两轮与三轮电动车参数检测与属性判定探究
由于我国道路交通环境的特殊性，在道路交通参与者中，存在着数量庞大的电动两轮车、电动三轮车以及各种小型改装电动车辆，这些种类繁多的各型电动小型车辆在交通事故中的事故贡献率居高不下。受全国人大常委会委托，江苏省人大常委会于2016年开展道路交通安全法执法检查，全省约有3000万辆电动自行车上路行驶，近70%的交通事故与电动自行车有关。无独有偶，郑州市有200多万辆电动自行车，郑州市平均每天发生的电动自行车交通事故多达130起，据中原区法院统计，由电动自行车引发的交通事故案件，每年都审理近百起，已占全部交通事故案件的80%。而判决的电动车事故案件中，有多半是电动车车主要担责闷。此外，涉电动车交通事故伤亡率高，上述地域的数据并非特例，而是全国范围内的普遍情况。
1 现实意义。
电动车在方便人们出行的同时，速度快、重量大、种类繁多的两轮、三轮电动小型车辆也成了交通安全的一大隐患。对于当前小型电动车广泛参与道路交通活动的现状，对其交通活动进行分析，凡是与此类电动小型车辆有关的交通事故案件具有以下几个典型特点：(1)零违法成本，违法违规情况多发；(2)速度过快、无防护造成事故伤亡较重；(3)在售电动自行车几乎全部超标，车辆属性的定性难；(4)事故多涉及老人和儿童；(5)无保险，责任人赔偿能力差，受害人合法权益难保障。
根据我国道路交通安全法相关规定，在交通事故中交通肇事方的违法过错行为及其所驾驶车辆的机非属性均对事故最终的责任认定及案件后续所涉及到的刑事、民事问题具有直接关系。然而，道路上行驶的各种所谓的电动自行车，大部分未进行监管注册登记，属于无牌无证、无保险，大部分驾驶人也不具备相应驾驶资格，甚至也不了解交通规则，这些完全脱离监管的车辆一旦发生事故，将会给自己和他人带来极大危险。由于责任、赔偿能力有限，有的电动两轮车肇事后逃逸，致使事故调查处理难度增大。因此，涉及电动车交通事故案件中，往往案件责任争议的焦点集中在涉案电动车的机非判定上。
鉴于此，急需对各种小型电动车的车辆属性进行判定，只有明确车辆的属性，才能从交通管理、事故责任判定、保险理赔、案件诉讼判决等环节上逐渐规范化处理，有效的改善我国的道路交通环境，减少民众的生命财产损失。
2 电动车属性判定。
2.1 电动车属性判定依据。
为了更好的管理这种或介于自行车和摩托车间、或无法归类的可快跑可慢走的车辆，相关行业标准或法律法规，从车辆的技术参数、性能指标到通行规则、使用限制，都有严格的要求。
我国《中华人民共和国道路交通安全法》在第一百一十九条中对车辆、机动车、非机动车等用语的含义做了相关说明，车辆是指机动车和非机动车：机动车是指以动力装置驱动或者牵引，上道路行驶的供人员乘用或者用于运送物品以及进行工程专项作业的轮式车辆：非机动车是指以人力或者畜力驱动，上道路行驶的交通工具，以及虽有动力装置驱动但设计最高时速、空车质量、外形尺寸符合有关国家标准的残疾人机动轮椅车、电动自行车等交通工具。
国家标准GB17761—1999《电动自行车通用技术条件》中对电动自行车的定义：以蓄电池作为辅助能源，具有两个车轮，能实现人力骑行、电动或电助动功能的特种自行车。该标准对电动自行车规定了：最高车速、整车质量（重量）、脚踏行驶能力、续行里程、最大骑行噪声、百公里电耗、电动机功率、制动性能及制动断电装置等方面的技术要求。
