兩輪與三輪電動車參數檢測與屬性判定探究

張志勇，潘少猷，馮浩，李平飛

（1.司法部司法鑒定科學技術研究所上海市司法鑒定專業技術服務平臺，上海200063；2.西華大學，四川成都610039）

兩輪與三輪電動車參數檢測與屬性判定探究

張志勇1，潘少猷1，馮浩1，李平飛2

（1.司法部司法鑒定科學技術研究所上海市司法鑒定專業技術服務平臺，上海200063；2.西華大學，四川成都610039）

電動車目前作為一種廣泛應用的短途交通工具，具有便捷性、經濟性以及速度優勢，其數量龐大、種類繁多。同時，電動車事故率有增無減，事發后車輛定性難的問題突出。究其原因，除了管理上的問題，還存在如何通過現有法規標準從技術上去檢測判別電動車的機非屬性問題。通過分析現有法規標準入手，提煉關鍵的特征性技術要素，從特征性參數的檢測原理及檢測方法上進行深入的探討，并提出方案，形成電動車屬性的技術評判流程，推動檢測方法設備化，為電動車的屬性認定提供技術幫助。

電動車；電動車結構；電動車參數；電動車檢測；車輛屬性

由于我國道路交通環境的特殊性，在道路交通參與者中，存在著數量龐大的電動兩輪車、電動三輪車以及各種小型改裝電動車輛，這些種類繁多的各型電動小型車輛在交通事故中的事故貢獻率居高不下。受全國人大常委會委托，江蘇省人大常委會于2016年開展道路交通安全法執法檢查，全省約有3 000萬輛電動自行車上路行駛，近70%的交通事故與電動自行車有關[1]。無獨有偶，鄭州市有200多萬輛電動自行車，鄭州市平均每天發生的電動自行車交通事故多達130起，據中原區法院統計，由電動自行車引發的交通事故案件，每年都審理近百起，已占全部交通事故案件的80%。而判決的“電動車事故案件中”，有多半是電動車車主要擔責[2]。此外，涉電動車交通事故傷亡率高，上述地域的數據并非特例，而是全國范圍內的普遍情況。

1 現實意義

電動車在方便人們出行的同時，速度快、重量大、種類繁多的兩輪、三輪電動小型車輛也成了交通安全的一大隱患。對于當前小型電動車廣泛參與道路交通活動的現狀，對其交通活動進行分析，凡是與此類電動小型車輛有關的交通事故案件具有以下幾個典型特點：（1）零違法成本，違法違規情況多發；（2）速度過快、無防護造成事故傷亡較重；（3）在售電動自行車幾乎全部“超標”，車輛屬性的定性難；（4）事故多涉及老人和兒童；（5）無保險，責任人賠償能力差，受害人合法權益難保障。

根據我國道路交通安全法相關規定，在交通事故中交通肇事方的違法過錯行為及其所駕駛車輛的機非屬性均對事故最終的責任認定及案件后續所涉及到的刑事、民事問題具有直接關系。然而，道路上行駛的各種所謂的“電動自行車”，大部分未進行監管注冊登記，屬于無牌無證、無保險，大部分駕駛人也不具備相應駕駛資格，甚至也不了解交通規則，這些完全脫離監管的車輛一旦發生事故，將會給自己和他人帶來極大危險。由于責任、賠償能力有限，有的電動兩輪車肇事后逃逸，致使事故調查處理難度增大。因此，涉及電動車交通事故案件中，往往案件責任爭議的焦點集中在涉案電動車的機非判定上。

鑒于此，急需對各種小型電動車的車輛屬性進行判定，只有明確車輛的屬性，才能從交通管理、事故責任判定、保險理賠、案件訴訟判決等環節上逐漸規范化處理，有效的改善我國的道路交通環境，減少民眾的生命財產損失。

2 電動車屬性判定

2.1 電動車屬性判定依據

為了更好的管理這種或介于自行車和摩托車間、或無法歸類的“可快跑可慢走”的車輛，相關行業標準或法律法規，從車輛的技術參數、性能指標到通行規則、使用限制，都有嚴格的要求。

我國《中華人民共和國道路交通安全法》在第一百一十九條中對“車輛”、“機動車”、“非機動車”等用語的含義做了相關說明，“車輛”是指機動車和非機動車；“機動車”是指以動力裝置驅動或者牽引，上道路行駛的供人員乘用或者用于運送物品以及進行工程專項作業的輪式車輛；“非機動車”是指以人力或者畜力驅動，上道路行駛的交通工具，以及雖有動力裝置驅動但設計最高時速、空車質量、外形尺寸符合有關國家標準的殘疾人機動輪椅車、電動自行車等交通工具[3]。

