实验室，广州 510000）

0 引言

电动平衡车作为近几年一种新兴行驶工具，越来越多的人开始选择这种出行方式，大多数人在选车、购车时都会格外的关注车子的续航能力和产品质量，其中超强续航甚至成了一部分人购车的标配。

关于电动平衡车的续航能力，目前国内有整车标准GB/T 34667-2017《电动平衡车通用技术条件》[1]和GB/T 34668-2017《电动平衡车安全要求及测试方法》[2]，对电动平衡车零部件有电池标准SJ/T 11685-2017《平衡车用锂离子电池和电池组规范》[3]。

图2 硬件测试环境Fig.2 Hardware test environment

GB/T 34668-2017是对电动平衡车的安全和环境可靠性的试验方法要求的标准，并没有对续航能力描述；SJ/T 11685-2017虽有对电动平衡车的充放电方法有详细的试验方法描述，但里面提到的“模拟工况循环寿命”没有考虑电动平衡车的实际使用环境因素，仅是单独对电池规定通用的寿命试验。GB/T 34667-2017有对电动平衡车的“额定续行里程”定义：在室温下，驾驶者驾驶充满电的电动平衡车，在试验道路上以制造商规定的最高车速的60%匀速行驶；当电量低，无法满足该速度时，以其能达到的最高车速继续行驶，直到该平衡车低电量无法继续行驶为止的累计行驶里程。同时GB/T 34667-2017对试验条件和环境做了详细的规定：在平整且有良好附着系数的路面上进行，路况的纵向坡度不允许超过0.5%，横向坡度不允许超过3%，试验平均风速不大于3m/s，瞬时风速不大于5m/s。总的来说，GB/T 34667-2017对电动平衡车的续航能力测试场地较为严格，实现起来也有一定难度，而对电动平衡车用的电池测试续航能力则较为容易实现，只要电池放电的工况是整车的实际工况，则电池的续航能力就能接近评估整车的续航能力。本文基于GB/T 34668-2017标准，结合电动平衡车的实际工况，对电动平衡车用的锂电池进行放电研究及数据分析，实现对电动平衡车续航能力的测试。

表1 电动平衡车的性能参数Table 1 Performance parameters of electric balancing vehicle

表2 实测匀速和爬坡状态下的功率Table 2 Power measured at uniform and climbing states

表3 1#～3#样机在不同速度时的两阶段续航时间Table 3 Two-stage life of the 1#～3# prototype at different speeds

表4 4#～6#样机在不同速度时的两阶段续航时间Table 4 Two-stage life of the 4#～6# prototype at different speeds

1 测试方案

本次在市场上购买某品牌3台大功率和3台小功率的电动平衡车，如图1所示。电动平衡车使用的动力电池是锂离子电池，整车和电池的性能参数见表1。

测试方案分两步进行：①常温下，配重至75kg的驾驶人以6km/h，15km/h，25km/h的匀速状态在平直的较新铺装路面和以最大速度在爬坡度为15°左右的斜坡上爬坡行驶，通过手机的APP分别实时读取电动平衡车瞬时的电池功率值，为消除误差，可多次测试并取平均值；②将第1步测得的匀速状态与爬坡状态的功率进行一定比例的组合以此模拟实际工况，然后拆下平衡车中的电池，充满电，在温箱25℃下按照实际工况进行恒功率放电。

2 测试的实现及分析

本次搭建图2的硬件测试环境：

根据测试方案的第1步，常温下，分别对6个样品测试其匀速和爬坡时的电池功率，由于样品个体差异，不同样品、不同速度所测得的电池功率都不同。因此，多次正反方向测试并取平均值来排除实际风速和横、纵向坡度的影响。6个样品3种速度，共构成18种不同测试工况，测试数据见表2。

根据GB/T34667-2017给出的“额定续航里程”定义，易知标准是分两个阶段行驶，第1阶段是匀速行驶；第2阶段是电量低时以能达到最高的速度行驶直至无法再行驶为止。因此，可将电池进行两阶段的恒功率放电，第1阶段使用100s循环的恒功率放电至截止电压，第2阶段继续以匀速时电池功率放电（此匀速时电池功率同第1阶段），再至截止电压。

在第1阶段的电池放电中，其中前95s是将表2测得的匀速时电池功率值取平均值，后5s的放电因考虑到电动平衡车大多数是在城市道路使用，难免会在行驶过程中遇到路面颠簸或微小坡度等情况，可用短时间的大功率输出来模拟此种情况。因此，后5s使用整车允许的最大输出功率进行放电，而整车允许的最大输出功率由GB/T34667-2017的附录A中关系可得，即取电机最大输出功率与电池组最大输出功率的最小值。

电池两阶段放电的测试数据见表3和表4。

从表3和表4的数据来看，电池的续航时间主要是集中在第1阶段的电池放电时间，第2阶段的续航时间均较短，这也对应了GB/T 34667-2017的“额定续航里程”主要体现在第1阶段，第2阶段的续航里程较短。GB/T 34667-2017评估续航里程的车速是最高速度的60%，对应表3和表4的15km/h，则使用15km/h对应的电池两阶段续航时间之和可用来接近估计整车的续航时间，而当被测样品数足够多时，根据概率论统计相关理论，在同一速度下的电池续航时间将趋于一定值，此定值则可用来评估整车的续航时间。

3 总结

在实际生活中，不同驾驶者的驾驶习惯也会影响电动平衡车的续航能力，例如：频繁地刹车，导致动能将直接转化为热能释放掉，使得电量损耗较大，进而影响续航里程[4]。因此，实际的试验环境因素对电动平衡车的续航能力的影响不能忽视。GB/T34667-2017对电动平衡车续航能力只提供了一个测试框架，定义的“额定续行里程”仅作为一种参考，本文通过电池放电方式来实现GB/T34667-2017对电动平衡车的额定续航里程测试方法，并在电池放电过程中考虑整车的实际工况，是一种接近整车测试结果且易实现的方法，这为产品检测人员提供了一定的理论和工程指导。