国家标准GB7258—2012《机动车运行安全技术条件》中对机动车的定义：由动力装置驱动或牵引，上道路行驶的供人员乘用或用于运送物品以及进行工程专项作业的轮式车辆，包括汽车及汽车列车、摩托车、拖拉机运输机组、轮式专用机械车、挂车。对普通摩托车的定义：无论采用何种驱动方式，其最大设计车速大于50 km/h，或如使用内燃机，其排量大于50 mL，或如使用电驱动，其电动机最大输出功率总和大于4 kW的摩托车，包括两轮普通摩托车、边三轮摩托车和正三轮摩托车。对轻便摩托车的定义：无论采用何种驱动方式，其最大设计车速不大于50 km/h的摩托车，且：如使用内燃机，其排量不大于50 mL;如使用电驱动，其电动机最大输出功率总和不大于4 kW。
该国家标准对采用电驱动方式的普通摩托车及轻便摩托车在最大设计车速及电动机输出功率方面进行了规定。
2.2 存在的问题。
由于公安交通管理部门通常不具备技术条件，不能对涉案电动车辆的机非属性进行直接判定，需要委托专业的司法鉴定机构，对车辆的相关参数、性能指标进行检测，并依据相关的技术标准对涉案车辆的机非属性出具鉴定意见书。这些相关的技术标准主要有GB17761—1999《电动自行车通用技术条件》、GB7258—2012《机动车运行安全技术条件》、GA802—2014《机动车类型术语和定义》羽及GB/T12996—2012《电动轮椅车》。然而，虽然技术标准存在，但目前在国内司法鉴定行业，尚未就如何依据技术标准对涉案电动小型车辆的相关技术参数及性能指标形成系统的检测方法。
3.1 电动车的结构。
道路上的两轮、三轮电动车形式各种各样，带车厢的、不带车厢的，供人乘用的、用于运送货物的等，这些不同种类的车辆从结构上来说，都是在传统普通自行车基础上，通过或加强、或改装、或改变车架，安装了四大件（电池、控制器系统、电机、充电器），变成机电一体化的个人交通工具。由电池提供能源，通过控制器供给电机电能，电机把电能转换为机械动能，驱动电动车行驶。控制器系统是电动车的大脑，全面检测各组件状态，根据骑行者的操作指令，准确控制电机的起动、加速、减速。严格保护电池电机不受大电流冲击，延长电池及电机的寿命，同时保持控制器自身正常工作。
根据国家标准GB17761—1999《电动自行车通用技术条件》中对电动自行车的定义，电动自行车的基本构成如图1所示。
根据采用电驱动方式的两轮或三轮车辆的运行特性，结合目前GB17761—1999《电动自行车通用技术条件》与GB7258 —2012《机动车运行安全技术条件》的相关技术要求分析，明确电驱动车辆的最高车速、整车质量（重量）、电动机功率、蓄电池的标称电压及是否具有脚踏行驶能力几项电动自行车标志性参数，就可以对电驱动车辆的属性问题进行判断。
3.2.1最高车速。
道路上的两轮或三轮电动车大部分采用一体化轮毂电机，结构简单、紧凑，不存在变速、传动系统。因此，其驱动电机的转速即为驱动轮的转速，由此可知，理论上车辆能达到的最高车速应与电机的工作电压、工作电流、输出功率及车轮滚动半径有关。实际电动车上通常安装有控制器，用来控制蓄电池的输出电流、电压，进而达到控制电机转速与功率，即达到控制整车速度的目的，其主要功能有无极调速、刹车断电、限流保护、欠压保护、限速、时速显示及助力等功能。
式中。
r车轮半径（实际行驶中应为滚动半径）；。
T—周期(与频率／有关，产1/T)；。
n —转速（单位为rJ5）。
车轮的角速度①，有：
该式计算单位为rad/s。
行驶线速度v，与车轮角速度m的关系：车轮做半径为r的匀速圆周运动，在时间t内通过的弧长为s，半径转过的角度为，则：
由上述关系，对车辆进行速度检测，可通过对车辆的角速度①、转速n参数进行检测，进而得知车辆速度。
