关于GB 42296-2022《电动自行车用充电器技术要求》新版国标的解读

陈其勇 李 雷 肖小军 王 霖 余华超

（广东产品质量监督检验研究院 广州 510670）

引言

国家大力倡导绿色发展、低碳出行，在此政策的影响下电动自行车作为代步工具，其环保、便捷、省时、省力的特点广受群众喜爱，成为越来越多人员短途出行的首选。然而，电动自行车被频繁爆出充电起火的事故，作为关键配件的电池及其对应的充电器成为被关注的重点。又由于目前电动自行车充电器市场的发展混乱无章，有的执行电动车充电器推荐性国家标准或行业标准，有的执行家用电器充电器强制性国家标准，更有的执行团体标准，没有一个统一的执行标准，导致充电器产品的质量参差不齐，既影响了广大使用者的使用安全，也不利于国家对该类产品的有效监管，故有必要制定电动自行车充电器的强制性国家标准。针对以上情况，国标委制定并发布了新版强制性国家标准GB 42296-2022《电动自行车用充电器技术要求》（以下简称新国标），以适应当前发展需求。本文对新国标与原有推荐性国家标准GB/T 36944-2018（以下简称原标准）之间差异及测试关键点进行相关解读。

1 目前国内流行的电动自行车充电器标准

现阶段电动车充电器市场执行的标准较多，既有家用充电器国家标准，又有电动车充电器国家推荐性标准、行业标准、团体标准等，关注侧重点不同，评判标准也不统一，造成产品设计、生产、使用及监管等多方面的混乱情况出现，目前常用的执行标准如下：

GB 4706.18-2014《家用和类似用途电器的安全 电池充电器的特殊要求》；

GB/T 36944-2018《电动自行车用充电器技术要求》；

QB/T 2947.1-2008《电动自行车用蓄电池及充电器第1 部分：密封器铅酸蓄电池及充电器》；

QB/T 2947.3-2008 《电动自行车用蓄电池及充电器第3 部分 锂离子蓄电池及充电器》；

TCDZ 0001-2019《电动自行车用蓄电池充电器》。

2 电动自行车充电器新国标重点要求解析

新国标作为强制性国家标准相比作为推荐性国家标准的GB/T 36944-2018 而言，其涵盖的内容有较大幅度的增加，并且根据现实情况对许多章节条款都进行了相应改进，实验及考核方法也作了进一步的优化。现筛选几个重要的章节进行解析，具体如下：

2.1 扩大引用规范性文件

新版国标引入许多全新的内容，例如：接口类型、电子元件失效、垂直燃烧、针焰等，其中涉及的相关试验方法和判定原则都需要增加引用相关应用规范性文件来获取，具体新增的引用文件如下：

GB/T 1002 《家用和类似用途单相插头插座 型式、基本参数和尺寸》；

GB/T 2009.1《家用和类似用途插头插座 第1 部分：通用要求》；

GB/T 2423.10-2019 《环境试验 第2 部分：试验方法试验Fc：振动（正弦）》；

GB/T 4208-2017 《外壳防护等级（IP 代码）》；

GB/T 5169.16-2017 《电工电子产品着火危险试验 第16 部分：试验火焰 50 W 水平与垂直火焰试验方法》。

2.2 重点内容解读及分析

2.2.1 结构

本章节条款新增两项关键指标的确认以及具体试验要求。一是“保护阻抗相关性能”指标，该条款要求保护阻抗在器具寿命期间不能有明显改变，并且任一阻抗出现短路或开路时均不应超过GB 4706.1-2005 中8.1.4规定的值。二是“插头放电”指标，该条款要求正常使用中人手触碰电源线插脚不会因电容放电引起电击危险，然而额定电容量不大于0.1 uF 的电容器，不认为会引起危险。

2.2.2 热失控

现行电动车充电器普遍采用的充电方式通常分为三个阶段的充电区域，第一个阶段区域为“高效充电区”，第二个阶段区域为“高压充电区”，第三个阶段区域叫“涓流充电区”。“高效充电区”即恒流段，电压随充电进程不断增加而电流则维持基本不变，其充电电流在整个充电过程中是最大，发热量也是最大，在整个充电工作中起主导作用；“高压充电区”即恒压段，充电电压基本保持在一个较小变化区域（可视为恒定），而充电电流与充电电压成反比缓慢的变小，就好像高速行驶的列车进站前的缓冲减速一样，有效地保护了电池的使用寿命；“涓流充电区”的设立则是考虑到电池在静置过程中由于内阻的原因会出现缓慢的自行馈电现象，为了让电池保持近乎充盈的状态，充电器在这个区域内提供一个很小的小电流（不大于0.03 C）对电池进行补电。根据充电器的这些充电特性，本章节对部分条款进行了修改，具体如下：

2.2.2.1 过充切断

本条款根据电动车充电器的充电区域的特性，不再同时对“高效充电区”、“高压充电区”两个阶段的充电区域分别进行过充考核，并且不再强调达到规定充电量时必须切断输出电流的要求（原标准要求：“高效充电区”充入电量达到1.00 C、“高压充电区”充入电量达到0.30 C 时均应切断输出电流），取而代之只针对主要充能作用的“高效充电区”进行考核，“切断输出电流”不再是最终判定要求（国标要求：“高效充电区”充入电量不超过1.20 C 的情况下，转入下一充电阶段或切断输出电流，均判定为合格）。

注：C 为电池额定容量，单位为Ah。另外，试验方法中也注明可以采用电池组代替电子负载，但要保证其容量必须比充电器标称额定电池额定容量大30 %以上。

2.2.2.2 延时切断

本条款不再仅限于考核“涓流充电阶段”，也把“高压充电阶段”纳入考核范畴，明确时间不超过180 min应自动转入下一个充电阶段或切断输出电流。并且备注了锂离子电池充电器及其他无涓流阶段设计的充电器不考核涓流阶段切断功能。

