电动自行车用充电器产品安全风险分析

文：叶震涛、邱亚楠 （国家电动自行车产品质量监督检验中心 无锡 214101）

电动自行车用充电器产品安全风险分析

文：叶震涛、邱亚楠 （国家电动自行车产品质量监督检验中心 无锡 214101）

“风险监测”不同于质量监督抽查，是质监系统在2011年起采用的一种新型风险预警机制，以期对重大安全隐患做到早发现、早研判、早预警、早处理，避免发生系统性、区域性和行业性的质量安全问题［1］。本文主要从2014年、2015年连续两年的国家级、省级电动自行车用充电器产品风险监测结果着手，分析产品电气安全风险，并给出风险处置建议。

充电器；风险监测；降低风险建议

引言

2013年开展的电动自行车调查数据显示： 72.6%的受访者认为电池续航里程过短， 62.2%的受访者认为电池质量问题突出［2］。其中部分原因与充电器相关，例如在充电过程中，电池不能进入浮充状态，引起电解液水解反应，电池失水进而影响其寿命。

充电器是电动自行车的主要部件，它将220 V交流电通过充电器转换为直流低电压，再由充电器内部的控制电路对蓄电池进行充电，使蓄电池充、放电的循环工作状态得以实现。近几年对江苏省消费者意愿调查问卷中发现，电动自行车充电器的满意度仅为17%。消费者反映的主要问题有：

经过暴晒发热，在车辆尾箱放置后，充电器出现失效的现象；

充电器使用一段时间后，浮充功能丧失；

充电器损坏后不易维修，大多数情况下需要购买新的充电器；

夜间充电安全令人担忧，充电起火引起的火灾事故频发。

目前，在我国电动自行车用充电器尚未有准入要求，部分非正规的电子企业、甚至有家庭作坊从事充电器的生产制造，导致充电器产品质量不能得到有效控制。加之维修市场的销量远大于电动自行车整车销售匹配的充电器，而维修市场上重价格轻质量的特点，使得较多没有安全规范的充电器充斥市场，这些充电器流入家庭，极可能导致人身伤害、火灾事故。这里的“安全规范”是指产品从设计到销售到终端用户，贯穿产品使用的整个寿命周期，相对于销售地的法律、法规及标准产品的安全符合性。

1 国内事故案例

近年来，电动自行车自燃事故频发，虽然事故率远低于社会保有量，但严重危及消费者的人身财产安全，造成的人员伤亡和财产损失现象逐年上升，已成为多方关注的焦点。近3年间，CCTV中央1台、中央2台、中央13台曾多次报道了电动自行车电气安全问题及其导致的火灾事故和灾难性后果，引起了社会的极大反响。下面列出3起与充电器相关的重大火灾事故：

2014年7月31日，郑州市后河卢村，一栋7层高的居民楼，因私拉乱扯电线给电动自行车充电引起火灾，造成4人遇难、13人受伤的惨剧。

2015年10月16日凌晨，在北京朝阳区鸿博家园租房的一名女孩将电动自行车电池拿到卧室充电，夜里电池突然爆炸起火，造成1人遇难。

2016年4月2号，南宁市，一栋居民楼发生火灾。事故共造成3人死亡，22人受伤，一楼大厅内停放的几十辆电动自行车全部被烧毁。经消防部门调查确认，这起火灾是由电动自行车充电不当引发的。

这些重大火灾事故均指向了电动自行车充电这一重要环节。

2 风险监测情况

国家标准 《电动自行车用充电器技术要求》、行业标准 《电动自行车锂电池充电器》 正在制订过程中。在目前即缺乏管理要求、又无符合现阶段安全标准的情况下，消费者对充电器质量的优劣也无法感知；而生产企业则被动地选择了价格，忽视了质量。因此为了解充电器是否存在安全隐患，为风险研判和风险处理提供依据，有必要先行于标准对产品的安全风险进行评估和预警。

国家质检总局、江苏省质监局在2014～2015年期间，开展了电动自行车用充电器产品风险监测任务，由国家轻型电动车质检中心负责具体实施，监测充电器企业、电动自行车整车生产厂、电商、维修市场销售的充电器，累计监测了160只充电器，涉及12个监测项目。监测结果显示：耐热和耐燃、泄漏电流、高温充电、耐潮湿项目全数通过试验；交流电源端保护装置符合率为67%；电源连接和外部软线、耐振动性能、强制浮充性能符合率在40%～53%；模拟雨淋符合率2.5%。

