直流空氣凈化器的安規(guī)技術(shù)問題分析

俞群濤 鄧 欣 章黎君 陳碧蓉 吳嘉輝

（嘉興威凱檢測(cè)技術(shù)有限公司 嘉興 314000）

引言

近年來，隨著國(guó)家工業(yè)水平的持續(xù)發(fā)展，空氣污染越來越嚴(yán)重，國(guó)民生活水平的不斷提高，使人們對(duì)空氣質(zhì)量越來越重視。工礦企業(yè)在生產(chǎn)活動(dòng)中產(chǎn)生各類粉塵，硫氧化物等，汽車產(chǎn)生的氮氧化物等污染，對(duì)人們的生活質(zhì)量造成影響，對(duì)健康構(gòu)成威脅?？諝馕廴究梢詫?dǎo)致很多呼吸道疾病，比如感冒，過敏性鼻炎，支氣管哮喘，慢性支氣管炎，肺氣腫，慢性阻塞性肺疾病等。為了改變這種不利環(huán)境，國(guó)家推出了很多措施來改善空氣環(huán)境，提出了“綠水青山就是金山銀山”的理念，此外，很多企業(yè)也在推出了各類空氣凈化產(chǎn)品，以此提供更清潔的空氣環(huán)境，更好的居家環(huán)境。同時(shí)，汽車處在室外環(huán)境，空氣環(huán)境比居家環(huán)境更為糟糕，汽車內(nèi)本身的沙發(fā)、塑料件等在裝配、加工過程中也存在甲醛殘留的可能，隨著人們認(rèn)知水平的提高，健康意識(shí)也逐漸加強(qiáng)，現(xiàn)在也同樣重視車內(nèi)空氣質(zhì)量。

針對(duì)在車內(nèi)空氣環(huán)境的評(píng)價(jià)，國(guó)家層面也推出了評(píng)價(jià)方法，但并不是強(qiáng)制要求，而且評(píng)價(jià)要求比較寬松?？梢哉f，車內(nèi)空氣質(zhì)量的法規(guī)制度推進(jìn)，仍然有很多工作要做。

鑒于車內(nèi)空氣對(duì)駕駛員呼吸道健康的影響，人們開始選擇車載空氣凈化器作為一個(gè)常備車載電器。近年來，企業(yè)送檢的車載空氣凈化器的安全測(cè)試越來越多，根據(jù)GB 4706.1-2005，GB 4706.45-2008 標(biāo)準(zhǔn)對(duì)一款車載空氣凈化器和帶適配器空氣凈化器進(jìn)行測(cè)試，并對(duì)其中一些有別于常規(guī)家用電器的章節(jié)判定和測(cè)試進(jìn)行分析。

圖2 電源輸入插口(與車載12 V 電源連接)

圖3 車載空氣凈化器使用的直流風(fēng)機(jī)

1 樣機(jī)結(jié)構(gòu)和參數(shù)

本部分以“SCRV2021043 以車載電器為典型代表的直流電器產(chǎn)品檢測(cè)評(píng)價(jià)技術(shù)研究”技術(shù)研究課題的樣機(jī)為例進(jìn)行分析，該樣機(jī)以直流12 V 為電源，需連接汽車點(diǎn)煙器，接通電源后即自動(dòng)運(yùn)行，通過產(chǎn)品本身的粉塵傳感器監(jiān)測(cè)PM 水平，以此來調(diào)節(jié)風(fēng)速凈化空氣，濾網(wǎng)為高效海帕濾網(wǎng)，產(chǎn)品包含一個(gè)安全綁帶，需要固定后使用。圖1～4 是研究課題所使用的樣機(jī)結(jié)構(gòu)拆解圖及參數(shù)。

圖1 HEPA 濾芯和風(fēng)機(jī)機(jī)構(gòu)

2 車載空氣凈化器安全條款判定及技術(shù)分析

2.1 第6.1 章節(jié)