2.2.3 非正常工作

本章节对“错接”、“短路”两个条款进行了细微调整，并增加了元件失效的考核内容，补全了以往忽视的地方。本章节具体条款如下：

2.2.3.1 错接

本条款中实验结束后的判定原则有所改变，电流表读数不再规定始终为0，只需小于5 mA 即可，且规定试验期间不发生电击、火灾和机械危险等危害。恢复正确连接后判定原则也有所改变，不再明确规定电流表读数为0，只要求充电器应能正常工作。

2.2.3.2 短路

本条款中实验结束后的判定原则有所改变，不再要求排除短路后充电器应正常工作，而是要求在实验整个过程中充电器应无任何故障，不发生电击、火灾和机械危险等危害。

2.2.3.3 元件失效

本条款为新增内容，增加了对充电器电路中元件的短路、开路的试验要求，并且重点考核电源次级端反馈光耦的两脚以及电压采样电阻等其他可替代切断电压反馈回路的元件，还有电流采样电阻等其他替代切断电流反馈回路的元件。明确具体不合格情况：①出现电击、火灾、机械危险；②产生高于额定最高输出电压一定比例的输出电压；③产生持续时间超过1s 且高于额定最高输出电流200 %的输出电流有效值。元件失效试验的测量原理如图1。

图1 充电器元件失效测量原理框架

2.2.4 输入接口安全性

本章节为新增内容，摒弃了原有传统插头和插座，改用专用插头和插座，引入通讯互认增强充电器对电池状态的监控，铅酸蓄电池插头采用“2+2”形式（两根电力插针、两根通讯插针），锂离子蓄电池则采用“2+4”形式（两根电力插针、四根通讯插针），插头和插座中的通讯和电力端子通过数量及结构的差异确保了不同类型电池和充电器间不会出现混插的危险，并且电力端子的正负极设计成一凸一凹形式确保了人手不会同时触及到输出端子的正负极，通过这些巧妙的物理设计确保电池组与充电器连接的安全可靠，本章节具体条款如下：

1）充电器的输出接口不应与符合GB/T 2099.1 及GB/T 1002 的单相输入接口互插。（通过GB/T 2099.1 及GB/T 1002 规定的量规检测，如图2）

图2 符合GB/T 1002 的量规

2）适用电池类型不同的充电器插头与插座间不能互插。例如：铅酸电池充电器输出插头无法插入锂离子电池组的插座中。

3）充电器输出接口的电力端子（正负极）间不能被同时触及。（通过C 型试验探棒进行检测，如图3）

图3 C 型试验探棒

4）充电器空载时接口电力端子间的输出电压应不高于直流42.4 V。

5）充电器与电池间应有互认协同协议，当连接互认协同，并确认技术参数后方可开始充电，原标准无相关要求。

6）铅酸电池充电器与锂电池或其他电池充电器的输出接口（应为插头形式），及对应的插座的设计结构图（见图4、图5）。

图4 铅酸蓄电池充电器输出插头及对应的插座形式

图5 锂离子或其他蓄电池充电器输出插头及对应的插座形式

2.2.5 耐热及防火阻燃

本章节修订了部分条款的参数，并完善了相关内容，根据现实生活中电动车充电起火高发的现状将外壳部分从灼热丝中分离出来重点考核，增加了“垂直燃烧”、“针焰”两条款，确保充电器每个基础部件均被纳入考核之中。本章节具体条款如下：

2.2.5.1 耐热

本条款考虑到现实器具的使用情况将外壳材料的试验温度提高至（90±2）℃。并且考虑偶然因数，增加了初次试验结果不通过的处理方法，即增加2 个样品追加测试，如全部合格，样品可判定合格。

2.2.5.2 灼热丝

考核对象仅针对支撑载流连接的绝缘材料（连接件或距离这些连接处3 mm 内的材料），通过750 ℃灼热丝进行判定，对于试验期间结果通过但产生的火焰持续时间超2 s，可通过对该连接件上方20 mm 直径、50 mm高的圆柱体范围的部件进行针焰考核，如果有满足针焰要求的隔离板阻挡的部件无需考核。对于支撑正常工作期间载流超过0.2 A 的带电部件的绝缘材料（连接件或距离这些连接处3 mm 的材料）则需追加进行850 ℃灼热丝的考核。

2.2.5.3 垂直燃烧

本条款为新增条款，重点针对外壳、外壳开孔中装塞的元件（仅限开关、指示灯、连接器、器具插座）、风扇、内部元件、灌胶工艺中的胶体等进行考核。另外明确制样要求，如果制样需求中提出如无法从样品上制备，可在单独的材料中制备，其厚度不应超过相关部件的厚度。

2.2.5.4 针焰

本条款作为新增条款，主要针对印刷电路板，包括“垂直燃烧”条款中描述的外壳、装塞在外壳开孔中的元件材料等（当它们无法制备时）进行考核。

2.2.6 连接负载

标准中充电器测试用负载主要分为三类：①电池组；②电子负载；③测试电路（见图6）。测试用负载要求表1。

图6 测试充电器的电路

3 小结

综上所述，新国标规定了电动自行车充电器接口的统一性、专用性，提高了对各个部件的耐燃性能、输入插头及输出插脚的防触电安全的要求，细化了电子元件失效危害的关键点，调整了过充切断的判定要求，围绕充电器产品易引起危险的关键点提出合理有效的要求和规定，必将对电动自行车充电器行业的质量提升起到不可或缺的作用。

表1 测试用负载要求