移动电源质量状况分析及改进建议

2024-01-22吴彦豪吴俊纯

品牌与标准化 2024年1期

吴彦豪吴俊纯

【摘要】移动电源（包括带有无线充电器的移动电源）作为智能手表、智能手机、平板电脑、笔记本电脑等的“加油站”，为消费者的生产生活提供了极大的便利，但同时也存在一定的安全风险。为此，国家市场监督管理总局发布公告，自2023年8月1日起对锂离子电池和电池组、移动电源实施CCC认证管理。本文对移动电源在强制性认证检测中，GB 4943.1—2022《音视频、信息技术和通信技术设备第1部分：安全要求》标准测试里容易出现不合格的项目进行了分析并给出相关的改进建议，以便大家在日后的生产研发和认证检测过程中能够更为顺利地进行。

【关键词】移动电源；无线充电器；强制性认证；不合格项目；改进建议

【DOI编码】10.3969/j.issn.1674-4977.2024.01.023

Analysis and Improvement Suggestions on the Quality Status of Mobile Power Supply

WU Yanhao， WU Junchun

（Guangdong Testing Institute of Product Quality Supervision， Foshan 528300， China）

Abstract：Mobile power supplies （including mobile power supplies with wireless chargers） serve as "gas stations" for smartwatches， smartphones， tablets， laptops， and other devices， providing great convenience for consumers’ production and daily life. However， they also pose certain safety risks. In response to this， the State Administration for Market Regulation has issued an announcement stating that starting from August 1， 2023， lithium-ion batteries and battery packs， as well as mobile power supplies， will be subject to CCC certification management. This article analyzes the common non-compliant items in the mandatory certification testing of mobile power supplies based on the GB 4943.1—2022 Audio / video， information and communication technology equipment—Part 1： Safety requirements standard and provides relevant improvement suggestions， aiming to facilitate smoother production， research and development， and certification testing processes in the future.

Keywords：power bank； wireless charger； mandatory certification； nonconforming items； improvement suggestion

随着移动互联网时代的到来，智能手机、平板电脑等便携式数码产品的市场在飞速发展，移动电源（包括带有无线充电器的移动电源）作为这些产品的“加油站”，市场占有额也在此发展的带动下，呈现快速增长态势，但同时也暴露了许多质量问题。据不完全统计，在近几年的质量抽查中，移动电源的合格率一直徘徊在60%～80%之間，而且无线充电器在2023年4月国家市场监督管理总局发布的产品质量安全风险监测情况通报中，被列入中等风险的等级，存在对人体皮肤灼伤、损害临近电子设备等的风险。为此，国家市场监督管理总局决定自2023年8月1日起，对移动电源实施CCC认证管理。现对移动电源在强制性认证检测中，GB 4943.1—2022标准测试里容易出现不合格的项目进行分析并提出相关的改进建议。

1.1温度测量实验

该测试包括GB 4943.1—2022条款5.4.1.4材料、元器件和系统的最高工作温度、条款9.3接触温度限值、附录B.1.5温度测量条件、附录B.2.6工作温度测量条件。主要是使用热电偶或者红外热成像温度测试仪等温度测试设备对移动电源内部PCB板、元器件、电池和外部可触及部分（包括外壳、自带输出线等）的发热温度进行测量考核。

在目前的测试中发现，主芯片、协议芯片和一体成型电感旁的PCB板温度会比较高，特别是在快充模式下，这些部件因触发了快充协议（相当于芯片和电感处于满载的工作状态）会随着放电时间的增长，温度也会逐步升高。一般来说，移动电源放电状态下在电池亏电的情况下，温度会呈现峰值状态。

利用红外成像测温仪对移动电源正面和反面进行测量，如图1和图2所示，移动电源温度较高的部位一般集中在控制电路板（PCB板）处，而电池部分的温度一般处于低位，徘徊在35℃～50℃之间。因此，不合格的部位一般出现在控制电路板处。根据标准要求控制电路板（PCB板）的限值要求为：在25℃环境温度下不超过130℃（如果制造商规定最高使用的环境温度超过25℃，则130℃的限值还需要根据制造商规定的最高使用环境温度进行换算）。目前的测试结果显示，大部分快充移动电源维持在100℃～110℃左右，没有快充的移动电源则相对会低一点，而不合格产品最高会达到150℃左右，甚至更高。

1.2無线充电器异物温升测量实验

该测试包括GB 4943.1—2022条款9.6无线功率发射器的要求，主要是为了预防无线充电器在工作状态下，在无线充电器与被充电产品（例如：手机）之间塞入钥匙扣、硬币等金属异物后，导致异物过高过快发热，对人体产生高温灼伤或损坏无线充电器和被充电产品，严重的话会使被充电产品的电池过热，并发生着火、爆炸危险。

异物发热的原理大致是，正常工作时在发射器和接收器之间存在一个变化的磁场，当金属异物放在这个磁场时，穿过这个闭合回路的磁通量就会发生变化，从而在金属内部产生涡旋电流。这个涡旋电流在金属内部流动就会产生损耗，产生焦耳效应从而导致金属异物发热。当温度上升到一定程度时，会对人产生热灼伤，同时温度过高会损坏接收器和发射器。

按标准要求，该实验的测试方法为：无线功率发射器置于环境温度为（25±5）℃的室内，每一种异物（钢片、铝环、铝箔）直接放置在发射器上进行一次试验。每次试验有四个周期：①没有接收器，异物直接接触发射器；②接收器与异物直接接触；③接收器距离异物2 mm放置；④接收器距离异物5 mm放置。测试过程中，使发射器以最大发射功率工作，在每个周期中，异物可以在发射器上移动，以便找到能产生最高温度的位置。试验中，异物的温度不得超过70℃[1]。测试使用的设备和异物如图3所示。需要注意的是，有些企业为了方便直接拿硬币代替钢片进行测试，这种方式是不可行的，无论从金属的材质和大小都不符合标准异物的要求，所得到的测试结果没有参考意义。

对三款带有无线充电器的移动电源进行测试（见表1），发现没有异物识别功能的无线充电器，异物温度均超过70℃的限值要求；并且当接收器与异物直接接触时，金属异物温升普遍为四个周期内的最高值；而输出功率越大温升也会越高；另外钢片的温升也是三个异物中最高的（从金属异物材质和结构上分析，钢片整体的接触体积和金属特性受磁场影响最大，发热量也很高。而铝环和铝箔的温度则高低不一，虽然铝环中间是空心的，接触面积小，但是在小功率输出下其温度比铝箔高）。

1.3NTC的使用

该实验主要是针对GB 4943.1—2022附录M.4.2充电的安全防护测试中的温度试验：①当电池组温度超过电池规格书规定的最高充电温度时，电池充电电流应保护，并停止对电池组继续充电；②当电池组温度低于电池规格书规定的最低充电温度时，电池组充电电路应将电流限制在电池组制造商规定的值以内。一般未在控制电路中使用NTC的移动电源，都无法在最高充电温度和最低充电温度时对锂电池组的充电进行保护。

2.1温度测量实验

把发热较大的部件通过打胶或者贴散热硅胶片的形式，将热量通过热传递的方式从外壳散出去。并且需要在外壳处贴散热铜箔片或者石墨烯散热片，将一个点的高温，通过大面积的导热部件降低某一点的温度，这样就可以避免外壳某一点的温度过高（见图4）。