淺析國(guó)標(biāo)GB 42296—2022《電動(dòng)自行車用充電器安全技術(shù)要求》

賈冰 成曉南 張晞

【摘要】國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 42296—2022《電動(dòng)自行車用充電器安全技術(shù)要求》于2022年發(fā)布，2023年實(shí)施。該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)電動(dòng)自行車用充電器在機(jī)械安全及結(jié)構(gòu)、電氣安全、環(huán)境舒適性、發(fā)熱與熱失控、輸出接口安全性、耐熱及防火阻燃、發(fā)射等方面作出了要求，對(duì)電動(dòng)自行車的整體安全性能以及整個(gè)行業(yè)的發(fā)展有著積極的作用。本文對(duì)該國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行解讀，以供讀者參考。

【關(guān)鍵詞】電動(dòng)自行車用充電器；國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；標(biāo)準(zhǔn)解析；安全

【DOI編碼】10.3969/j.issn.1674-4977.2023.04.005

Analysis of National Standard GB 42296—2022 Safety Technical Requirements for Chargers for Electric Bicycles

JIA Bing， GHENG Xiaonan， ZHANG Xi

（Wuhan Product Quality Supervision and Inspection Institute，Wuhan 430000，China）

Abstract： The national standard GB 42296—2022 Safety Technical Requirements for Chargers for Electric Bicycles was released in 2022 and implemented in 2023. This standard has made requirements for chargers for electric bicycles in terms of mechanical safety and structure， electrical safety， environmental comfort， heating and Thermal runaway， output interface safety， heat resistance， fire resistance and flame retardancy， emission， etc. It plays a positive role in the overall safety performance of electric bicycles and the development of the entire industry. This article is interpreted through the national standard for readers reference.

Key words： charger for electric bicycles； national standards； standard analysis； security

1概述

電動(dòng)自行車因其便利的特點(diǎn)成為市民就近出行的首選通勤交通工具，該行業(yè)也呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展的趨勢(shì).充電器是電動(dòng)自行車的重要配件之一。但原電動(dòng)自行車國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 17761—2018中針對(duì)電動(dòng)自行車用充電器僅提出了保護(hù)功能和防觸電保護(hù)功能兩項(xiàng)要求。除此之外，未有相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)電動(dòng)自行車用充電器的結(jié)構(gòu)、性能、安全等提出要求。因此電動(dòng)自行車用充電器市場(chǎng)上產(chǎn)品性能良莠不齊，形態(tài)接口各不相同互不通用，不僅產(chǎn)品質(zhì)量難以保證且造成資源浪費(fèi)，因此有必要對(duì)電動(dòng)自行車用充電器提出更全面詳細(xì)的安全技術(shù)要求。

GB 42296—2022《電動(dòng)自行車用充電器安全技術(shù)要求》（以下簡(jiǎn)稱該標(biāo)準(zhǔn)）發(fā)布于2022年12月29日，于2023年7月1日正式實(shí)施。與GB 17761—2018《電動(dòng)自行車安全技術(shù)規(guī)范》中僅提出了保護(hù)功能和防觸電保護(hù)功能兩項(xiàng)要求相比，該標(biāo)準(zhǔn)更細(xì)致全面地對(duì)電動(dòng)自行車用充電器在機(jī)械安全結(jié)構(gòu)、電氣安全、環(huán)境舒適性、發(fā)熱與熱失控、輸出接口安全性、耐熱及防火阻燃、發(fā)射等7個(gè)方面作出了要求。以下將對(duì)該標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行詳細(xì)解讀。

2標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍

該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的適用范圍為：適用于符合GB 17761—2018規(guī)定的電動(dòng)自行車用充電器；該標(biāo)準(zhǔn)不適用于電動(dòng)自行車的車載充電器、充/換電柜、充電樁、快速充電站等充電設(shè)施[1]。

由該標(biāo)準(zhǔn)提出的適用范圍可知，該標(biāo)準(zhǔn)只適用于GB 17761—2018規(guī)定的電動(dòng)自行車用充電器，因此不適用于電動(dòng)輕便摩托車、電動(dòng)摩托車的車用充電器。此外，該標(biāo)準(zhǔn)只適用于非車載充電器，用于對(duì)含鉛酸蓄電池、鋰離子電池的電動(dòng)自行車進(jìn)行充電，而其他的諸如車載的充電器、充電樁、換電等充電方式的充電設(shè)施不適用此標(biāo)準(zhǔn)。在實(shí)際應(yīng)用該標(biāo)準(zhǔn)過程中，應(yīng)注意嚴(yán)格按照該標(biāo)準(zhǔn)適用范圍展開相關(guān)工作。

