設(shè)立IEC 62841-1關(guān)鍵安全功能導(dǎo)則文件

2016-11-29 09:27:02

電動(dòng)工具 2016年1期

完成116/226/DC文件的修改，最后以INF文件公布在IEC網(wǎng)站上。該文件的制定主要是為了指導(dǎo)、明確、統(tǒng)一涉及關(guān)鍵安全功能的操作。

IEC 62841-1在18.8提出了電子電路在手持式電動(dòng)工具、可移式電動(dòng)工具和園林工具中提供安全關(guān)鍵功能的規(guī)定。尤其當(dāng)電子電路帶有微處理器之類的可編程器件時(shí)，評估其是否具備足夠的功能安全是非常復(fù)雜的，依賴于更多延伸內(nèi)容的解釋。此外，IEC TC116采用的評估方法也是有別于IEC 60335-1的。

因此，IEC TC116提供的指導(dǎo)性文件是對該特定條款要求的解釋和應(yīng)用。還特別提供背景資料以加強(qiáng)對標(biāo)準(zhǔn)要求的理解。背景資料被標(biāo)識為“資料性”，以區(qū)別文本中其余標(biāo)識“解釋性”的用于闡述要求的內(nèi)容。

一直以來，電動(dòng)工具及其類似產(chǎn)品中使用電子電路呈穩(wěn)步增長。這些電路主要用來實(shí)現(xiàn)工具的附加功能，因此工具必要的功能和安全并不依賴于電子電路。在這些早期的操作中，安全的主要關(guān)注點(diǎn)是可能的著火和電擊。而IEC 60745-1第四版也對此內(nèi)容作出了充分的規(guī)定，主要體現(xiàn)在不正常操作中對電子電路的測試和判定。大部分不正常測試都是單故障類型，一次測試僅對一個(gè)單獨(dú)的元器件開路或者短路。

在接受條件中也包括“不應(yīng)有危險(xiǎn)的功能障礙”的表述，其實(shí)是引入了電子電路功能安全的原則，盡管還是處于非?；A(chǔ)的級別。在這個(gè)方法中還是有幾個(gè)問題值得我們考慮：

——什么構(gòu)成了“危險(xiǎn)的功能障礙”定義不清晰，由此導(dǎo)致只能由應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的個(gè)人作出決定。這個(gè)問題很大程度上取決于對“危險(xiǎn)”一詞的理解，而在產(chǎn)品安全范疇內(nèi)的“危險(xiǎn)”與“危險(xiǎn)”本身這個(gè)詞（或者我們假設(shè)）的意思不盡相同。

——僅有的可以滿足該要求的是那些可以承受單故障的設(shè)計(jì)，而且在測試后，這些設(shè)計(jì)使工具達(dá)到一個(gè)安全狀態(tài)或者維持安全操作。在電子模塊化設(shè)計(jì)中，微處理器中使用集成電路和軟件變得十分普遍，由于標(biāo)準(zhǔn)在進(jìn)行故障分析時(shí)，將集成電路（可編程或不可編程的）看成一個(gè)單獨(dú)的元器件，滿足要求的同時(shí)就產(chǎn)生了很多問題。通常這些設(shè)計(jì)是冗余的，或者有一個(gè)獨(dú)立的監(jiān)控電路。

作為對IEC 60745、IEC 61029 和部分IEC 60335的替代，IEC 62841的變化期望能達(dá)到如下目的：

——在標(biāo)準(zhǔn)中定義安全關(guān)鍵功能（SCF），以便于在考核電子器件時(shí)基于標(biāo)準(zhǔn)中已有的要求，而不是人為地進(jìn)行判斷。

——為單通道設(shè)計(jì)方案設(shè)立故障承受的替代試驗(yàn)方法。

——對于帶有電子器件的功率開關(guān)，闡述源于IEC 61058-1（例如開關(guān)操動(dòng)的耐久性）對開關(guān)的要求與源于控制及功率電路中電子器件可靠性兩者之間的關(guān)系。