2.1 强制浮充性能

正常情况下当电池充满电后，充电器会进入涓流充电阶段，长时间“充电”不会导致电池寿命明显衰减。而电动自行车的电池组是由3个12 V电池或4个12 V电池组成，最终输出电压为36 V或48 V。长期使用后，电池性能会有不均衡情况发生，当其中1个电池性能下滑时，继续长时间充电，将加速该电池性能下滑，同时还会导致其余电池的过充。而电池过充，将导致电池鼓涨，电解液泄露，腐蚀电路 （见图1）；电池过充，也会导致电路发热，加速电路老化。这些现象极可能导致电路短路，引起事故。

图1 鼓涨的电池

当蓄电池处于亏电状态时，用充电器充电，一般蓄电池8 h内能充满电，而充电器将进入浮充状态 （以0.02～0.04额定容量充电）。目前的标准中无强制浮充要求，我们便模拟电池性能不均衡时，连续充电10 h，考核是否能强制进入浮充状态。监测的40只充电器，仅有16只充电器能满足要求，其中监测电商、维修市场的7只充电器均无强制浮充功能。

2.2 耐振动性能

由于电动自行车续行里程不能完全满足用户需求，用户为保障续行里程需求，一般将充电器随车携带，放置在后尾箱或座垫箱内。而充电器一般由外壳和电路板等部件组成，电路板被压紧在充电器上下壳体之间，电路板中电容、电阻等器件采用焊接方式固定，这种结构适用于静置状态，不属于车载结构。长期行驶过程的颠簸振动，容易造成充电器元器件脱落或器件短路等质量故障。

我们参照GB17761-1999《电动自行车通用技术条件》，将充电器放入类似后尾箱的试验盒，并在盒内放置海绵减震，采用7 Hz频率、2 G加速度对试验盒进行7万次振动试验。试验后有50%的充电器电容、二极管、三极管、电源线等脱落或断开；更有2例在试验后引起短路。

图2 耐振动性能不符合（电容脱落）

有部分生产厂家为避免电容、电阻脱落，采用“704硅橡胶”粘接易脱落零件，增强其牢固度。这种胶水能保证在250℃高温下不溶化，使产品质量得到保证，但也存在粘结工艺不过关，导致电容脱落的现象。

图3 采用硅橡胶粘接线圈、电容

2.3 交流电源端保护装置

当充电器电路发生故障或异常时，可能会造成电路短路、电流过流，将损坏电路中的重要器件，也有可能烧毁电路甚至造成火灾。若在交流电源端正确地安置了保护装置，那么保险装置就会在电路短路、电流过流时，自身熔断、切断电流，从而起到保护电路安全运行的作用，是防止电路短路时起火的一道“屏障”。

据统计，监测的120只充电器，77只充电器具有保险装置，符合率为64%；其中监测了电商、维修市场37只充电器，21只充电器均无保险装置。充电器内没有保险装置，一方面是产品电子线路设计时存在缺陷，另一方面是由于部分厂家对返修充电器中存在较多的保险丝损坏现象，为减少返修率，“节省”了保险丝，殊不知这一行为埋下了更大隐患。另外，现在还有采用金属丝代替保险丝的结构 （见图5），但这种结构的时间/电流特性、分断能力、高温性能均无法达到保险丝的要求。

图4 保险丝结构

图5 采用金属丝代替保险丝结构

2.4 电源连接和外部软线

充电器输出电流一般在1.5～3 A，按行业标准 QB/ T2947.1-2008《电动自行车用蓄电池及充电器 第1部分：密封铅酸蓄电池及充电器》 规定输入输出线的导线最小横截面积均不得小于0.5 mm2。若导线线径过细，会加大其电阻及发热量，当导线的温升将超过绝缘层允许的温度等级，会加速绝缘层的老化，引起线芯短路等安全风险。而此次监测中，某企业生产的充电器导线截面积只有0.24 mm2。

