直流空气净化器的安规技术问题分析

俞群涛 邓 欣 章黎君 陈碧蓉 吴嘉辉

（嘉兴威凯检测技术有限公司 嘉兴 314000）

引言

近年来，随着国家工业水平的持续发展，空气污染越来越严重，国民生活水平的不断提高，使人们对空气质量越来越重视。工矿企业在生产活动中产生各类粉尘，硫氧化物等，汽车产生的氮氧化物等污染，对人们的生活质量造成影响，对健康构成威胁。空气污染可以导致很多呼吸道疾病，比如感冒，过敏性鼻炎，支气管哮喘，慢性支气管炎，肺气肿，慢性阻塞性肺疾病等。为了改变这种不利环境，国家推出了很多措施来改善空气环境，提出了“绿水青山就是金山银山”的理念，此外，很多企业也在推出了各类空气净化产品，以此提供更清洁的空气环境，更好的居家环境。同时，汽车处在室外环境，空气环境比居家环境更为糟糕，汽车内本身的沙发、塑料件等在装配、加工过程中也存在甲醛残留的可能，随着人们认知水平的提高，健康意识也逐渐加强，现在也同样重视车内空气质量。

针对在车内空气环境的评价，国家层面也推出了评价方法，但并不是强制要求，而且评价要求比较宽松。可以说，车内空气质量的法规制度推进，仍然有很多工作要做。

鉴于车内空气对驾驶员呼吸道健康的影响，人们开始选择车载空气净化器作为一个常备车载电器。近年来，企业送检的车载空气净化器的安全测试越来越多，根据GB 4706.1-2005，GB 4706.45-2008 标准对一款车载空气净化器和带适配器空气净化器进行测试，并对其中一些有别于常规家用电器的章节判定和测试进行分析。

图2 电源输入插口(与车载12 V 电源连接)

图3 车载空气净化器使用的直流风机

1 样机结构和参数

本部分以“SCRV2021043 以车载电器为典型代表的直流电器产品检测评价技术研究”技术研究课题的样机为例进行分析，该样机以直流12 V 为电源，需连接汽车点烟器，接通电源后即自动运行，通过产品本身的粉尘传感器监测PM 水平，以此来调节风速净化空气，滤网为高效海帕滤网，产品包含一个安全绑带，需要固定后使用。图1～4 是研究课题所使用的样机结构拆解图及参数。

图1 HEPA 滤芯和风机机构

2 车载空气净化器安全条款判定及技术分析

2.1 第6.1 章节

在电击防护方面，家用电器一般归类为I 类、II 类器具， III 类器具较少遇到。家用汽车的电源为12 V 直流电，大货车电源为24 V 直流电，都属于安全特低电压。根据3.3.12 章节判定，车载空气净化器属于III 类器具。同时，铭牌上应标示GB/T 5465.2（idt IEC 60417）规定的符号5031，直流电符号，器具上需要标注III 类器具的符号，该符号参见IEC 60417-5180。

2.2 第7 章

车载空气净化器的应用场所、电源与家用电器不同，除了GB 4706.45-2008 第7 章的要求外，应增加特别条款，特别是维护保养说明。

图4 车载空气净化器电参数及性能参数

GB 4706.45-2008 第7 章要求：“说明书中应包括清理和使用者维护的详细说明”[1]，对车载空气净化器来说，点烟器处插头由金属弹片提供压力接触电极，长时间使用后弹力下降，容易发生接触不良，因此，说明书中需要加上文字描述：“如果电源插头或电源线损坏，请暂停使用本产品，并联系零售商更换”。汽车空调出风口对车载空气净化器的不利影响也应被考虑，如冬天开热空调时，热风对准车载空气净化器，会引起温升过高风险，因此，说明书中也需要注明：“使产品远离热源”。

2.3 第8 章

车载空气净化器第8 章只考虑安全特低电压：“由直流安全特低电压供电：电压≤42.4 V，对触及带电部件的防护完全由安全特低电压提供”。汽车的点烟器电源电压为直流12/24 V，符合本条款要求。

2.4 第10 章

为了使用方便，车载空气净化器在车辆启动时一起启动，大部分车载空气净化器会采用智能控制方式，根据车内污染物情况自动选择风机档位，免去启动车辆后再去开净化器的烦恼，因此，在整个工作时间内，输入功率是周期变化的。根据IEC 60335-1 的6.0 版本要求：“在一个完整的测试周期内，如果输入功率最大值超过输入功率算术平均值的两倍，则功率值被超过的时间大于10 %代表性期间的那些功率值中的最大值被认定为输入功率，否则输入功率为算术平均值”[3]。如图5 所示，功率算术平均值为10 W，具有代表性的区间为30 min，10 %的代表区间为3 min，对应的功率为40 W，40 W 为该器具的功率测试结果。

图5 符合10 %原则的功率曲线

2.5 第11.8 章节

安全第11 章要求：“进行发热试验时，器具应按照正常使用位置摆放”[1]。考虑到车辆使用环境，是一个封闭狭小的空间，个人理解应模拟车内空间进行发热试验。根据标准要求：“传统的家用电器，如家用空气净化器，放置在测试角进行测试”，车载空气净化器可以在此基础上，加上玻璃罩进行封闭测试，尽可能模拟车内环境。

