電動自行車用充電器標準及質量狀況分析

黃寧 朱應陳

（1. 無錫市計量測試院 無錫 214101; 2. 無錫市產品質量監督檢驗院 無錫 214101 ）

0 引言

隨著公眾環保意識的增強，無尾氣污染、低噪聲的電動自行車受到了人們的青睞。同時，目前全國大城市紛紛開始禁摩，電動自行車更是人們出行的主要選擇。電動自行車的儲能器件就是電池，給電池“加油”的就是充電器，所以充電器成為了我們日常生活中不可缺少的物品，深入千家萬戶，所以這個產品的質量好壞、安全與否，與我們的生活息息相關。

1 產品及行業概況

電動自行車用充電器是一種為電動自行車電池充電的器具，目前常見的有鉛酸蓄電池充電器和鋰離子蓄電池充電器。鉛酸蓄電池充電器一般采用無工頻變壓器的開關電源，由電子器件擔當電流斬波，承受較高的電壓和電流。鉛酸蓄電池充電原理多使用三段式充電方法進行充電，也有部分脈沖式充電器。充電器輸入的是220 V的市電 （交流電），輸出的是對應電池電壓的直流電，常見的有輸出電壓48 V，電流3 A的充電器。功率一般為150～300 W，基本上采用Ⅱ類電器的形式。

我國目前電動自行車的保有量為2.5億輛，每年更新車為3 000萬輛。據統計，電動自行車用充電器年銷售量在7 000萬只左右，可見市場很大。按充電器銷售領域的不同，習慣上將其市場分為一級市場和二級市場：一級市場是指充電器直接與整車企業配套的銷售市場，目前以“西普爾”、“特能”、“聚源”三大品牌為主流，基本覆蓋了全國的一級市場；二級市場是指充電器直接面向個人銷售，或與電動自行車更新、維修等場所相配套市場，該領域品牌眾多、競爭激烈，其中安徽省滁州市天長縣作為全國最大的充電器生產基地，占據著二級市場相當的份額。一級市場上充電器的成本和售價均要高于二級市場，產品質量上也有一定差別。

2 標準及技術法規

2.1 現行標準

目前，我國電動自行車用充電器現行標準方面，主要采用以下三個：全國自行車標準化技術委員會 （SAC/TC 155） 制定的兩個標準QB/T 2947.1-2008《電動自行車用蓄電池及充電器 第1部分：密封鉛酸蓄電池及充電器》、QB/T 2947.3-2008《電動自行車用蓄電池及充電器 第3部分：鋰離子蓄電池及充電器》，以及GB4706.18-2014《家用和類似用途電器的安全 電池充電器的特殊要求》。此外，在全國電動自行車用充電器最集中的產地安徽省滁州市天長縣，還制定有團體標準T/TCDZ 0001-2016《團體標準 電動自行車用蓄電池充電器》。

2.2 在研標準

由全國自行車標準化技術委員會歸口管理，電動自行車分技術委員會 （SAC/TC 155/SC1）、國家輕型電動車及電池產品質量監督檢驗中心/無錫市產品質量監督檢驗院牽頭，組織國內主流充電器、電動自行車、電池生產企業，正在起草針對該產品的國家標準 《電動自行車用充電器技術要求》，標準已處于最后審定及報批階段。標準主要對目前市場上的鉛酸蓄電池用充電器、鋰離子蓄電池用充電器的安全提出了技術要求。目前，國家暫時未實施生產許可證管理，也未實施3C強制認證管理，僅僅由中國質量認證中心開展了電動自行車用充電器的自愿 （標志） 認證。

3 產品抽檢質量狀況分析

3.1 總體質量狀況

由于電動自行車用充電器引起的火災等安全事故占到電動自行車傷害事故的近一半，所以近年來各地質檢、工商部門加大監管力度，多次組織對生產領域和流通領域的充電器進行質量抽查。抽查結果發現，電動自行車用充電器產品的總體合格率普遍較低，均在60%左右，有時甚至低至30%。以江蘇省2017年第2季度對全省市場上銷售 （包含網購） 的質量抽檢為例，依據QB/T 2947.1-2008、QB/T 2947.3-2008標準實施，檢測結果匯總如下[1-2]：

表1 2017年充電器商品檢測結果匯總表

3.2 檢驗項目簡析

3.2.1 空載直流輸出電壓：QB/T 2947.1-2008標準規定，電動車充電器的空載直流輸出電壓應不超過42.4 V[1]。42.4 V電壓值是IEC國際電工委員會規定的人體允許觸及的最高安全特低電壓，超過就可能存在觸電風險。合格的充電器應設計為，充電器的電路一但檢測到輸出端沒有接電池 （沒有電流），就應自動把輸出電壓降為零，或者42.4 V以下。一些低價充電器，為了節省成本，內部甚至沒有CPU，無法實現這個功能。當然，在充電器給電池充電時，充電電壓達到57 V左右（以4820電池組為例），但由于插頭插座已插合，使用者接觸不到，這個是符合標準規定的。

