充电器国家标准中充电参数的规定和测试

薛宇 秦婷 张旭芳[国家轻型电动车及电池产品质量检验检测中心（江苏） 无锡市检验检测认证研究院 无锡 214101]

1 行业情况概述

电动两轮车用充电器行业分为一级市场和二级市场两部分。一级市场指产品直接销售于整车企业。二级市场指产品销售于专卖店、维修店。传统做一级市场的企业，主要为南京西普尔、浙江聚源、南京特能、重庆力华等;做二级市场的企业，主要为安徽省滁州市天长市秦栏镇的70多家企业，其中不乏祥瑞、万科、东升、吕航等大型企业，这个地区产业集中，占二级市场70%的产销量。锂电充电器主要生产厂家为无锡三石、深圳麦迪瑞等。相比电动两轮车整车企业，充电器生产企业数量较少，除了天长地区70多家外，全国较大的企业数约30家。2021年，全国销售量约为1.25亿只，其中一级市场约为0.25亿只，二级市场约为1亿只。

2 标准情况概述

在电动自行车充电器领域，暂未发布专用的强制性标准，目前使用的标准有： QB/T 2947.1—2008《电动自行车蓄电池和充电器 第1部分：密封铅酸蓄电池及充电器》、QB /T 2947.3—2008《电动自行车蓄电池和充电器 第3部分：锂离子蓄电池及充电器》、GB/T 36944—2018《电动自行车用充电器技术要求》，以及主产区安徽省天长的T/TCDZ 0001—2021《电动自行车充电器产品》等，GB 4706.1—2005《家用和类似用途电器的安全 第1部分：通用要求》、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》也常被用到，还有部分充电器生产厂家的企业标准。目前，国家正在组织起草强制性国家标准《电动自行车用充电器安全技术要求》，该标准即将发布，以控制充电安全风险。

3 充电过程分析

目前，我国使用的电动自行车电池，无论是传统的铅酸蓄电池，还是近年发展较快的锂离子电池，充电均使用三段式充电方式。常见的充电器元器件、充电器电路板如图1、图2所示。

图1 充电器元器件

图2 充电器电路板

常见的三段式充电由恒流充电阶段、恒压充电阶段、涓流充电阶段共计3个阶段完成对电池组的充电过程。第一阶段（高效充电阶段）：恒流充电阶段通常充入总充电量的80%左右。第二阶段（高压充电阶段）：恒压充电阶段通常充入总充电量的15%左右。第三阶段：涓流充电阶段通常充入总充电量的5%左右。例如，对48 V 20 Ah的电池组进行充电，第一阶段充电器输出3～4.5 A直流电流（各厂家有差异），并一直保持恒定值，电池组的端电压从馈电时的42 V左右一路充到基本满电时的58 V左右，一般需要3～4 h；当充电器检测到电池组的端电压达到58 V（各厂家设置参数有微小差异），充电器自动进入第二阶段，此时充电器的充电电压逐渐上升到59 V左右并保持不变；直流充电电流开始逐步减少，达到500～600 mA时，充电器自动转入第三阶段，充电指示灯由红色转为绿色后，使用恒压（55 V左右）和小电流对电池进行补充电。铅酸蓄电池和锂离子电池的差异不大，只是构成48 V的串联单体电池数不同。由于铅酸电池的单体电池格为2 V，所以48 V是由24个单体电池格组成，如果1块电池为12 V（6个单格），那就需要4块电池。锂离子电池组构成48 V可以由12串（三元电池：单体电池电压3.7 V）或者13串（铁锂电池：单体电池电压3.2 V）组成。整个充电的过程如图3所示。

图3 三段式充电方式充电输出曲线图

4 充电参数的规定及测试

4.1 即将发布的强制性国家标准《电动自行车用充电器安全技术要求》，首先在“术语和定义”部分规定涉及充电参数的两个定义。第一，额定输入电流（rated input current）是由制造商给充电器规定的额定输入电流。同时给出“一般把充电器高效充电区结束前的输入电流，规定为额定输入电流”的注解。第二，额定输出电流（rated output current）是由制造商给充电器规定的额定直流输出电流。同时给出“一般把充电器高效充电区结束前的输出电流，规定为额定输出电流”的注解。其次在“标志、警示语和说明书” 部分规定，充电器本体上明显位置应标明：额定输入电压、额定频率、额定输入电流、额定输出电压和最高输出电压、额定输出电流等充电参数；要求充电器生产企业标注额定输入电流、额定输出电流之外，标准对充电参数规定了技术要求，共设置了输入电流、输出电流、电源适应性3个项目。

4.2 输入电流和输出电流：充电器在额定输入电压（AC220 V）和正常工作状态（恒流充电）下工作，使用电流测量仪器测量输入电流。一般在充电器高效充电区（恒流充电）结束前，充电器达到实际最大输入电流。通常4820型充电器选取的测试点，可以达到输出电压57.2 V、输入电流3～4.5 A（选其中一个恒定值）,测试时，寻找从恒流充电转换到恒压充电前所能测到的最大电流，作为实际最大输入电流，通常发生在57.2 V至59 V（俗称“转灯”）之间。标准规定，充电器的实际最大输入电流（测得）与额定输入电流（标称）的偏差，不应超过表1中给出的相应偏差值。

表1 输入电流偏差

我们在测量最大输入电流的同时，也可以同时测得最大输出电流。充电器的实际最大输出电流（测得）与额定输出电流（标称）的偏差不应超过±10 %。我们也可以按照标准规定，给充电器供以额定输入电压，调节可变电阻，使输出电压达到额定直流输出电压，然后测量输出电流。不管采用何种方法，均以实际测得的最大输出电流为准。

需要说明的是，由于不考核负偏差，故建议企业通过测试，测得充电器实际最大输入电流后，标注在充电器上额定输入电流比该点的实际电流略大一点为宜。例如，该点实际电流为3.5 A，企业标注的额定输入电流以3.6 A为宜。该项目设置的意义在于，明确充电时的最大电流，让使用者了解，所使用的市电电网、插头插座所能承载的电流不应出现超载现象，从而引起线路发热、燃烧事故。

输出电流：给充电器供以额定输入电压（AC220 V），调节可变电阻，使输出电压达到额定直流输出电压，然后测量输出电流。

4.3 电源适应性：我们选取在上述实际最大输入电流工作点，在充电器的输入端接入调压器，调节充电器输入电压。当输入电压在额定电压的-10%～+10%的范围内变化时，也就是AC198 V～AC242 V范围内变化时，使用电流测量仪器测量充电器的输出电流，记录由于输入电压变化引起的输出电流变化。测得的实际最大输出电流与额定输出电流的偏差不应超过±10 %。该项目用于考核供电的市电不稳定时，对充电器的运行是否会带来太大影响，造成电池充不满或者过充的情况。

5 标准实施展望

预计强制性国家标准《电动自行车用充电器安全技术要求》在发布后半年实施，标准设置了一年的过渡期（实施之日起必须生产符合新标准的充电器，过渡期结束之日起必须销售符合新标准的充电器）。由于标准为强制性标准，在充电参数、防火阻燃、热失控、电磁兼容、输出接口技术要求均有所提高，对充电参数、热失控、爬电距离与电气间隙的测试，给出了具体方法，规定了统一的检验和判定要求。可以展望，随着新标准的实施，它将促使我国的电动两轮车用充电器产品质量提高，加速其更新换代，进一步降低充电安全风险，使行业走上优胜劣汰、质量提升的道路。