帶載測量電動自行車蓄電池標稱電壓的方法探索

摘 要：本文針對現行檢測電動自行車蓄電池標稱電壓方法的局限性和不足，探索建立用帶載測量法對蓄電池的放電截止電壓進行測量，依據測量所得電壓判定蓄電池標稱電壓的一種簡單可行、安全準確的測量方法，以期提高測量電動自行車標稱電壓的準確性和安全性。

關鍵詞：司法鑒定，測量方法，電動自行車，標稱電壓

DOI編碼：10.3969/j.issn.1002-5944.2024.24.030

在快節奏的城市生活中，標稱電壓48 V的電動自行車的續航能力和速度已經不能滿足長續航和快速行駛的需求。GB 17761—2018《電動自行車安全技術規范》[1]，4.1規定“電動自行車蓄電池標稱電壓小于或等于48 V”。因此，在當前不允許使用標稱電壓高于48 V的電動自行車時，會出現標稱電壓48 V，但實際電壓遠高于48 V的蓄電池虛標電壓的情形。在涉及電動自行車的交通事故案件處理中，安全準確地測量電動自行車蓄電池的標稱電壓成為判定事故性質的關鍵。目前通用的電動自行車蓄電池的標稱電壓測量方法存在諸多不足與危險，作者通過試驗，總結出準確識別電動自行車蓄電池標稱電壓的安全測量方法，稱為帶載測量蓄電池。帶載測量蓄電池電壓的測量原理是指在測量空載電壓時，給蓄電池接上負載，此時萬用表所測量出來的電壓就是蓄電池的帶載電壓。在蓄電池有效期內，可以采用帶載測試其放電截止電壓的方法來判定蓄電池的標稱電壓。

本研究對市售的電動自行車電池組電壓進行匯總，常用于組成電池組的電池單體有磷酸鐵鋰離子電池[2]、三元聚合物鋰離子電池、鉛酸蓄電池三種。參數如表1～表3所示。

1 帶載測量蓄電池電壓實驗材料和設備

1.1 實驗材料

電動自行車電池組：NTCCA 48V20AH（五羊牌）；電池組取電線。

1.2 實驗設備

可編程的電子負載：ARRAY 3711A；帶記錄功能的直流電壓表：UNI-T UT181A。

1.3 設備用途

可編程的電子負載：用于充當蓄電池的負載對蓄電池進行放電。對蓄電池放電相當于給蓄電池接上負載，消耗蓄電池的電量，模擬蓄電池在電動自行車行駛時的狀態。放電電流可以根據實際需求設置（設置方法附后），從而逼實地模擬電動車行駛的狀況。

設置方法：參數設置與配置選擇適當的工作模式，可編程電子負載通常支持多種工作模式，如恒流（CC）、恒壓（CV）、恒功率（CP）等。根據測試需求選擇合適的模式，并通過設備的控制面板或軟件界面進行設置。詳細參數配置：在選定工作模式后，進一步設置具體的參數，如電流、電壓的具體數值，響應時間，保護閾值等。高精度的參數設置可以確保測試過程的科學性和有效性。

具有記錄功能的直流電壓表：用于記錄蓄電池在放電過程中的實時電壓，并在放電結束后自動生成放電電壓相對于時間的曲線圖，還能連接電腦記錄實時數據并繪制蓄電池放電壓的曲線圖，能夠在測量過程中捕捉蓄電池放電終止電壓。本測量方法可以實現無人化操作。

1.4 操作方法

（1）儀器配置如圖1所示。

（2）把電子負載的輸入端按照正負極接到蓄電池的輸出端，打開電子負載，設定好負載電流，可以開始放電。具體連接見圖2。

（3）打開直流電壓表的記錄功能，實時記錄放電電壓。如圖3所示。

（4）在放電過程中觀察記錄，當放電電流小至0安培時，表明蓄電池的BMU采取了保護動作，蓄電池的電壓達到下限保護值，根據這個電壓能夠判斷蓄電池的標稱電壓（參考表4放電截止電壓）。萬用表記錄的放電截止時電壓曲線圖如圖4所示。