在電擊防護(hù)方面，家用電器一般歸類為I 類、II 類器具， III 類器具較少遇到。家用汽車的電源為12 V 直流電，大貨車電源為24 V 直流電，都屬于安全特低電壓。根據(jù)3.3.12 章節(jié)判定，車載空氣凈化器屬于III 類器具。同時(shí)，銘牌上應(yīng)標(biāo)示GB/T 5465.2（idt IEC 60417）規(guī)定的符號(hào)5031，直流電符號(hào)，器具上需要標(biāo)注III 類器具的符號(hào)，該符號(hào)參見IEC 60417-5180。

2.2 第7 章

車載空氣凈化器的應(yīng)用場(chǎng)所、電源與家用電器不同，除了GB 4706.45-2008 第7 章的要求外，應(yīng)增加特別條款，特別是維護(hù)保養(yǎng)說明。

圖4 車載空氣凈化器電參數(shù)及性能參數(shù)

GB 4706.45-2008 第7 章要求：“說明書中應(yīng)包括清理和使用者維護(hù)的詳細(xì)說明”[1]，對(duì)車載空氣凈化器來說，點(diǎn)煙器處插頭由金屬?gòu)椘峁毫佑|電極，長(zhǎng)時(shí)間使用后彈力下降，容易發(fā)生接觸不良，因此，說明書中需要加上文字描述：“如果電源插頭或電源線損壞，請(qǐng)暫停使用本產(chǎn)品，并聯(lián)系零售商更換”。汽車空調(diào)出風(fēng)口對(duì)車載空氣凈化器的不利影響也應(yīng)被考慮，如冬天開熱空調(diào)時(shí)，熱風(fēng)對(duì)準(zhǔn)車載空氣凈化器，會(huì)引起溫升過高風(fēng)險(xiǎn)，因此，說明書中也需要注明：“使產(chǎn)品遠(yuǎn)離熱源”。

2.3 第8 章

車載空氣凈化器第8 章只考慮安全特低電壓：“由直流安全特低電壓供電：電壓≤42.4 V，對(duì)觸及帶電部件的防護(hù)完全由安全特低電壓提供”。汽車的點(diǎn)煙器電源電壓為直流12/24 V，符合本條款要求。

2.4 第10 章

為了使用方便，車載空氣凈化器在車輛啟動(dòng)時(shí)一起啟動(dòng)，大部分車載空氣凈化器會(huì)采用智能控制方式，根據(jù)車內(nèi)污染物情況自動(dòng)選擇風(fēng)機(jī)檔位，免去啟動(dòng)車輛后再去開凈化器的煩惱，因此，在整個(gè)工作時(shí)間內(nèi)，輸入功率是周期變化的。根據(jù)IEC 60335-1 的6.0 版本要求：“在一個(gè)完整的測(cè)試周期內(nèi)，如果輸入功率最大值超過輸入功率算術(shù)平均值的兩倍，則功率值被超過的時(shí)間大于10 %代表性期間的那些功率值中的最大值被認(rèn)定為輸入功率，否則輸入功率為算術(shù)平均值”[3]。如圖5 所示，功率算術(shù)平均值為10 W，具有代表性的區(qū)間為30 min，10 %的代表區(qū)間為3 min，對(duì)應(yīng)的功率為40 W，40 W 為該器具的功率測(cè)試結(jié)果。

圖5 符合10 %原則的功率曲線

2.5 第11.8 章節(jié)

安全第11 章要求：“進(jìn)行發(fā)熱試驗(yàn)時(shí)，器具應(yīng)按照正常使用位置擺放”[1]。考慮到車輛使用環(huán)境，是一個(gè)封閉狹小的空間，個(gè)人理解應(yīng)模擬車內(nèi)空間進(jìn)行發(fā)熱試驗(yàn)。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求：“傳統(tǒng)的家用電器，如家用空氣凈化器，放置在測(cè)試角進(jìn)行測(cè)試”，車載空氣凈化器可以在此基礎(chǔ)上，加上玻璃罩進(jìn)行封閉測(cè)試，盡可能模擬車內(nèi)環(huán)境。