國家標準GB17761-1999《電動自行車通用技術條件》中對電動自行車的定義：以蓄電池作為輔助能源，具有兩個車輪，能實現人力騎行、電動或電助動功能的特種自行車[4]。該標準對電動自行車規定了：最高車速、整車質量（重量）、腳踏行駛能力、續行里程、最大騎行噪聲、百公里電耗、電動機功率、制動性能及制動斷電裝置等方面的技術要求。

國家標準GB7258-2012《機動車運行安全技術條件》中對機動車的定義：由動力裝置驅動或牽引，上道路行駛的供人員乘用或用于運送物品以及進行工程專項作業的輪式車輛，包括汽車及汽車列車、摩托車、拖拉機運輸機組、輪式專用機械車、掛車。對普通摩托車的定義：無論采用何種驅動方式，其最大設計車速大于50 km/h，或如使用內燃機，其排量大于50 mL，或如使用電驅動，其電動機最大輸出功率總和大于4 kW的摩托車，包括兩輪普通摩托車、邊三輪摩托車和正三輪摩托車。對輕便摩托車的定義：無論采用何種驅動方式，其最大設計車速不大于50 km/h的摩托車，且：如使用內燃機，其排量不大于50 mL；如使用電驅動，其電動機最大輸出功率總和不大于4 kW[5]。

該國家標準對采用電驅動方式的普通摩托車及輕便摩托車在最大設計車速及電動機輸出功率方面進行了規定。

2.2 存在的問題

由于公安交通管理部門通常不具備技術條件，不能對涉案電動車輛的機非屬性進行直接判定，需要委托專業的司法鑒定機構，對車輛的相關參數、性能指標進行檢測，并依據相關的技術標準對涉案車輛的機非屬性出具鑒定意見書。這些相關的技術標準主要有GB17761-1999《電動自行車通用技術條件》、GB7258-2012《機動車運行安全技術條件》、GA802-2014《機動車類型術語和定義》[8]及GB/T12996-2012《電動輪椅車》。然而，雖然技術標準存在，但目前在國內司法鑒定行業，尚未就如何依據技術標準對涉案電動小型車輛的相關技術參數及性能指標形成系統的檢測方法。

3 電動車的結構、參數及檢測

3.1 電動車的結構

道路上的兩輪、三輪電動車形式各種各樣，帶車廂的、不帶車廂的，供人乘用的、用于運送貨物的等，這些不同種類的車輛從結構上來說，都是在傳統普通自行車基礎上，通過或加強、或改裝、或改變車架，安裝了“四大件”（電池、控制器系統、電機、充電器），變成機電一體化的個人交通工具。由電池提供能源，通過控制器供給電機電能，電機把電能轉換為機械動能，驅動電動車行駛。控制器系統是電動車的大腦，全面檢測各組件狀態，根據騎行者的操作指令，準確控制電機的起動、加速、減速。嚴格保護電池電機不受大電流沖擊，延長電池及電機的壽命，同時保持控制器自身正常工作。

根據國家標準GB17761-1999《電動自行車通用技術條件》中對電動自行車的定義，電動自行車的基本構成如圖1所示。

圖1 電動自行車的基本構成[6]

3.2 參數的檢測原理

根據采用電驅動方式的兩輪或三輪車輛的運行特性，結合目前GB17761-1999《電動自行車通用技術條件》與GB7258-2012《機動車運行安全技術條件》的相關技術要求分析，明確電驅動車輛的最高車速、整車質量（重量）、電動機功率、蓄電池的標稱電壓及是否具有腳踏行駛能力幾項電動自行車標志性參數，就可以對電驅動車輛的屬性問題進行判斷。

3.2.1 最高車速

道路上的兩輪或三輪電動車大部分采用一體化輪轂電機，結構簡單、緊湊，不存在變速、傳動系統。因此，其驅動電機的轉速即為驅動輪的轉速，由此可知，理論上車輛能達到的最高車速應與電機的工作電壓、工作電流、輸出功率及車輪滾動半徑有關。實際電動車上通常安裝有控制器，用來控制蓄電池的輸出電流、電壓，進而達到控制電機轉速與功率，即達到控制整車速度的目的，其主要功能有無極調速、剎車斷電、限流保護、欠壓保護、限速、時速顯示及助力等功能。