322整车质量。
电动车的整车质量也是其重要的特性参数之一，考虑到大多数情况检测条件及环境的影响，可采用普通台秤根据杠杆原理对电动车的整车质量进行检测，其原理如图2。
将电动自行车看成简化杠杆，质量为m，轴距为L，后轮抬起角度为o，通过前、后轴心的力分别为Fi、R，则有：
mgxcosa二F7/cosa。
(4)。
同理，抬起前轮，则有：
mgycosa二Fi/cosa。
(5)。
整理上述两式有：
mg（x+y）cosa二（Fi十F2）/cosa。
mgLcosa=( Fi+ F2) /cosa。
mg二Fi十F2。
(6)。
由上述关系式，可在平坦地面上通过对车辆的前后轮分别进行称重求和，测得车辆质量。
3.2.3电动机功率。
由蓄电池提供能源，通过控制器供给电机电能，电动机将电动车电池的化学能转化为机械能，由转动能转化为机械牵引力，电机的工作电压与工作电流成反比，电机的功率与爬坡能力成正比。
电动机的功率分两种，一种是电动机在运行时实际消耗的总功率，包括输出转矩、电磁损耗、铜损、气隙损失、摩擦损失以及上述原因表现的发热等。另一种是输出功率，其与电动机最大消耗功率的比值称为电动机的效率卵问。在GB17761—1999《电动自行车通用技术条件》中的电动机功率是指输出功率。
式中。
F负载总重力：
V电动车运动速度：
u电动车与道路间的摩擦系数（根据路面状况确定）：
n电动机效率，一般在0.7～0.9之间。
在坡道上，P—(Fsina+fFcosa)V/N），式中o为道路的坡度。
由功率、转矩和转速的关系：
T=9.55 P/n,。
(8)。
式中。
P—功率(W);。
T—转矩(N．m)；。
n转速(r/min)。
由上述关系，可通过对车辆电动机转矩y、转速n参数进行检测，进而计算得电动机输出功率。
3.2.4蓄电池的标称电压。
蓄电池的标称电压通常指的表示或识别一种蓄电池的电压近似值，也称为额定电压，是电池在常温下的典型工作电压，可用来鉴别电池类型。蓄电池作为电动车的动力源，通常蓄电池的额定电压与电机的额定电压采取一致，其电压决定整车的工作电压，其容量与整车的续行里程成正比。由电动车用电机特性来说，额定电压取的高一点，损耗会小一点，电机效率会高一点。
由此，实际检测过程中，可以直接测量蓄电池的端头电压，也可以对其实际工作电压进行测量。
目前，虽有明确电动自行车及其相关技术参数条件的标准，标准对电动自行车的最高车速km/h、整车质量(重量)kg、电动机（输出）功率W或kW、蓄电池的标称电压V及制动距离m等作出严格规定，而一般办案人员及消费者对上述标准不了解，对于电动车满足何种结构、参数条件下属于电动自行车缺乏认识，即使知道存在这样的技术标准，但却缺少有效的手段或方法对标准中要求技术参数对车辆进行评测。
对此，在对各种电动小型车辆结构归类的基础上，本文提出采用小型滚筒检测台架解决方案，通过将电动车辆的电机驱动轮放置于摩擦滚筒上，将电动车辆在路面上的直线行驶转化为滚筒的转动，主动测试滚筒通过伺服电机驱动，由控制装置对滚筒施加实时作用力，模拟电动车辆在路面行驶时的加速、制动等行驶状态，从而保证本试验台上的测试环境与路面行驶时尽量一致，即检测数据要反映真实使用情况，以检测电动车辆电动机的真实功率、制动力、能达到的最大车速，另在滚筒台架上设置压力传感器，对电动车辆的实际轴重进行检测，已达到质量（重量）检测的目的。整个检测过程中，由控制装置对滚筒试验台进行实时控制如图3所示。