在溫升測(cè)量時(shí)，應(yīng)注意以下部位的布點(diǎn)。

①凈化器的電源線入線口；②凈化器輸入插口的插腳；③點(diǎn)煙器電源插口。車載空氣凈化器電源線如圖6所示。

圖6 車載空氣凈化器電源線

2.6 第13 章

車載電器采用直流電供電，13.2 泄漏電流測(cè)試時(shí)，電動(dòng)器具提供1.06 倍的額定直流電壓，在正極和負(fù)極分別測(cè)量泄漏電流。如圖7 所示，a 和b 分別代表器具電源的正負(fù)極，陰影部分是器具外殼，C 是泄漏電流測(cè)試儀器。GB 4706.1-2005 的13.2 章節(jié)對(duì)III 類器具確定了泄漏電流限值，為0.5 mA。

圖7 泄漏電流測(cè)試電路圖

2.7 第20 章

汽車行駛過程中有一定的顛簸，車載空氣凈化器在使用時(shí)應(yīng)采用固定方式，以解決穩(wěn)定性問題。車載凈化器可以放置在儀表臺(tái)、腳踏處等，這些方式需要考慮車輛震動(dòng)和緊急剎車導(dǎo)致的器具翻到，安全標(biāo)準(zhǔn)中需要特別添加器具采用固定方式。

無論采用哪種固定方式，在測(cè)試時(shí)，可以考慮以下兩種情況，即為判定合格：

1）汽車正常行駛過程中產(chǎn)生震動(dòng)，凈化器不產(chǎn)生明顯位移和側(cè)翻；

2）汽車緊急制動(dòng)，如100 km/h 制動(dòng)到0 km/h，期間所施加在凈化器上的力，不能使其發(fā)生明顯位移或者側(cè)翻。

如圖8 所示，車載空氣凈化器的說明書要求通過安全帶固定值座位頭枕處，這是其中一種固定方式。筆者認(rèn)為，此類固定方式需考慮后排乘客在緊急制動(dòng)時(shí)慣性向前沖擊，可能導(dǎo)致乘客與凈化器碰撞而受傷，因此，凈化器的固定位置應(yīng)避開沙發(fā)頭枕，比如固定在地墊處。凈化器固定后，可探討實(shí)際測(cè)試時(shí)的震動(dòng)條件，施加在器具上的力的大小，然后通過測(cè)試判定固定方式是否合格。

圖8 采用安全帶固定方式固定車載空氣凈化器

2.8 第29 章

車載空氣凈化器以12 V 直流電源供電，無需考慮基本絕緣和加強(qiáng)絕緣，在考慮電氣間隙和爬電距離時(shí)，僅測(cè)量功能性絕緣的最小距離是否滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

3 帶適配器的凈化器安全技術(shù)分析

3.1 空氣凈化器的適配器類型

家用電器的電源適配器是一種常見的供電配件，各種電源適配器功能類似，區(qū)別在于接口結(jié)構(gòu)，分為DC插頭、USB 插頭兩類。根據(jù)插頭直徑不同，DC 插頭有很多類型，USB 插頭分為USB TYPE-A、USB-micro，USB TYPE-C。除了少數(shù)迷你型凈化器外，市場(chǎng)上大部分空氣凈化器使用的適配器為DC 接頭這種類型（如圖9 所示）。

圖9 DC 插頭電源適配器

空氣凈化器本體的電壓、電流承受能力有上限，如果未使用廠家隨機(jī)銷售的電源適配器，可能會(huì)產(chǎn)生過壓或者過電流的情況，引起空氣凈化器本體損壞。因此，有必要在說明書中寫明，凈化器本體需與指定的電源適配器使用。