根據放電截止電壓數值（見表4）可以判斷蓄電池的標稱電壓。

2 與現行電動自行車蓄電池標稱電壓測量方法的比較

2.1 拆開蓄電池外殼，以蓄電池中電池單體串聯的個數判定標稱電壓

此方法最為直觀準確，能夠真實反映出蓄電池標稱電壓[3]。該方法主要是根據電池單體的物理連接方式，查明蓄電池是由多少個電池單體串聯而成，再根據電池單體的個數計算和判定蓄電池的標稱電壓。這種方法適用性強，對新舊好壞各種狀態下的蓄電池都可適用。但拆卸蓄電池存在危險，常適用于開路電壓為2.5 V以下的蓄電池，以及蓄電池已損壞的情況下檢測標稱電壓。電動自行車的額定電壓為48 V，遠高于2.5 V，因此限制了此方法的應用。

2.2 借助蓄電池保護板電路及元器件參數判定標稱電壓

該方法需要由具備專業電子知識的工程師操作方能得出準確的判斷，不能滿足大量的電動車蓄電池標稱電壓檢測的需求，雖然該方法基本不存在風險，但可操作性較低。

2.3 讀取蓄電池配套的充電器數值判定標稱電壓

該方法通過讀取電動自行車所隨車配置的充電器參數，間接判斷電動自行車電池組的標稱電壓。由于被檢車輛通常不會隨車攜帶充電器，車主也有可能不愿提供充電器，因此，該方法的可操作性相對較低。

2.4 依據電動自行車電機驅動器的參數判定標稱電壓

依據電動自行車的電機驅動器參數，間接判斷蓄電池的標稱電壓也是一種方法。由于現行大部分電動自行車的電機驅動器都是兼容多種不同的工作電壓，因此，依據電機驅動器的參數很難準確判定蓄電池的標稱電壓。

2.5 依據蓄電池銘牌、標識上注明的電壓值判定標稱電壓

這是鑒定機構人員時常使用的方法。該方法操作簡單，以被檢車輛蓄電池銘牌或者產品標識上所注明的電壓值作為依據進行標稱電壓的判斷，該方法適用的前提是蓄電池銘牌、標識真實無誤，如遇到蓄電池銘牌更換，特別是為滿足電動自行車用戶改裝提速的要求，對已獲準上牌的電動自行車蓄電池進行擴容改造，但是銘牌仍然顯示原標稱電壓48V，出現誤判蓄電池標稱電壓的錯誤。

2.6 直流電壓表測量法

鑒定機構人員常使用直流電壓表直接測量蓄電池輸出端的電壓，所測得的電壓是蓄電池的空載電壓，由于不同種類蓄電池的標稱電壓在某些電壓段是重合的（見表1～表3），存在誤判的可能。

由于電動自行車的蓄電池是由電池單體通過串并聯同時配合電池保護板（DMU）組成，串聯目的是達到設計的標稱電壓，并聯的目的是達到設計的標稱容量。不同電池單體組成的蓄電池，如標稱電壓為60 V的蓄電池與標稱電壓為48 V的蓄電池的電壓參數可有部分重疊，因此只測量蓄電池的開路電壓，無法準確判定蓄電池的標稱電壓。因此，直流電壓表測量標稱電壓存在一定的不準確性。

3 結 論

綜上所述，以電動自行車蓄電池標稱電壓作為衡量電動自行車是否具有合法性的一個重要判定依據，應當使用嚴謹科學安全的測量方法。在比較各種測量方法的適用性和存在不足的基礎上，結合本文實驗方法研究表明，帶載測量蓄電池電壓方法是依據電子測量技術理論，結合實際鑒定檢驗工作電動自行車所遇到的新情況，探索出的一種簡單可行，安全準確的測量方法，為電動自行車的鑒定檢驗工作提供新的工具。

參考文獻

[1]電動自行車安全技術規范：GB 17761—2018[S].北京：中國標準出版社，2018.

[2]楊東平，陳昱，于洪峰.電動自行車用鋰離子蓄電池技術要求及檢測規范[J].質量與認證，2020（4）：63-65.

[3]于小芳.電動自行車用鋰離子蓄電池質量安全現狀分析[J].質量與標準化，2022（10）：42-44.

作者簡介

吳佳，本科，刑事技術工程師，研究方向為文件檢驗和痕跡檢驗。

（責任編輯：張瑞洋）