电动自行车用充电器标准及质量状况分析

2018-03-26黄宁朱应陈

中国自行车 2018年1期

黄宁朱应陈

（1. 无锡市计量测试院无锡 214101; 2. 无锡市产品质量监督检验院无锡 214101 ）

0 引言

随着公众环保意识的增强，无尾气污染、低噪声的电动自行车受到了人们的青睐。同时，目前全国大城市纷纷开始禁摩，电动自行车更是人们出行的主要选择。电动自行车的储能器件就是电池，给电池“加油”的就是充电器，所以充电器成为了我们日常生活中不可缺少的物品，深入千家万户，所以这个产品的质量好坏、安全与否，与我们的生活息息相关。

1 产品及行业概况

电动自行车用充电器是一种为电动自行车电池充电的器具，目前常见的有铅酸蓄电池充电器和锂离子蓄电池充电器。铅酸蓄电池充电器一般采用无工频变压器的开关电源，由电子器件担当电流斩波，承受较高的电压和电流。铅酸蓄电池充电原理多使用三段式充电方法进行充电，也有部分脉冲式充电器。充电器输入的是220 V的市电（交流电），输出的是对应电池电压的直流电，常见的有输出电压48 V，电流3 A的充电器。功率一般为150～300 W，基本上采用Ⅱ类电器的形式。

我国目前电动自行车的保有量为2.5亿辆，每年更新车为3 000万辆。据统计，电动自行车用充电器年销售量在7 000万只左右，可见市场很大。按充电器销售领域的不同，习惯上将其市场分为一级市场和二级市场：一级市场是指充电器直接与整车企业配套的销售市场，目前以“西普尔”、“特能”、“聚源”三大品牌为主流，基本覆盖了全国的一级市场；二级市场是指充电器直接面向个人销售，或与电动自行车更新、维修等场所相配套市场，该领域品牌众多、竞争激烈，其中安徽省滁州市天长县作为全国最大的充电器生产基地，占据着二级市场相当的份额。一级市场上充电器的成本和售价均要高于二级市场，产品质量上也有一定差别。

2 标准及技术法规

2.1 现行标准

目前，我国电动自行车用充电器现行标准方面，主要采用以下三个：全国自行车标准化技术委员会（SAC/TC 155）制定的两个标准QB/T 2947.1-2008《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》、QB/T 2947.3-2008《电动自行车用蓄电池及充电器第3部分：锂离子蓄电池及充电器》，以及GB4706.18-2014《家用和类似用途电器的安全电池充电器的特殊要求》。此外，在全国电动自行车用充电器最集中的产地安徽省滁州市天长县，还制定有团体标准T/TCDZ 0001-2016《团体标准电动自行车用蓄电池充电器》。

2.2 在研标准

由全国自行车标准化技术委员会归口管理，电动自行车分技术委员会（SAC/TC 155/SC1）、国家轻型电动车及电池产品质量监督检验中心/无锡市产品质量监督检验院牵头，组织国内主流充电器、电动自行车、电池生产企业，正在起草针对该产品的国家标准《电动自行车用充电器技术要求》，标准已处于最后审定及报批阶段。标准主要对目前市场上的铅酸蓄电池用充电器、锂离子蓄电池用充电器的安全提出了技术要求。目前，国家暂时未实施生产许可证管理，也未实施3C强制认证管理，仅仅由中国质量认证中心开展了电动自行车用充电器的自愿（标志）认证。

3 产品抽检质量状况分析

3.1 总体质量状况

由于电动自行车用充电器引起的火灾等安全事故占到电动自行车伤害事故的近一半，所以近年来各地质检、工商部门加大监管力度，多次组织对生产领域和流通领域的充电器进行质量抽查。抽查结果发现，电动自行车用充电器产品的总体合格率普遍较低，均在60%左右，有时甚至低至30%。以江苏省2017年第2季度对全省市场上销售（包含网购）的质量抽检为例，依据QB/T 2947.1-2008、QB/T 2947.3-2008标准实施，检测结果汇总如下[1-2]：

表1 2017年充电器商品检测结果汇总表

3.2 检验项目简析

3.2.1 空载直流输出电压：QB/T 2947.1-2008标准规定，电动车充电器的空载直流输出电压应不超过42.4 V[1]。42.4 V电压值是IEC国际电工委员会规定的人体允许触及的最高安全特低电压，超过就可能存在触电风险。合格的充电器应设计为，充电器的电路一但检测到输出端没有接电池（没有电流），就应自动把输出电压降为零，或者42.4 V以下。一些低价充电器，为了节省成本，内部甚至没有CPU，无法实现这个功能。当然，在充电器给电池充电时，充电电压达到57 V左右（以4820电池组为例），但由于插头插座已插合，使用者接触不到，这个是符合标准规定的。