3.2 銘牌信息標(biāo)識(shí)

對(duì)于帶適配器的電器，在判定器具電機(jī)防護(hù)類型時(shí)，應(yīng)將電源適配器和器具主體作為一個(gè)整體來看待?？諝鈨艋髦黧w為III 類結(jié)構(gòu)，電源適配器依賴雙重絕緣或者加強(qiáng)絕緣提供防護(hù)措施，整個(gè)器具沒有保護(hù)接地措施，因此將其視為II 類器具。二類器具的電源適配器上，應(yīng)標(biāo)有“回”字標(biāo)識(shí)。

IEC 60335-1 ed 6.0 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，7.1-7.5 規(guī)定的標(biāo)志，應(yīng)在器具的主體上標(biāo)注，但是適配器上，沒有明確指出需要標(biāo)識(shí)哪些內(nèi)容。根據(jù)CTL 決議 DSH 653 中的內(nèi)容，以下情況需要在電源適配器上標(biāo)注7.1-7.5 中規(guī)定的內(nèi)容：①器具有兩個(gè)部分交付使用，一個(gè)電源和一個(gè)III 類結(jié)構(gòu)的主體；②電源專門為III 類結(jié)構(gòu)主體設(shè)計(jì)，并在其上標(biāo)有III 類結(jié)構(gòu)主體的型號(hào)或者其他標(biāo)識(shí)；③III 類結(jié)構(gòu)主體具有與電源相同的型號(hào)標(biāo)記，并且說明中應(yīng)包括僅可使用隨機(jī)一起提供的電源。結(jié)合CTL 決議DSH 653表述和個(gè)人理解，筆者認(rèn)為，電源適配器一般為企業(yè)采購(gòu)部件，標(biāo)識(shí)主體相關(guān)內(nèi)容難以實(shí)現(xiàn)，可以在說明書中寫明此III 類結(jié)構(gòu)主體必須與指定的電源適配器匹配，并且在主體的銘牌上，標(biāo)注與適配器相關(guān)的參數(shù)，如輸入電壓，適配器型號(hào)等。

3.3 溫升測(cè)量

電源適配在工作時(shí)，會(huì)對(duì)一些測(cè)試設(shè)備產(chǎn)生干擾。當(dāng)使用熱電偶對(duì)電源適配器進(jìn)行溫升測(cè)量時(shí)，應(yīng)考慮合適的熱電偶，保證測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確。一般熱電偶有“K”、“T”、“J”型三種類型，J 型熱電偶由磁性材料制成，K 型熱電偶由輕微磁性材料制成，T 型熱電偶由非磁性材料制成。因此，應(yīng)優(yōu)先采用T 型熱電偶，其受高頻磁場(chǎng)的影響最小，結(jié)果更準(zhǔn)確。

4 小結(jié)

本文通過一款車載空氣凈化器的安全技術(shù)分析，論述了其與傳統(tǒng)家電在安全測(cè)試時(shí)的一些區(qū)別以及測(cè)試時(shí)需要注意的地方，結(jié)合了車載空氣凈化器的一些工作特點(diǎn)，使用相適應(yīng)的方法進(jìn)行測(cè)試。同時(shí)，針對(duì)車用空氣凈化器的安全測(cè)試，探討了一些特別要求，這些要求考慮了汽車行駛過程中的環(huán)境特點(diǎn)，包括汽車的車內(nèi)結(jié)構(gòu)和被動(dòng)安全防護(hù)。

直流供電空氣凈化器的另一種形式，通過電源適配器實(shí)現(xiàn)。本文介紹了空氣凈化器的電源適配器類型，探討了電源適配器做安全測(cè)試時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)，結(jié)合CTL決議，提出了電源適配器和空氣凈化器主體銘牌標(biāo)識(shí)的解決方案，提出了電源適配器在溫升測(cè)量時(shí)應(yīng)注意的問題。