3標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)內(nèi)容

3.1機(jī)械安全及結(jié)構(gòu)

該標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)機(jī)械安全及結(jié)構(gòu)方面提出了5項(xiàng)技術(shù)要求：外殼沖擊、跌落、振動(dòng)、結(jié)構(gòu)、內(nèi)部布線。其中外殼沖擊、跌落、振動(dòng)試驗(yàn)的判斷依據(jù)均引用了GB 4706.1—2005《家用和類似用途電器的安全第1部分：通用要求》[2]，表明了電動(dòng)自行車用充電器作為家用電器應(yīng)滿足基本的機(jī)械強(qiáng)度要求。標(biāo)準(zhǔn)要求充電器必須采用安全可靠的材料，具備足夠的強(qiáng)度和耐久性，避免充電器因強(qiáng)度不達(dá)標(biāo)導(dǎo)致不可使用或者意外事故的發(fā)生。此外，標(biāo)準(zhǔn)還要求充電器的結(jié)構(gòu)必須合理，便于使用和維修，并要求內(nèi)部布線必須安全可靠，不易損壞。這些要求都是為了保障充電器的安全性和可靠性，避免充電器在使用過程中出現(xiàn)故障或意外事故。該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)電動(dòng)自行車充電器的機(jī)械安全和結(jié)構(gòu)方面作出了嚴(yán)格的規(guī)范，為消費(fèi)者提供了更加安全可靠的產(chǎn)品保障。

3.2電氣安全

GB 17761—2018《電動(dòng)自行車安全技術(shù)規(guī)范》中僅提出了保護(hù)功能和防觸電保護(hù)功能兩項(xiàng)要求。電動(dòng)自行車用充電器作為家用電器的一種，不合格的產(chǎn)品不僅會(huì)引起財(cái)產(chǎn)損失，而且會(huì)造成人身安全問題，電氣安全要求必然是重中之重。該標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)電氣安全方面提出了9項(xiàng)技術(shù)要求：工作溫度下的泄漏電流、電氣強(qiáng)度、電氣間隙爬電距離和固體絕緣、防觸電保護(hù)、非正常工作、熔斷器、充電參數(shù)、電源軟線及輸出線、接地措施。工作溫度下的泄漏電流保證人體不會(huì)被電擊；電氣強(qiáng)度規(guī)定充電器應(yīng)通過一定的電氣強(qiáng)度測(cè)試，以確保充電器在正常使用過程中不會(huì)發(fā)生電擊或火災(zāi)等安全問題；電氣間隙爬電距離和固體絕緣則避免電壓突變時(shí)電子元件受到傷害或火災(zāi)等安全問題；充電器應(yīng)采取防觸電保護(hù)措施，如絕緣外殼、電容器、接地線或其他安全措施；非正常工作對(duì)充電器在錯(cuò)接、短路、風(fēng)扇堵轉(zhuǎn)、原件失效等常見非正常工作狀態(tài)下提出要求，要求非正常工作情況下不會(huì)發(fā)生電擊、火災(zāi)等危險(xiǎn)，有效地避免了因充電器安全問題而導(dǎo)致的事故和損失；充電器應(yīng)配備合適的熔斷器，以保護(hù)充電器或其他設(shè)備不會(huì)因過流而損壞；充電器應(yīng)按照規(guī)定的充電參數(shù)進(jìn)行充電，以保證電池充電過程的安全性；充電器的電源軟線及輸出線應(yīng)符合相應(yīng)的安全性能要求，以避免電線短路或過負(fù)荷等安全問題；充電器應(yīng)采取有效的接地措施，以保證電器設(shè)備不會(huì)因接地不良導(dǎo)致電擊等安全問題。

電氣安全要求詳細(xì)地規(guī)定了電動(dòng)自行車充電器在電氣安全方面的要求，確保充電器的電氣性能滿足安全需求，減少電擊、短路、過載等安全事故的發(fā)生。