在温升测量时，应注意以下部位的布点。

①净化器的电源线入线口；②净化器输入插口的插脚；③点烟器电源插口。车载空气净化器电源线如图6所示。

图6 车载空气净化器电源线

2.6 第13 章

车载电器采用直流电供电，13.2 泄漏电流测试时，电动器具提供1.06 倍的额定直流电压，在正极和负极分别测量泄漏电流。如图7 所示，a 和b 分别代表器具电源的正负极，阴影部分是器具外壳，C 是泄漏电流测试仪器。GB 4706.1-2005 的13.2 章节对III 类器具确定了泄漏电流限值，为0.5 mA。

图7 泄漏电流测试电路图

2.7 第20 章

汽车行驶过程中有一定的颠簸，车载空气净化器在使用时应采用固定方式，以解决稳定性问题。车载净化器可以放置在仪表台、脚踏处等，这些方式需要考虑车辆震动和紧急刹车导致的器具翻到，安全标准中需要特别添加器具采用固定方式。

无论采用哪种固定方式，在测试时，可以考虑以下两种情况，即为判定合格：

1）汽车正常行驶过程中产生震动，净化器不产生明显位移和侧翻；

2）汽车紧急制动，如100 km/h 制动到0 km/h，期间所施加在净化器上的力，不能使其发生明显位移或者侧翻。

如图8 所示，车载空气净化器的说明书要求通过安全带固定值座位头枕处，这是其中一种固定方式。笔者认为，此类固定方式需考虑后排乘客在紧急制动时惯性向前冲击，可能导致乘客与净化器碰撞而受伤，因此，净化器的固定位置应避开沙发头枕，比如固定在地垫处。净化器固定后，可探讨实际测试时的震动条件，施加在器具上的力的大小，然后通过测试判定固定方式是否合格。

图8 采用安全带固定方式固定车载空气净化器

2.8 第29 章

车载空气净化器以12 V 直流电源供电，无需考虑基本绝缘和加强绝缘，在考虑电气间隙和爬电距离时，仅测量功能性绝缘的最小距离是否满足标准要求。

3 带适配器的净化器安全技术分析

3.1 空气净化器的适配器类型

家用电器的电源适配器是一种常见的供电配件，各种电源适配器功能类似，区别在于接口结构，分为DC插头、USB 插头两类。根据插头直径不同，DC 插头有很多类型，USB 插头分为USB TYPE-A、USB-micro，USB TYPE-C。除了少数迷你型净化器外，市场上大部分空气净化器使用的适配器为DC 接头这种类型（如图9 所示）。

图9 DC 插头电源适配器

空气净化器本体的电压、电流承受能力有上限，如果未使用厂家随机销售的电源适配器，可能会产生过压或者过电流的情况，引起空气净化器本体损坏。因此，有必要在说明书中写明，净化器本体需与指定的电源适配器使用。

3.2 铭牌信息标识

对于带适配器的电器，在判定器具电机防护类型时，应将电源适配器和器具主体作为一个整体来看待。空气净化器主体为III 类结构，电源适配器依赖双重绝缘或者加强绝缘提供防护措施，整个器具没有保护接地措施，因此将其视为II 类器具。二类器具的电源适配器上，应标有“回”字标识。

IEC 60335-1 ed 6.0 标准规定，7.1-7.5 规定的标志，应在器具的主体上标注，但是适配器上，没有明确指出需要标识哪些内容。根据CTL 决议 DSH 653 中的内容，以下情况需要在电源适配器上标注7.1-7.5 中规定的内容：①器具有两个部分交付使用，一个电源和一个III 类结构的主体；②电源专门为III 类结构主体设计，并在其上标有III 类结构主体的型号或者其他标识；③III 类结构主体具有与电源相同的型号标记，并且说明中应包括仅可使用随机一起提供的电源。结合CTL 决议DSH 653表述和个人理解，笔者认为，电源适配器一般为企业采购部件，标识主体相关内容难以实现，可以在说明书中写明此III 类结构主体必须与指定的电源适配器匹配，并且在主体的铭牌上，标注与适配器相关的参数，如输入电压，适配器型号等。

3.3 温升测量

电源适配在工作时，会对一些测试设备产生干扰。当使用热电偶对电源适配器进行温升测量时，应考虑合适的热电偶，保证测试结果的准确。一般热电偶有“K”、“T”、“J”型三种类型，J 型热电偶由磁性材料制成，K 型热电偶由轻微磁性材料制成，T 型热电偶由非磁性材料制成。因此，应优先采用T 型热电偶，其受高频磁场的影响最小，结果更准确。

4 小结

本文通过一款车载空气净化器的安全技术分析，论述了其与传统家电在安全测试时的一些区别以及测试时需要注意的地方，结合了车载空气净化器的一些工作特点，使用相适应的方法进行测试。同时，针对车用空气净化器的安全测试，探讨了一些特别要求，这些要求考虑了汽车行驶过程中的环境特点，包括汽车的车内结构和被动安全防护。

直流供电空气净化器的另一种形式，通过电源适配器实现。本文介绍了空气净化器的电源适配器类型，探讨了电源适配器做安全测试时应注意的事项，结合CTL决议，提出了电源适配器和空气净化器主体铭牌标识的解决方案，提出了电源适配器在温升测量时应注意的问题。