充電器國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中充電參數(shù)的規(guī)定和測(cè)試

薛宇 秦婷 張旭芳[國(guó)家輕型電動(dòng)車及電池產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)檢測(cè)中心（江蘇） 無(wú)錫市檢驗(yàn)檢測(cè)認(rèn)證研究院 無(wú)錫 214101]

1 行業(yè)情況概述

電動(dòng)兩輪車用充電器行業(yè)分為一級(jí)市場(chǎng)和二級(jí)市場(chǎng)兩部分。一級(jí)市場(chǎng)指產(chǎn)品直接銷售于整車企業(yè)。二級(jí)市場(chǎng)指產(chǎn)品銷售于專賣店、維修店。傳統(tǒng)做一級(jí)市場(chǎng)的企業(yè)，主要為南京西普爾、浙江聚源、南京特能、重慶力華等;做二級(jí)市場(chǎng)的企業(yè)，主要為安徽省滁州市天長(zhǎng)市秦欄鎮(zhèn)的70多家企業(yè)，其中不乏祥瑞、萬(wàn)科、東升、呂航等大型企業(yè)，這個(gè)地區(qū)產(chǎn)業(yè)集中，占二級(jí)市場(chǎng)70%的產(chǎn)銷量。鋰電充電器主要生產(chǎn)廠家為無(wú)錫三石、深圳麥迪瑞等。相比電動(dòng)兩輪車整車企業(yè)，充電器生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量較少，除了天長(zhǎng)地區(qū)70多家外，全國(guó)較大的企業(yè)數(shù)約30家。2021年，全國(guó)銷售量約為1.25億只，其中一級(jí)市場(chǎng)約為0.25億只，二級(jí)市場(chǎng)約為1億只。

2 標(biāo)準(zhǔn)情況概述

在電動(dòng)自行車充電器領(lǐng)域，暫未發(fā)布專用的強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，目前使用的標(biāo)準(zhǔn)有： QB/T 2947.1—2008《電動(dòng)自行車蓄電池和充電器 第1部分：密封鉛酸蓄電池及充電器》、QB /T 2947.3—2008《電動(dòng)自行車蓄電池和充電器 第3部分：鋰離子蓄電池及充電器》、GB/T 36944—2018《電動(dòng)自行車用充電器技術(shù)要求》，以及主產(chǎn)區(qū)安徽省天長(zhǎng)的T/TCDZ 0001—2021《電動(dòng)自行車充電器產(chǎn)品》等，GB 4706.1—2005《家用和類似用途電器的安全 第1部分：通用要求》、GB 4706.18—2014《家用和類似用途電器的安全 電池充電器的特殊要求》也常被用到，還有部分充電器生產(chǎn)廠家的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。目前，國(guó)家正在組織起草強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《電動(dòng)自行車用充電器安全技術(shù)要求》，該標(biāo)準(zhǔn)即將發(fā)布，以控制充電安全風(fēng)險(xiǎn)。

3 充電過程分析

目前，我國(guó)使用的電動(dòng)自行車電池，無(wú)論是傳統(tǒng)的鉛酸蓄電池，還是近年發(fā)展較快的鋰離子電池，充電均使用三段式充電方式。常見的充電器元器件、充電器電路板如圖1、圖2所示。

圖1 充電器元器件

圖2 充電器電路板

常見的三段式充電由恒流充電階段、恒壓充電階段、涓流充電階段共計(jì)3個(gè)階段完成對(duì)電池組的充電過程。第一階段（高效充電階段）：恒流充電階段通常充入總充電量的80%左右。第二階段（高壓充電階段）：恒壓充電階段通常充入總充電量的15%左右。第三階段：涓流充電階段通常充入總充電量的5%左右。例如，對(duì)48 V 20 Ah的電池組進(jìn)行充電，第一階段充電器輸出3～4.5 A直流電流（各廠家有差異），并一直保持恒定值，電池組的端電壓從饋電時(shí)的42 V左右一路充到基本滿電時(shí)的58 V左右，一般需要3～4 h；當(dāng)充電器檢測(cè)到電池組的端電壓達(dá)到58 V（各廠家設(shè)置參數(shù)有微小差異），充電器自動(dòng)進(jìn)入第二階段，此時(shí)充電器的充電電壓逐漸上升到59 V左右并保持不變；直流充電電流開始逐步減少，達(dá)到500～600 mA時(shí)，充電器自動(dòng)轉(zhuǎn)入第三階段，充電指示燈由紅色轉(zhuǎn)為綠色后，使用恒壓（55 V左右）和小電流對(duì)電池進(jìn)行補(bǔ)充電。鉛酸蓄電池和鋰離子電池的差異不大，只是構(gòu)成48 V的串聯(lián)單體電池?cái)?shù)不同。由于鉛酸電池的單體電池格為2 V，所以48 V是由24個(gè)單體電池格組成，如果1塊電池為12 V（6個(gè)單格），那就需要4塊電池。鋰離子電池組構(gòu)成48 V可以由12串（三元電池：?jiǎn)误w電池電壓3.7 V）或者13串（鐵鋰電池：?jiǎn)误w電池電壓3.2 V）組成。整個(gè)充電的過程如圖3所示。