當電動車以車速ν行駛，則有：

式中

r——車輪半徑（實際行駛中應為滾動半徑）；

T——周期（與頻率f有關，f=1/T）；

n——轉速（單位為r/s）。

車輪的角速度ω，有：

該式計算單位為rad/s。

行駛線速度ν與車輪角速度ω的關系：車輪做半徑為r的勻速圓周運動，在時間t內通過的弧長為s，半徑轉過的角度為θ，則：

即ν=ωr。

由上述關系，對車輛進行速度檢測，可通過對車輛的角速度ω、轉速n參數進行檢測，進而得知車輛速度。

3.2.2 整車質量

電動車的整車質量也是其重要的特性參數之一，考慮到大多數情況檢測條件及環境的影響，可采用普通臺秤根據杠桿原理對電動車的整車質量進行檢測，其原理如圖2。

圖2 電動自行車杠桿原理稱重示意圖

將電動自行車看成簡化杠桿，質量為m，軸距為L，后輪抬起角度為a，通過前、后軸心的力分別為F1、F2，則有：

同理，抬起前輪，則有：

整理上述兩式有：

由上述關系式，可在平坦地面上通過對車輛的前后輪分別進行稱重求和，測得車輛質量。

3.2.3 電動機功率

由蓄電池提供能源，通過控制器供給電機電能，電動機將電動車電池的化學能轉化為機械能，由轉動能轉化為機械牽引力，電機的工作電壓與工作電流成反比，電機的功率與爬坡能力成正比。

電動機的功率分兩種，一種是電動機在運行時實際消耗的總功率，包括輸出轉矩、電磁損耗、銅損、氣隙損失、摩擦損失以及上述原因表現的發熱等。另一種是輸出功率，其與電動機最大消耗功率的比值稱為電動機的效率η[7]。在GB17761-1999《電動自行車通用技術條件》中的電動機功率是指輸出功率。

在電動車的運行中，電動機的功率P：

式中

F——負載總重力；

ν——電動車運動速度；

μ——電動車與道路間的摩擦系數（根據路面狀況確定）；

η——電動機效率，一般在0.7～0.9之間。

在坡道上，PP=（Fsina+μFcosa）ν/η），式中a為道路的坡度。

由功率、轉矩和轉速的關系：

式中

P——功率（W）；

T——轉矩（N·m）；

n——轉速（r/min）。

由上述關系，可通過對車輛電動機轉矩T、轉速n參數進行檢測，進而計算得電動機輸出功率。

3.2.4 蓄電池的標稱電壓

蓄電池的標稱電壓通常指的表示或識別一種蓄電池的電壓近似值，也稱為額定電壓，是電池在常溫下的典型工作電壓，可用來鑒別電池類型。蓄電池作為電動車的動力源，通常蓄電池的額定電壓與電機的額定電壓采取一致，其電壓決定整車的工作電壓，其容量與整車的續行里程成正比。由電動車用電機特性來說，額定電壓取的高一點，損耗會小一點，電機效率會高一點。

由此，實際檢測過程中，可以直接測量蓄電池的端頭電壓，也可以對其實際工作電壓進行測量。

4 電動車相關參數的檢測方法

目前，雖有明確電動自行車及其相關技術參數條件的標準，標準對電動自行車的最高車速km/h、整車質量（重量）kg、電動機（輸出）功率W或kW、蓄電池的標稱電壓V及制動距離m等作出嚴格規定，而一般辦案人員及消費者對上述標準不了解，對于電動車滿足何種結構、參數條件下屬于電動自行車缺乏認識，即使知道存在這樣的技術標準，但卻缺少有效的手段或方法對標準中要求技術參數對車輛進行評測。

對此，在對各種電動小型車輛結構歸類的基礎上，本文提出采用小型滾筒檢測臺架解決方案，通過將電動車輛的電機驅動輪放置于摩擦滾筒上，將電動車輛在路面上的直線行駛轉化為滾筒的轉動，主動測試滾筒通過伺服電機驅動，由控制裝置對滾筒施加實時作用力，模擬電動車輛在路面行駛時的加速、制動等行駛狀態，從而保證本試驗臺上的測試環境與路面行駛時盡量一致，即檢測數據要反映真實使用情況，以檢測電動車輛電動機的真實功率、制動力、能達到的最大車速，另在滾筒臺架上設置壓力傳感器，對電動車輛的實際軸重進行檢測，已達到質量（重量）檢測的目的。整個檢測過程中，由控制裝置對滾筒試驗臺進行實時控制如圖3所示。

圖3 小型滾筒臺架方案簡圖

速度檢測試驗時，要求將電動車輛驅動輪（一般為后輪）置于滾筒之間，將其前輪及車身固定夾緊，接通車輛啟動電源，將其加速轉把逐漸轉至最大位置，待電動車車速穩定后，通過安裝在滾筒上的轉速傳感器測得滾筒轉速，即可換算得到電動車的最高車速，同時，也可測得電動車輛從某一轉速到另一轉速的加速時間和行駛里程。對帶有車速表的電動車輛，對其車速表進行校核時，將其前輪放置于滾筒之間，夾緊后輪及車身，通過滾筒電機帶動滾筒及前輪旋轉，當車速表指示值穩定到某一值時，與安裝在滾筒上的轉速傳感器所示的實際速度值進行對比，從而對其車速表進行是否合格判定。