——對于所有設(shè)計(jì)方案，更加精確地闡述如何評估由于電子環(huán)境的影響導(dǎo)致的常見模式故障。

注：常見模式故障也被稱作是常見原因故障。

——闡述如何處理不帶監(jiān)控的單通道設(shè)計(jì)中由電路和內(nèi)嵌軟件兩套系統(tǒng)共同控制的SCF，例如，如何在不同的參考標(biāo)準(zhǔn)中將這些分析區(qū)分開。

——當(dāng)軟件與電子電路和整個(gè)工具實(shí)現(xiàn)交互時(shí)，闡述控制SCF的軟件的操作性能和可靠性，包括對標(biāo)準(zhǔn)和工具的正確應(yīng)用。

——闡述電子電路的操作性能和可靠性。

本導(dǎo)則的目的是為了達(dá)到：

a)明確產(chǎn)品中的電子器件的功能安全案例，正確規(guī)定安全關(guān)鍵功能；

b)提供在不同案例中評估SCF缺失的通用方法；

c)提供在電磁干擾發(fā)生時(shí)評估SCF缺失應(yīng)用的方法；

d)指導(dǎo)通過實(shí)際測試或電路分析應(yīng)用IEC 62841-1的不正常故障條件；

e) IEC 62841-1中關(guān)于反應(yīng)時(shí)間應(yīng)用的實(shí)際方法；

f) IEC 60730-1附錄H關(guān)于軟件評估應(yīng)用的

實(shí)際方法；

g) 計(jì)算MTTFd（平均危險(xiǎn)失效時(shí)間）的方法，包括元器件可靠性數(shù)據(jù)的來源；

h)包括測試在內(nèi)的軟件、硬件確認(rèn)的評價(jià)和文件化過程方法。

Overview of requirements要求概述

◆ General Background (Informative)背景；

◆ Application of faults to MCU’s (Interpretive)微處理器故障的應(yīng)用；

◆ Certification of electronic modules (Interpretive)電子模塊認(rèn)證；

◆ Special case： Power switches (Interpretive)特例：功率開關(guān)；

◆ Protective electronic circuit (Interpretive)保護(hù)電子電路。

EMC (electromagnetic compatibility) testing EMC測試

◆ Background (Informative)背景；

◆ Extent of immunity tests (Interpretive)抗干擾測試的范圍；

◆ Methodology (Interpretive)具體方法。

Determination of reliability through fault analysis通過故障分析確定可靠性

◆ Background (Informative)背景；

◆ Methodology (Interpretive) 具體方法。

Hardware reliability without fault analysis (Interpretive)無需故障分析的硬件可靠性

◆ Determination of MTTFd (Mean Time to Dangerous Failure) MTTFd的確定；

◆ Microcontroller reliability微處理器的可靠性；

of acceptable sources of component reliability data元器件可靠性數(shù)據(jù)的可接受來源參考。

◆ Background (Informative)背景；

◆ Requirements and methodology (Interpretive) 要求和方法。

Power switches incorporating electronics包含電子器件的功率開關(guān)

◆ Background (informative)背景；

◆ Electronics in series with power contacts電子器件與功率觸點(diǎn)串聯(lián)；

◆ Electronics in parallel with power contacts (Interpretive) 電子器件與功率觸點(diǎn)并聯(lián)；

◆ Electronics carry load current， no power contacts (Interpretive) 電子器件承受負(fù)載電流，不帶功率觸點(diǎn)。

Test Report (Interpretive)測試報(bào)告Annex A附錄A；

成像觀察結(jié)束后，用干凈的手術(shù)刀片將含有目的片段的瓊脂糖凝膠塊切下，用SanPrep柱式DNA膠回收試劑盒，對含有目的DNA片段進(jìn)行純化回收，回收效率可達(dá)80%，該試劑盒的膜結(jié)合液中不含有干擾酶活性的碘化鈉。最后洗脫得到的DNA溶液置于-20℃下保存或用于后續(xù)實(shí)驗(yàn)。PCR產(chǎn)物用PCR引物直接測序。