速度检测试验时，要求将电动车辆驱动轮（一般为后轮）置于滚筒之间，将其前轮及车身固定夹紧，接通车辆启动电源，将其加速转把逐渐转至最大位置，待电动车车速稳定后，通过安装在滚筒上的转速传感器测得滚筒转速，即可换算得到电动车的最高车速，同时，也可测得电动车辆从某一转速到另一转速的加速时间和行驶里程。对带有车速表的电动车辆，对其车速表进行校核时，将其前轮放置于滚筒之间，夹紧后轮及车身，通过滚筒电机带动滚筒及前轮旋转，当车速表指示值稳定到某一值时，与安装在滚筒上的转速传感器所示的实际速度值进行对比，从而对其车速表进行是否合格判定。
轴重质量检测时，两滚筒间电动举升装置升起，车轮与滚筒脱离接触，并位于举升装置上，车轮轴重力完全由举升装置承载，此时，位于举升装置下安装的压力传感器将轴重值检测出来。制动力检测时，将电动车辆待测车轮放置于滚筒（检测滚筒表面采用当量附着系数不小于0.75的粗糙表面）之间，电动举升装置落下，固定车辆不动，滚筒电机驱动滚筒带动被测车轮旋转，驾驶员在电动车上模拟道路制动，以最大制动力使被测车轮处于制动状态。此时检测滚筒给被测车轮一个驱动力，由力的相互作用原理，被测车轮也给检测滚筒一个反作用力，系统通过检测被测车轮施加到力传感器上的作用力，可换算出被测车轮的制动力。
电动机（输出）功率检测时，电动车辆驱动轮放置于两滚筒之间，将其前轮及车身固定夹紧，接通车辆启动电源，缓慢将其加速转把逐渐转至最大位置，同时，通过控制系统控制检测滚筒测功电机随之反向旋转，对车辆驱动轮电机施加负载，待电动车车速稳定后，通过测功电机传感器数据换算，获得车辆驱动电机的最大（输出）功率。
另在设计加工等工艺完善时，根据电力测功滚筒电机储能特性，在台架轻量化满足车载的条件下，可在检测台架上设计蓄电池储能系统，为车载设备提供电能。
5 参数与属性评判。
通过对被检测电动车的关键参数进行检测，依据GB17761—1999《电动自行车通用技术条件》要求，对其进行评判，若车辆结构及关键参数技术要求均符合标准，则被检测的电动车为电动自行车，属于非机动车辆。若车辆结构符合标准，参数不符合标准，则属超标电动自行车。若车辆结构、参数均不符合标准，则依据GB7258—2012《机动车运行安全技术条件》GB/T12996—2012《电动轮椅车》判断，属机动车中的普通摩托车或轻便摩托车、或者属电动轮椅（代步）车。电动车属性评判流程如图4所示。
6 结语。
通过本文研究，依据现有法规标准提出了基于参数检测的电动车属性评判流程，并给出了小型滚筒检测台架多参数综合性解决方案，摒弃了以往对电动车属性评判的主观成分，实现了电动车属性评判的具体化，参数化，可操作化。另外，通过本文提出的检测方法，可具体细化为电动车参数综合台架检测系统的理论体系，进而推动设备化，最终解决行业内针对电动车相关参数，无法直接检测，或缺乏专门检测设备可用的现状。参考文献：
[1]北京市第二中级人民法院，电动车交通事故伤亡率超80%。
[E B/OL].( 2016 —08 —05) [2017 —01 —20].鲁燕，电动车事故案件已占交通事故案件80%[J/OL]．(2012— 02 —14) [2017 —01 —18].中国人民共和国道路交通安全法[Z]．北京：中国法制出版 社．2017．。
[4] GB 17761—1999,电动自行车通用技术条件[S]．北京：中 国标准出版社．1999．。
[5] GB 7258—2012，机动车运行安全技术条件[S]．北京：中国标 准出版社．2012.