軸重質量檢測時，兩滾筒間電動舉升裝置升起，車輪與滾筒脫離接觸，并位于舉升裝置上，車輪軸重力完全由舉升裝置承載，此時，位于舉升裝置下安裝的壓力傳感器將軸重值檢測出來。制動力檢測時，將電動車輛待測車輪放置于滾筒（檢測滾筒表面采用當量附著系數不小于0.75的粗糙表面）之間，電動舉升裝置落下，固定車輛不動，滾筒電機驅動滾筒帶動被測車輪旋轉，駕駛員在電動車上模擬道路制動，以最大制動力使被測車輪處于制動狀態。此時檢測滾筒給被測車輪一個驅動力，由力的相互作用原理，被測車輪也給檢測滾筒一個反作用力，系統通過檢測被測車輪施加到力傳感器上的作用力，可換算出被測車輪的制動力。

電動機（輸出）功率檢測時，電動車輛驅動輪放置于兩滾筒之間，將其前輪及車身固定夾緊，接通車輛啟動電源，緩慢將其加速轉把逐漸轉至最大位置，同時，通過控制系統控制檢測滾筒測功電機隨之反向旋轉，對車輛驅動輪電機施加負載，待電動車車速穩定后，通過測功電機傳感器數據換算，獲得車輛驅動電機的最大（輸出）功率。

另在設計加工等工藝完善時，根據電力測功滾筒電機儲能特性，在臺架輕量化滿足車載的條件下，可在檢測臺架上設計蓄電池儲能系統，為車載設備提供電能。

5 參數與屬性評判

通過對被檢測電動車的關鍵參數進行檢測，依據GB17761-1999《電動自行車通用技術條件》要求，對其進行評判，若車輛結構及關鍵參數技術要求均符合標準，則被檢測的電動車為電動自行車，屬于非機動車輛。若車輛結構符合標準，參數不符合標準，則屬超標電動自行車。若車輛結構、參數均不符合標準，則依據GB7258-2012《機動車運行安全技術條件》GB/T12996-2012《電動輪椅車》判斷，屬機動車中的普通摩托車或輕便摩托車、或者屬電動輪椅（代步）車。電動車屬性評判流程如圖4所示。

圖4 電動車屬性評判流程圖

6 結語

通過本文研究，依據現有法規標準提出了基于參數檢測的電動車屬性評判流程，并給出了小型滾筒檢測臺架多參數綜合性解決方案，摒棄了以往對電動車屬性評判的主觀成分，實現了電動車屬性評判的具體化，參數化，可操作化。另外，通過本文提出的檢測方法，可具體細化為電動車參數綜合臺架檢測系統的理論體系，進而推動設備化，最終解決行業內針對電動車相關參數，無法直接檢測，或缺乏專門檢測設備可用的現狀。

[1] 北京市第二中級人民法院.電動車交通事故傷亡率超80% [EB/OL].（2016-08-05）[2017-01-20].http://news.jstv.com/a/ 20160805/123632.shtml.

[2] 魯燕.電動車事故案件已占交通事故案件80%[J/OL].（2012-02-14）[2017-01-18].http://zzwb.zynews.cn/html/2012-02/14/ content_345464.htm.

[3] 中國人民共和國道路交通安全法[Z].北京：中國法制出版社，2017.

[4] GB 17761-1999，電動自行車通用技術條件[S].北京:中國標準出版社，1999.

[5] GB 7258-2012，機動車運行安全技術條件[S].北京:中國標準出版社，2012.

[6] 電動自行車實用技術[S].北京：人民郵電出版社，2008.

[7] 崔萬安.電動自行車[M].北京：機械工業出版社，2002:31-32.

[8] GA802-2014，機動車類型術語和定義[S].北京：中國標準出版社，2014.

（本文編輯：李麗莉）

U491.3

B

10.3969/j.issn.1671-2072.2017.05.016

1671-2072-（2017）05-0088-05

2017-01-22

中央科研院所公益專項資金項目（GY2017G-7）；國家自然科學基金面上項目（81571851）；國家重點研發計劃項目（2016YFC0800702）；上海市司法鑒定專業技術服務平臺資助項目（16DZ2290900）

張志勇（1985—），男，工程師，主要從事道路交通事故技術鑒定研究及汽車被動安全性研究。E-mail:zzy.com. cn@163.com。

馮浩（1982—），男，高級工程師，主要從事道路交通安全及事故技術鑒定研究。E-mail:fengh@ssfjd.cn。