Examples (Informative-to be developed)示例。

IEC 62841-1的修改：

完成了116/245/DC文件的修改，建議將電池組的電壓限值從75Vd.c.提高至250V d.c.，同時(shí)修改附錄C、K、L，最后以INF文件公布在IEC網(wǎng)站上。而IEC TC116將會(huì)致信IEC TC61，要求將IEC 60335-2-29充電器標(biāo)準(zhǔn)中電池充電器的輸出電壓提高至250Vd.c.。

附錄C

增加C.4電池式工具的絕緣接觸電流測量。

當(dāng)工具的工作電壓是危險(xiǎn)電壓時(shí)，需要測量絕緣接觸電流，即測量可觸及零件或與之相連的表面與內(nèi)部線路之間的絕緣接觸電流，與保護(hù)阻抗相連的除外。通過IEC 62841-1：2014中圖C.3的線路測量得到的絕緣接觸電流為加權(quán)接觸電流。測試時(shí)，工具在額定電壓下空載運(yùn)行。絕緣接觸電流一般不應(yīng)超過2.0mA。

附錄K主要變化

范圍：附錄K中已經(jīng)明確了與電池組安全相關(guān)的所有內(nèi)容，因此不必再按照IEC 62133對電池組進(jìn)行單獨(dú)測試；增加了和通用要求主體標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)類似的內(nèi)容，例如明確可以被改裝成可移式電動(dòng)工具的產(chǎn)品，其要求在part3中規(guī)定，以及不適用的產(chǎn)品范圍。

術(shù)語：因?yàn)槭请姵厥疆a(chǎn)品，修改通用要求主體標(biāo)準(zhǔn)中工作電壓的定義：充滿電的電池組在空載條件下；增加開關(guān)電路（switched circuit）定義：功率開關(guān)處于“斷開”位置時(shí)的低功率電路。

標(biāo)志和說明書：

K.8.1增加：如果電池式產(chǎn)品是有IP等級的，要和通用要求主體標(biāo)準(zhǔn)一樣標(biāo)識；

K.8.2增加：如果電池式產(chǎn)品的零件電勢高于危險(xiǎn)電壓，則要標(biāo)識ISO 7010的W012；

K.8.14.2 e)增加肩帶使用。

防止觸及帶電零件的保護(hù)

修改：考慮危險(xiǎn)電壓處的防止電擊保護(hù)，例如工作電壓不大于75Vd.c.電氣強(qiáng)度750V不變，工作電壓大于75Vd.c.電氣強(qiáng)度1250V。

耐熱性和阻燃性

增加K.13.201，一定條件下需要進(jìn)行電痕化試驗(yàn)，可以用一系列方法替代，例如材料CTI至少175V、兩者之間是低功率電路、材料通過850℃灼熱絲試驗(yàn)或材料灼熱絲燃點(diǎn)溫度875℃。

防潮性

如果可觸及零件或表面與內(nèi)部不與保護(hù)阻抗隔開的電路的連接是導(dǎo)通的，且工具、分體式電池包和可拆卸電池包的工作電壓是危險(xiǎn)電壓的，要進(jìn)行本章的一系列測試。

機(jī)械危險(xiǎn)

K.19.6增加：重新充電（原先只有充滿電狀態(tài)）。

結(jié)構(gòu)

K.21.7適用于危險(xiǎn)電壓；

K.21.11適用，但沒有I類、II類工具的區(qū)分；

K.21.12-21.14適用于危險(xiǎn)電壓；

K.21.15不適用；

K.21.34適用于危險(xiǎn)電壓。

增加21.204：帶有危險(xiǎn)電壓的電池式產(chǎn)品應(yīng)有隔離裝置以防止用戶維修時(shí)不會(huì)產(chǎn)生電擊危險(xiǎn)，有一些示例，例如帶有可移動(dòng)的電池組，或者機(jī)電開關(guān)的操動(dòng)件和接觸件之間可以機(jī)械斷開；