圖3 三段式充電方式充電輸出曲線圖

4 充電參數(shù)的規(guī)定及測(cè)試

4.1 即將發(fā)布的強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《電動(dòng)自行車用充電器安全技術(shù)要求》，首先在“術(shù)語(yǔ)和定義”部分規(guī)定涉及充電參數(shù)的兩個(gè)定義。第一，額定輸入電流（rated input current）是由制造商給充電器規(guī)定的額定輸入電流。同時(shí)給出“一般把充電器高效充電區(qū)結(jié)束前的輸入電流，規(guī)定為額定輸入電流”的注解。第二，額定輸出電流（rated output current）是由制造商給充電器規(guī)定的額定直流輸出電流。同時(shí)給出“一般把充電器高效充電區(qū)結(jié)束前的輸出電流，規(guī)定為額定輸出電流”的注解。其次在“標(biāo)志、警示語(yǔ)和說明書” 部分規(guī)定，充電器本體上明顯位置應(yīng)標(biāo)明：額定輸入電壓、額定頻率、額定輸入電流、額定輸出電壓和最高輸出電壓、額定輸出電流等充電參數(shù)；要求充電器生產(chǎn)企業(yè)標(biāo)注額定輸入電流、額定輸出電流之外，標(biāo)準(zhǔn)對(duì)充電參數(shù)規(guī)定了技術(shù)要求，共設(shè)置了輸入電流、輸出電流、電源適應(yīng)性3個(gè)項(xiàng)目。

4.2 輸入電流和輸出電流：充電器在額定輸入電壓（AC220 V）和正常工作狀態(tài)（恒流充電）下工作，使用電流測(cè)量?jī)x器測(cè)量輸入電流。一般在充電器高效充電區(qū)（恒流充電）結(jié)束前，充電器達(dá)到實(shí)際最大輸入電流。通常4820型充電器選取的測(cè)試點(diǎn)，可以達(dá)到輸出電壓57.2 V、輸入電流3～4.5 A（選其中一個(gè)恒定值）,測(cè)試時(shí)，尋找從恒流充電轉(zhuǎn)換到恒壓充電前所能測(cè)到的最大電流，作為實(shí)際最大輸入電流，通常發(fā)生在57.2 V至59 V（俗稱“轉(zhuǎn)燈”）之間。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，充電器的實(shí)際最大輸入電流（測(cè)得）與額定輸入電流（標(biāo)稱）的偏差，不應(yīng)超過表1中給出的相應(yīng)偏差值。

表1 輸入電流偏差

我們?cè)跍y(cè)量最大輸入電流的同時(shí)，也可以同時(shí)測(cè)得最大輸出電流。充電器的實(shí)際最大輸出電流（測(cè)得）與額定輸出電流（標(biāo)稱）的偏差不應(yīng)超過±10 %。我們也可以按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，給充電器供以額定輸入電壓，調(diào)節(jié)可變電阻，使輸出電壓達(dá)到額定直流輸出電壓，然后測(cè)量輸出電流。不管采用何種方法，均以實(shí)際測(cè)得的最大輸出電流為準(zhǔn)。

需要說明的是，由于不考核負(fù)偏差，故建議企業(yè)通過測(cè)試，測(cè)得充電器實(shí)際最大輸入電流后，標(biāo)注在充電器上額定輸入電流比該點(diǎn)的實(shí)際電流略大一點(diǎn)為宜。例如，該點(diǎn)實(shí)際電流為3.5 A，企業(yè)標(biāo)注的額定輸入電流以3.6 A為宜。該項(xiàng)目設(shè)置的意義在于，明確充電時(shí)的最大電流，讓使用者了解，所使用的市電電網(wǎng)、插頭插座所能承載的電流不應(yīng)出現(xiàn)超載現(xiàn)象，從而引起線路發(fā)熱、燃燒事故。

輸出電流：給充電器供以額定輸入電壓（AC220 V），調(diào)節(jié)可變電阻，使輸出電壓達(dá)到額定直流輸出電壓，然后測(cè)量輸出電流。

4.3 電源適應(yīng)性：我們選取在上述實(shí)際最大輸入電流工作點(diǎn)，在充電器的輸入端接入調(diào)壓器，調(diào)節(jié)充電器輸入電壓。當(dāng)輸入電壓在額定電壓的-10%～+10%的范圍內(nèi)變化時(shí)，也就是AC198 V～AC242 V范圍內(nèi)變化時(shí)，使用電流測(cè)量?jī)x器測(cè)量充電器的輸出電流，記錄由于輸入電壓變化引起的輸出電流變化。測(cè)得的實(shí)際最大輸出電流與額定輸出電流的偏差不應(yīng)超過±10 %。該項(xiàng)目用于考核供電的市電不穩(wěn)定時(shí)，對(duì)充電器的運(yùn)行是否會(huì)帶來太大影響，造成電池充不滿或者過充的情況。

5 標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施展望

預(yù)計(jì)強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《電動(dòng)自行車用充電器安全技術(shù)要求》在發(fā)布后半年實(shí)施，標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置了一年的過渡期（實(shí)施之日起必須生產(chǎn)符合新標(biāo)準(zhǔn)的充電器，過渡期結(jié)束之日起必須銷售符合新標(biāo)準(zhǔn)的充電器）。由于標(biāo)準(zhǔn)為強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，在充電參數(shù)、防火阻燃、熱失控、電磁兼容、輸出接口技術(shù)要求均有所提高，對(duì)充電參數(shù)、熱失控、爬電距離與電氣間隙的測(cè)試，給出了具體方法，規(guī)定了統(tǒng)一的檢驗(yàn)和判定要求。可以展望，隨著新標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，它將促使我國(guó)的電動(dòng)兩輪車用充電器產(chǎn)品質(zhì)量提高，加速其更新?lián)Q代，進(jìn)一步降低充電安全風(fēng)險(xiǎn)，使行業(yè)走上優(yōu)勝劣汰、質(zhì)量提升的道路。