充电器输入端电源线及插头涉及到人身健康安全，属于强制性认证 （CCC） 产品。此类部件必须经国家指定的认证机构认证合格，取得相关证书并施加认证标志后 （见图6），方能出厂销售、进口和在经营性活动中使用。在 （X）XK16-002《助力车 （电动自行车） 产品生产许可证实施细则》第5章中明确规定“需要CCC资质” 。认证合格的电源线要通过导体电阻、电压试验、绝缘电阻、绝缘厚度、热稳定性等项目检测，插头要通过机械强度、耐热、耐燃和耐电痕化等项目检测。监测中部分厂家未使用3 C资质的电源线及插头，这些产品可能存在绝缘、电性能不符合要求等安全隐患。

图6 具有认证标志的输入端电源线

2.5 模拟雨淋

电动自行车有在户外充电的情况，如遇到突发下雨，用户会来不及停止充电。现在大多数充电器都是非密封结构 （见图7），其外壳开孔为了进行散热，还有部分大功率充电器内设风扇进行散热。在雨天，雨水很容易流入到这种结构的充电器，腐蚀元器件，导致充电模式失控，造成电动自行车充电故障。

试验参照国家标准GB 4706.18-2005《家用和类似用途电器的安全 电池充电器的特殊要求》第15.1条，检验充电器外壳是否提供必要的防水等级保护，应没有能导致电气间隙和爬电距离降低到标准规定限值以下的水迹。检验结果显示，雨水通过通风口入侵线路板，使得电气间隙、爬电距离为0；特别是遭雨淋之后继续使用将造成更大风险。

图7 非密封结构的充电器

为此制造企业在充电器的壳体上标有“用于户内”、“谨防雨淋”等字样。这些标识均粘贴在充电器的背面，有些则采用图标标识。部分充电器为防止粘贴的警示标识脱落，模刻在充电器背面（见图8），极其不易识别，无法警示消费者安全使用充电器。

图8 充电器标识

3 降低产品风险的建议

3.1 使用环节

由于电商和维修市场的充电器质量较差，建议消费者尽量在整车销售点或品牌店更换充电器。

勿将电动自行车停放在安全出口、楼梯间、室外等部位充电，严禁在充电时乱拉电线。设置专用充电场所，充电处周围应无可燃物、不漏雨、无积水、通风顺畅，充电时，最好有人看管。

充电时，充电器先与电池连接，后接通电源，充足电后，先切断电源，后拔电池插头。每次充电不能超过额定时间 （不超过8 h），如进入浮充状态，建议停止充电。严禁在不充电的情况下，长时间将充电器空载连接在交流电源上。

充电器尽量不要随车携带，如确要携带，应妥善做好防震措施。

3.2 制造环节

企业应重视充电器的安全要求和技术研发。在产品设计时，要考虑消费者习惯，如随车携带充电器、超长时间充电等情况。“随车充电器固定槽”结构，强制浮充功能，提高产品的安全性，以及在正面标注醒目的禁止雨天或室外充电的标识。

参考相关强制标准，正确选用保险丝、电源线及插头、阻燃壳体。

根据电池特性 （随温度变化，充电电压不同），调整充电模式，设计充电温度补偿功能，避免高温季节过充，低温季节欠充，以免电池寿命缩短。

4 结束语

面对产品风险监测中发现的问题，国家质检总局、江苏省质监局召开了行业质量分析会。对监测中生产不合格产品的企业发送整改通知单，督促企业对不合格产品进行整改。同时风险监测的项目已列入正在制订的国家标准 《电动自行车用充电器技术要求》、行业标准 《电动自行车锂电池充电器》 中，届时标准出台后，企业制造产品将有据可依。

相信随着电动自行车的广泛普及，消费者对产品质量会日益重视，企业对不断提高产品质量的愿景，以及风险监测体系的完善，将切实降低产品质量安全风险，使当前电动自行车自燃的不良现状得到有效遏制。

［1］陈伟.产品质量安全风险监测工作探索 ［J］.福建：质量技术监督研究，2012

［2］苏燮.调查显示：电动车电池质量问最受关注［J］.南京：电动自行车，2013

Safety Risk Analysis of Electric Bicycle's Charger Products