增加21.205：單肩或雙肩背帶的要求，例如：電池包重量、打開方式、快速釋放系統(tǒng)。

組件

K.23.1.201增加：帶有危險(xiǎn)電壓，開關(guān)進(jìn)行10000次通斷測試。

電源聯(lián)接和外接軟線

K.24.20增加：連接到危險(xiǎn)電壓的互聯(lián)軟線的要求。

表K.1修改：不同極性零件的爬電距離和電氣間隙，區(qū)分工作電壓等級、開關(guān)電路和非開關(guān)電路，防污染和不防污染。

表K.2增加：帶有危險(xiǎn)電壓的零件到可觸及金屬的爬電距離和電氣間隙。

電動(dòng)工具用開關(guān)標(biāo)準(zhǔn)IEC 61058-2-6的更新:

完成了對23J/394/CDV文件的修改，將會(huì)遞交給IEC SC 23J。

器具開關(guān)IEC 61058的標(biāo)準(zhǔn)也發(fā)生變化：原有-1通用部分，若是機(jī)械開關(guān)，需要與1-1配套使用；若是電子開關(guān)，需要與1-2配套使用。23J/394/CDV文件是IEC 61058-2-6，即手持式、可移式電動(dòng)工具和園林電動(dòng)工具用開關(guān)的專用要求，該文件的前言指出，該文件與IEC 61058-1配套使用，但是如果已經(jīng)按照IEC 61058-1測試了，就無需再按此文件進(jìn)行補(bǔ)充測試。

IEC 62841-2-1 電鉆和沖擊電鉆的修改：

對文件116/100/DC及其意見進(jìn)行了討論，還特別討論了靜態(tài)堵轉(zhuǎn)力矩的測量，將形成新的NP和CDV文件。

19.101 手柄

19.10 1.1一般要求

手柄的設(shè)計(jì)應(yīng)使得操作者在操作時(shí)能控制靜態(tài)堵轉(zhuǎn)力矩。根據(jù)手柄的設(shè)計(jì)，靜態(tài)堵轉(zhuǎn)力矩應(yīng)不能超過圖104到圖107對應(yīng)的最大值。

圖102表明了不同手柄設(shè)計(jì)的位置“S”，“S”對應(yīng)于操作者自然握持開關(guān)的位置。對于沒有自然握持位置的開關(guān)設(shè)計(jì)，“S”對應(yīng)反向力矩測量時(shí)開關(guān)的最不利位置。計(jì)算力矩時(shí)用圖104～圖107位置“S”確定力臂。

圖103表明了帶有法蘭設(shè)計(jì)的不同輔助手柄上“F”的位置，“F”對應(yīng)于操作者自然握持手柄時(shí)在法蘭上的位置。圖106和107的位置“F”確定了進(jìn)行扭矩計(jì)算的瞬時(shí)力臂。

Key1 flangeF location of the hand on the flange where the operator naturally grasps d minor diameterH height of the flange Figure 103 – Locating point ”F” on different auxiliary handle designs

KeyS location of the hand on the power switch where the operator naturally grasps and/or the least favourable position on the power switch for the reactionary torque measurementx measurement point that is 80 mm from S in the direction of where the hand grasps the toola lever arm distanceMR,max maximum reaction torqueFigure 104 – Reaction torque measurement of single handle tools (1)

KeyS locationofthehandonthepowerswitchwheretheoperatornaturallygraspsand/ortheleastfavourable positiononthepowerswitchforthereactionarytorquemeasurementx measurementpoint thatis80mm fromSinthedirectionofwhere thehandgraspsthetoola1,a2 leverarmdistancesMR,max maximumreactiontorqueFigure105–Reactiontorquemeasurementofsinglehandletools(2)

KeyS location of the hand on the power switch where the operator naturally grasps and/or the least favourable position on the power switch for the reactionary torque measurementF location of the hand on the flange where the operator naturally graspsx measurement point that is 80 mm from S in the direction of where the hand grasps the toola1, a2,a3 lever arm distancesMR,max maximum reaction torqueFigure 106 – Reaction torque measurement of multi handle tools (1)

