充電器國家標準中充電參數的規定和測試

薛宇 秦婷 張旭芳[國家輕型電動車及電池產品質量檢驗檢測中心（江蘇） 無錫市檢驗檢測認證研究院 無錫 214101]

1 行業情況概述

電動兩輪車用充電器行業分為一級市場和二級市場兩部分。一級市場指產品直接銷售于整車企業。二級市場指產品銷售于專賣店、維修店。傳統做一級市場的企業，主要為南京西普爾、浙江聚源、南京特能、重慶力華等;做二級市場的企業，主要為安徽省滁州市天長市秦欄鎮的70多家企業，其中不乏祥瑞、萬科、東升、呂航等大型企業，這個地區產業集中，占二級市場70%的產銷量。鋰電充電器主要生產廠家為無錫三石、深圳麥迪瑞等。相比電動兩輪車整車企業，充電器生產企業數量較少，除了天長地區70多家外，全國較大的企業數約30家。2021年，全國銷售量約為1.25億只，其中一級市場約為0.25億只，二級市場約為1億只。

2 標準情況概述

在電動自行車充電器領域，暫未發布專用的強制性標準，目前使用的標準有： QB/T 2947.1—2008《電動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《電動自行車用充電器技術要求》，以及主產區安徽省天長的T/TCDZ 0001—2021《電動自行車充電器產品》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廠家的企業標準。目前，國家正在組織起草強制性國家標準《電動自行車用充電器安全技術要求》，該標準即將發布，以控制充電安全風險。

3 充電過程分析

目前，我國使用的電動自行車電池，無論是傳統的鉛酸蓄電池，還是近年發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3個階段完成對電池組的充電過程。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48 V 20 Ah的電池組進行充電，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的42 V左右一路充到基本滿電時的58 V左右，一般需要3～4 h；當充電器檢測到電池組的端電壓達到58 V（各廠家設置參數有微小差異），充電器自動進入第二階段，此時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，達到500～600 mA時，充電器自動轉入第三階段，充電指示燈由紅色轉為綠色后，使用恒壓（55 V左右）和小電流對電池進行補充電。鉛酸蓄電池和鋰離子電池的差異不大，只是構成48 V的串聯單體電池數不同。由于鉛酸電池的單體電池格為2 V，所以48 V是由24個單體電池格組成，如果1塊電池為12 V（6個單格），那就需要4塊電池。鋰離子電池組構成48 V可以由12串（三元電池：單體電池電壓3.7 V）或者13串（鐵鋰電池：單體電池電壓3.2 V）組成。整個充電的過程如圖3所示。

圖3 三段式充電方式充電輸出曲線圖

4 充電參數的規定及測試

4.1 即將發布的強制性國家標準《電動自行車用充電器安全技術要求》，首先在“術語和定義”部分規定涉及充電參數的兩個定義。第一，額定輸入電流（rated input current）是由制造商給充電器規定的額定輸入電流。同時給出“一般把充電器高效充電區結束前的輸入電流，規定為額定輸入電流”的注解。第二，額定輸出電流（rated output current）是由制造商給充電器規定的額定直流輸出電流。同時給出“一般把充電器高效充電區結束前的輸出電流，規定為額定輸出電流”的注解。其次在“標志、警示語和說明書” 部分規定，充電器本體上明顯位置應標明：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；要求充電器生產企業標注額定輸入電流、額定輸出電流之外，標準對充電參數規定了技術要求，共設置了輸入電流、輸出電流、電源適應性3個項目。

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（恒流充電）下工作，使用電流測量儀器測量輸入電流。一般在充電器高效充電區（恒流充電）結束前，充電器達到實際最大輸入電流。通常4820型充電器選取的測試點，可以達到輸出電壓57.2 V、輸入電流3～4.5 A（選其中一個恒定值）,測試時，尋找從恒流充電轉換到恒壓充電前所能測到的最大電流，作為實際最大輸入電流，通常發生在57.2 V至59 V（俗稱“轉燈”）之間。標準規定，充電器的實際最大輸入電流（測得）與額定輸入電流（標稱）的偏差，不應超過表1中給出的相應偏差值。

表1 輸入電流偏差

我們在測量最大輸入電流的同時，也可以同時測得最大輸出電流。充電器的實際最大輸出電流（測得）與額定輸出電流（標稱）的偏差不應超過±10 %。我們也可以按照標準規定，給充電器供以額定輸入電壓，調節可變電阻，使輸出電壓達到額定直流輸出電壓，然后測量輸出電流。不管采用何種方法，均以實際測得的最大輸出電流為準。

需要說明的是，由于不考核負偏差，故建議企業通過測試，測得充電器實際最大輸入電流后，標注在充電器上額定輸入電流比該點的實際電流略大一點為宜。例如，該點實際電流為3.5 A，企業標注的額定輸入電流以3.6 A為宜。該項目設置的意義在于，明確充電時的最大電流，讓使用者了解，所使用的市電電網、插頭插座所能承載的電流不應出現超載現象，從而引起線路發熱、燃燒事故。

輸出電流：給充電器供以額定輸入電壓（AC220 V），調節可變電阻，使輸出電壓達到額定直流輸出電壓，然后測量輸出電流。

4.3 電源適應性：我們選取在上述實際最大輸入電流工作點，在充電器的輸入端接入調壓器，調節充電器輸入電壓。當輸入電壓在額定電壓的-10%～+10%的范圍內變化時，也就是AC198 V～AC242 V范圍內變化時，使用電流測量儀器測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。測得的實際最大輸出電流與額定輸出電流的偏差不應超過±10 %。該項目用于考核供電的市電不穩定時，對充電器的運行是否會帶來太大影響，造成電池充不滿或者過充的情況。

5 標準實施展望

預計強制性國家標準《電動自行車用充電器安全技術要求》在發布后半年實施，標準設置了一年的過渡期（實施之日起必須生產符合新標準的充電器，過渡期結束之日起必須銷售符合新標準的充電器）。由于標準為強制性標準，在充電參數、防火阻燃、熱失控、電磁兼容、輸出接口技術要求均有所提高，對充電參數、熱失控、爬電距離與電氣間隙的測試，給出了具體方法，規定了統一的檢驗和判定要求。可以展望，隨著新標準的實施，它將促使我國的電動兩輪車用充電器產品質量提高，加速其更新換代，進一步降低充電安全風險，使行業走上優勝劣汰、質量提升的道路。