3.2.2 机械强度：主要检查外壳能否承受一定能量的冲击（标准规定为1.0±0.05 J），这个项目是模拟使用时，由于跌落或撞击造成外壳损坏从而引起使用事故。试验后外壳破裂，容易触及带电部件引起漏电及触电，还可能会引起火灾等安全事故。造成不合格的原因是，外壳材料使用回料或者加入碳粉太多，导致外壳变脆。

3.2.3 发热：主要检查充电器在1.06倍额定电压（220 V×1.06=233.2 V）供电时的温升，确保在一定温度范围内能够正常工作，防止高温对产品和人身安全带来的伤害。因电动自行车多在夜间无人值守状态下充电，而夜间社会用电量减少，电网电压可能升高，发热控制较好的产品会大大减少充电器表面温度升高引起安全事故。

3.2.4 对触及带电部件的防护：该项目主要考核充电器的结构和外壳是否对意外触及带电部件有足够的防护。若内部电路接线不规范，与外壳上的金属部件偶然连接，可能会造成意外触电；若充电器风扇通风口设计过大，试验探棒能触及带电部件，也会存在触电风险。由于现在的充电器外壳普遍采用ABS等非金属材料制造，外壳的结构形式传统单一，发生触及带电部件的可能性很小，所以该项目均合格。

3.2.5 工作温度下的泄漏电流和电气强度：主要检查充电器在正常工作状态下，其可能出现的电气击穿和泄漏电流。由于材料科学的发展，现在的充电器普遍使用ABS等非金属材料制造，绝缘性能都很好，所以这个项目均合格。

3.2.6 布线：主要检查器具布线的材料和工艺是否规范，防止企业在线材上偷工减料而引起质量隐患的可能。这个项目的检测是打开充电器，观察设计的合理性，内部的各种电线走向，不能触及运动部件（如风扇）和发热部件，以免长期使用后，电线的绝缘层磨损，引起短路、火灾等。

4 潜在质量隐患分析

在上述充电器检测项以外，还有一些技术问题在现行标准中没有明确规定，但在实际使用中确实会对充电器使用安全和电池寿命产生较大影响。

4.1 热失控：目前大部分铅酸蓄电池充电器工作的原理，普遍为三段式充电：充电开始时，先恒流充电，迅速给电池补充能量；等电池电压上升后转为恒压充电，此时电池能量缓慢补充，电池电压继续上升；达到充电器的充电终止电压值时，转为涓流充电，以保养电池和供给电池的自放电电流。问题是，当电池内部分单格（一节12 V电池一般为6个2 V单格）损坏时，这个单格电压为零，整个电池组的电压永远达不到转灯电压值，充电器就长时间对电池组大电流强充，这样轻则把电池充鼓涨充坏掉，重则直接引起火灾。再加上广大消费者主要利用夜间给电动自行车充电，无人值守的情况下更增加了发生火灾事故的概率。因此，好的充电器应限制大电流强充时间（最多5 h，电池组应当充满了），到达这个时间后，充电器应无条件地自动改为恒压小电流充电，从而保证安全。但目前市场上的充电器，绝大多数没有这个设计，由于现有标准未设置这个检测项目，抽检就无依据考核充电器的这项功能。

4.2 温度补偿：不管是铅酸蓄电池、还是锂离子蓄电池的工作原理，均是电能与化学能之间的转换。转换特性的好坏，对外界温度有着较大的敏感性。具体来说，温度越高，化学反应越剧烈，充电越容易，电池容量也会增大，反之则电量缩水，出现虚充。这样对用户带来的实际问题是：不同季节、不同地区，同一款充电器对电池充电会出现不同效果，严重影响电池寿命。现在好的充电器，带有温度传感器以及CPU芯片，能够根据不同的环境温度，自动设置充电电压，匹配不同的环境温度。但目前市场上的充电器，出于成本的考虑，绝大多数没有这个功能，就会造成冬天电池充不满、夏天电池易鼓涨的现象。有没有“温度补偿”功能，对充电器来说目前还并非一个关乎自身质量和安全的问题，但对于电池寿命来说，却容易形成瓶颈和鸡肋，影响消费者利益。因此，笔者建议：一方面广大消费者应选购带有温度补偿功能的充电器，能够延长电池的使用寿命；另一方面相关行业和部门应积极推动该项目的标准化和实施工作。