Keythe value of a3or a4is used only, if the handle can be locked in position and is referenced for use in 8.14.2 b) 6) measure from a point on the centreline of the grasping surface that offers greatest mechanical advantage.S location of the hand on the power switch where the operator naturally grasps and/or the least favourable position on the power switch for the reactionary torque measurementF location of the hand on the flange where the operator naturally grasps.x measurement point that is 80 mm from S in the direction of where the hand grasps the toola1, a2, a3, a4lever arm distancesMR,max maximum reaction torqueFigure 107 – Reaction torque measurement of multi handle tools (2)

19.10 1.2測試設(shè)備

用于19.101.3測試的設(shè)備應(yīng)符合a～g的要求：

扭矩傳感器和旋轉(zhuǎn)角度傳感器應(yīng)持續(xù)監(jiān)控19.101.3測試中工具輸出軸所產(chǎn)生的扭矩和旋轉(zhuǎn)。

扭矩傳感器的輸出應(yīng)被連接到示波器或其他數(shù)據(jù)采集設(shè)備，以顯示19.101.3測試中工具輸出扭矩對應(yīng)時(shí)間的曲線圖。

扭矩傳感器的額定值應(yīng)使其至少能測量工具靜態(tài)堵轉(zhuǎn)力矩或者脫口力矩的150%，測量準(zhǔn)確度為±1%。

旋轉(zhuǎn)角度的測量準(zhǔn)確度為±2°。

測試期間扭矩信號測量用數(shù)據(jù)采集設(shè)備的采樣率應(yīng)至少為15kHz，但是帶寬應(yīng)由截止頻率為(1±0.1)kHz的一階低通濾波器限制，以降低瞬變影響。

測試中與工具相連的連接器應(yīng)能在30°～60°旋轉(zhuǎn)角度范圍內(nèi)將工具堵轉(zhuǎn)住。完成這項(xiàng)要求的連接器應(yīng)是一個(gè)扭轉(zhuǎn)單元或其余等效裝置。

測試用可調(diào)節(jié)電源應(yīng)能提供工具銘牌上的額定電壓和額定頻率(例如120Va.c.，60Hz)。電源應(yīng)具備一定的容量，測試中電壓跌落不應(yīng)超過額定電壓或者額定電壓范圍上限的7%。

19.10 1.3測試過程

測試前，樣品應(yīng)至少空載運(yùn)行5min。

所有測量在樣品正向旋轉(zhuǎn)時(shí)進(jìn)行。

樣品連接到測量裝置上并在整個(gè)測試過程中被固定。先用同一個(gè)樣品進(jìn)行7次模擬測試，每次測試按如下方式進(jìn)行：

（1）盡可能快速地讓工具達(dá)到完全接通的狀態(tài)，以便于擰緊連接器直至完全停止；

（2）記錄測量的輸出轉(zhuǎn)矩

a)對于不帶機(jī)械過載離合器的工具，通過i）或ii）的方法確定輸出轉(zhuǎn)矩：

i）如果信號在初始峰值（如有）后能至少穩(wěn)定2ms，則在不超過100ms的穩(wěn)定區(qū)域間隔內(nèi)測量并確定輸出轉(zhuǎn)矩值。如果在這個(gè)間隔內(nèi)存在波動(dòng)，則取平均值。

ii）如果信號在初始峰值（如有）后不能至少穩(wěn)定2ms，則輸出轉(zhuǎn)矩取旋轉(zhuǎn)過程中信號從無到峰值期間的有效值。

如果工具帶有一個(gè)在之前測試中會(huì)影響輸出轉(zhuǎn)矩的電子電路，那輸出轉(zhuǎn)矩的測試應(yīng)

——當(dāng)所有影響輸出轉(zhuǎn)矩的功能被認(rèn)為是SCF且已按照18.8進(jìn)行了評估，則在帶有這些功能的情況下進(jìn)行i)和ii)的測試，或

——當(dāng)所有影響輸出轉(zhuǎn)矩的功能沒有按照18.8評估為SCF時(shí)，進(jìn)行i)和ii)的測試時(shí)