3.2.2 機械強度：主要檢查外殼能否承受一定能量的沖擊 （標準規定為1.0±0.05 J），這個項目是模擬使用時，由于跌落或撞擊造成外殼損壞從而引起使用事故。試驗后外殼破裂，容易觸及帶電部件引起漏電及觸電，還可能會引起火災等安全事故。造成不合格的原因是，外殼材料使用回料或者加入碳粉太多，導致外殼變脆。

3.2.3 發熱：主要檢查充電器在1.06倍額定電壓 （220 V×1.06=233.2 V） 供電時的溫升，確保在一定溫度范圍內能夠正常工作，防止高溫對產品和人身安全帶來的傷害。因電動自行車多在夜間無人值守狀態下充電，而夜間社會用電量減少，電網電壓可能升高，發熱控制較好的產品會大大減少充電器表面溫度升高引起安全事故。

3.2.4 對觸及帶電部件的防護：該項目主要考核充電器的結構和外殼是否對意外觸及帶電部件有足夠的防護。若內部電路接線不規范，與外殼上的金屬部件偶然連接，可能會造成意外觸電；若充電器風扇通風口設計過大，試驗探棒能觸及帶電部件，也會存在觸電風險。由于現在的充電器外殼普遍采用ABS等非金屬材料制造，外殼的結構形式傳統單一，發生觸及帶電部件的可能性很小，所以該項目均合格。

3.2.5 工作溫度下的泄漏電流和電氣強度：主要檢查充電器在正常工作狀態下，其可能出現的電氣擊穿和泄漏電流。由于材料科學的發展，現在的充電器普遍使用ABS等非金屬材料制造，絕緣性能都很好，所以這個項目均合格。

3.2.6 布線：主要檢查器具布線的材料和工藝是否規范，防止企業在線材上偷工減料而引起質量隱患的可能。這個項目的檢測是打開充電器，觀察設計的合理性，內部的各種電線走向，不能觸及運動部件 （如風扇） 和發熱部件，以免長期使用后，電線的絕緣層磨損，引起短路、火災等。

4 潛在質量隱患分析

在上述充電器檢測項以外，還有一些技術問題在現行標準中沒有明確規定，但在實際使用中確實會對充電器使用安全和電池壽命產生較大影響。

4.1 熱失控：目前大部分鉛酸蓄電池充電器工作的原理，普遍為三段式充電：充電開始時，先恒流充電，迅速給電池補充能量；等電池電壓上升后轉為恒壓充電，此時電池能量緩慢補充，電池電壓繼續上升；達到充電器的充電終止電壓值時，轉為涓流充電，以保養電池和供給電池的自放電電流。問題是，當電池內部分單格 （一節12 V電池一般為6個2 V單格） 損壞時，這個單格電壓為零，整個電池組的電壓永遠達不到轉燈電壓值，充電器就長時間對電池組大電流強充，這樣輕則把電池充鼓漲充壞掉，重則直接引起火災。再加上廣大消費者主要利用夜間給電動自行車充電，無人值守的情況下更增加了發生火災事故的概率。因此，好的充電器應限制大電流強充時間 （最多5 h，電池組應當充滿了），到達這個時間后，充電器應無條件地自動改為恒壓小電流充電，從而保證安全。但目前市場上的充電器，絕大多數沒有這個設計，由于現有標準未設置這個檢測項目，抽檢就無依據考核充電器的這項功能。

4.2 溫度補償：不管是鉛酸蓄電池、還是鋰離子蓄電池的工作原理，均是電能與化學能之間的轉換。轉換特性的好壞，對外界溫度有著較大的敏感性。具體來說，溫度越高，化學反應越劇烈，充電越容易，電池容量也會增大，反之則電量縮水，出現虛充。這樣對用戶帶來的實際問題是：不同季節、不同地區，同一款充電器對電池充電會出現不同效果，嚴重影響電池壽命。現在好的充電器，帶有溫度傳感器以及CPU芯片，能夠根據不同的環境溫度，自動設置充電電壓，匹配不同的環境溫度。但目前市場上的充電器，出于成本的考慮，絕大多數沒有這個功能，就會造成冬天電池充不滿、夏天電池易鼓漲的現象。有沒有“溫度補償”功能，對充電器來說目前還并非一個關乎自身質量和安全的問題，但對于電池壽命來說，卻容易形成瓶頸和雞肋，影響消費者利益。因此，筆者建議：一方面廣大消費者應選購帶有溫度補償功能的充電器，能夠延長電池的使用壽命；另一方面相關行業和部門應積極推動該項目的標準化和實施工作。

5 結語

由于過度的市場競爭，目前我國充電器市場的產品質量參差不齊，基本安全性能有時還得不到保障，使用性能以及對其他相關電器的影響也需進一步提高。應及時出臺針對充電器安全的標準或技術法規，促進充電器行業走質量競爭的道路，切實保障廣大消費者的利益。

[1] 全國自行車標準化技術委員會.電動自行車用蓄電池及充電器 第1部分：密封鉛酸蓄電池及充電器: QB/T 2947.1—2008 [S]. 北京：中國輕工業出版社，2008.

[2] 全國自行車標準化技術委員會.電動自行車用蓄電池及充電器 第3部分：鋰離子蓄電池及充電器：QB/T 2947.3—2008 [S]. 北京：中國輕工業出版社，2008.