在所有影響輸出轉(zhuǎn)矩的功能作用下；

每一次模擬測試時(shí)僅使一個(gè)影響輸出轉(zhuǎn)矩的功能不起作用。如果測得的輸出轉(zhuǎn)矩比所有功能都起作用時(shí)對應(yīng)的輸出轉(zhuǎn)矩大，則再進(jìn)行2次附加測試以獲取最大的輸出轉(zhuǎn)矩，每次測試時(shí)可以使用新的樣品。

b) 對于帶機(jī)械過載離合器的工具：

輸出轉(zhuǎn)矩是模擬測試開始后到達(dá)第一個(gè)波峰的峰值。以后的波峰，即使其值更大，也不考慮；

（3）在下一次模擬測試前，斷開輸出軸與測試裝置的連接，空載運(yùn)行工具至少3s，后工具冷卻至少2min。

7次模擬測試中去除最大值和最小值，剩余5次取平均值后成為MR。計(jì)算5次測試的標(biāo)準(zhǔn)差，其值應(yīng)小于5%。如果不能達(dá)到要求，重新調(diào)節(jié)測試裝置以獲得要求的可重復(fù)性。除非影響輸出轉(zhuǎn)矩的電子電路不起作用，MR即19.101.3中3次模擬測試的平均值。

注：一般認(rèn)為，使限值扭矩的功能不起作用后進(jìn)行測試，之后工具會(huì)產(chǎn)生永久性損壞。

其他修改：

IEC 62841-1通用要求第2個(gè)勘誤：

對5.19的電壓測量設(shè)備，增加并聯(lián)電容的最大容量為150 pF。

IEC 62841-1通用要求的修訂：

對全文修改，首先包含對附錄C、K和L的修改，其形式可能是第一次修訂，也可能直接是第二版。

IEC 62841-2-10攪拌鉆：

對文件116/221/DC的部分圖進(jìn)行了討論，將形成新的NP和CDV文件。

IEC 62841-2-8電剪刀和電沖剪：

對文件116/229/CDV進(jìn)行了討論，將形成新的FDIS文件。

IEC 62841-2-3角向磨光機(jī)：

繼續(xù)在2016年的會(huì)議上討論意見匯總。

IEC 62841-3-xx臺(tái)鉆、IEC 62841-3-7可移式墻壁鋸、IEC 62841-3-5可移式帶鋸：

標(biāo)準(zhǔn)文本的修改。

IEC 62841-3-10型材切割機(jī)、IEC 62841 -3-9斜切鋸：

分別有一個(gè)修改單，分別涉及標(biāo)志和機(jī)械危險(xiǎn)的一點(diǎn)歧義。（目前有.1有2個(gè)修改單；-2-2、-2-4、-2-9、-3-1、-3-6和 -3-9都已經(jīng)有了正式版本的修改單，較多的是對不正常操作表格的修改，即刪除“防止23.3中要求的自復(fù)位”）。

IEC 60335-2-107智能割草機(jī)：

處理116/233/CDV文件的意見匯總，2016年會(huì)議繼續(xù)。

IEC 62841-4-X步行式割草機(jī)：

處理草案稿文件的意見匯總，2016年會(huì)議繼續(xù)。

進(jìn)展中的文件：

IEC 62841-2-17電木銑、IEC 62841-2 -21管道疏通機(jī)、IEC 62841-3-4臺(tái)式砂輪機(jī)、IEC 62841-3-XX臺(tái)式管道疏通機(jī)、IEC 62841-3-12臺(tái)式攻絲機(jī)、IEC 62841-4-X草坪修邊機(jī)和修整機(jī)、IEC 62841-4-X修枝剪、IEC 62841-4-1鏈鋸。

其他：

根據(jù)IEC SC21A的文件，計(jì)劃將IEC 62133分割為兩部分，分別是Part 1-鎳系統(tǒng)；Part 2-鋰系統(tǒng)。

（全國電動(dòng)工具標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì) 顧菁）