3.3環(huán)境適應(yīng)性

考慮到目前絕大多數(shù)電動(dòng)自行車充電都在小區(qū)室外充電樁進(jìn)行充電，因此不可避免地會(huì)在高溫、低溫、雨水、風(fēng)沙等常見的室外環(huán)境下進(jìn)行充電工作，為了保證電動(dòng)自行車用充電器在充電工作過程中能滿足各個(gè)環(huán)境場(chǎng)所、氣候條件下使用的質(zhì)量特性和安全性能，該標(biāo)準(zhǔn)要求模擬不同的氣候環(huán)境條件進(jìn)行正常工作試驗(yàn)，包括低溫[3]、高溫[4]、恒定濕熱、防異物侵入、防水等環(huán)境條件下的試驗(yàn)，保證了電動(dòng)自行車用充電器可以適應(yīng)不同的使用環(huán)境，保證充電器的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，防范潛在的事故和環(huán)境損害風(fēng)險(xiǎn)。

3.4發(fā)熱與熱失控

電氣元件工作時(shí)必然會(huì)發(fā)熱，常態(tài)下是可控的。熱失控本質(zhì)上是一個(gè)能量正反饋循環(huán)過程：溫度升高會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)變熱，系統(tǒng)變熱則會(huì)引起升高溫度，這又反過來會(huì)讓系統(tǒng)變得更熱，如果出現(xiàn)熱失控，則很有可能引起火災(zāi)等安全事故。電動(dòng)自行車尤其是鋰離子蓄電池因其高化學(xué)活性在充電過程發(fā)生熱失控的概率會(huì)大大增加，因此該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)溫升、超溫保護(hù)、過充切斷、延時(shí)切斷等方面進(jìn)行了要求，保證了車用充電器在常溫、超溫工作時(shí)的發(fā)熱狀態(tài)可控，避免電池過充導(dǎo)致電池故障，延長(zhǎng)電池使用壽命，避免發(fā)生由于熱失控造成內(nèi)部損壞或引發(fā)安全事故。

3.5輸出接口安全性

目前電動(dòng)自行車充電器接口因品牌各異，互不通用，不僅會(huì)造成資源浪費(fèi)，不利于環(huán)保，也不利于企業(yè)節(jié)約生產(chǎn)成本，同時(shí)不同品牌電動(dòng)車充電器混用則有可能引起過充，引發(fā)火災(zāi)。因此，該標(biāo)準(zhǔn)輸出接口安全性不僅規(guī)定了鉛酸蓄電池與鋰離子蓄電池兩種輸入接口形式，還強(qiáng)制性規(guī)定了“通信協(xié)議”的方式充電，即鉛酸蓄電池采用兩根電力插針、兩根通信插針（2+2）的形式，鋰離子蓄電池采用兩根電力插針、四根通信插針（2+4）的形式，且充電器必須有通訊功能，尤其是鋰離子電池，必須先確認(rèn)電池組的技術(shù)參數(shù)符合后才進(jìn)行充電。輸出接口安全性規(guī)定不僅使得自動(dòng)自行車充電器在不同品牌之間通用，同時(shí)也避免了混用、濫用等情況的發(fā)生，在保證便利節(jié)約的同時(shí)又進(jìn)一步提高了安全性。

充電器接口的統(tǒng)一使得其規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化。因此，充電器制造商必須遵守該標(biāo)準(zhǔn)，以確保其充電器和設(shè)備之間的兼容性和安全性。充電器接口的統(tǒng)一性對(duì)用戶、制造商、環(huán)境和市場(chǎng)監(jiān)管都是大有裨益的，而且可以促進(jìn)電子設(shè)備行業(yè)的發(fā)展和創(chuàng)新。

3.6耐熱及防火阻燃

電動(dòng)自行車最常見的危險(xiǎn)事故之一便是自燃，因此耐熱及防火阻燃性能也是電動(dòng)自行車用充電器極其重要的性能之一。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了電動(dòng)自行車用充電器的不同部位非金屬材料要滿足耐熱試驗(yàn)、灼熱絲試驗(yàn)[5]、垂直燃燒試驗(yàn)[6]、針焰試驗(yàn)。各試驗(yàn)的試驗(yàn)部件與技術(shù)要求如表1所示。

3.7發(fā)射

隨著電子產(chǎn)品的大量使用，環(huán)境中的電磁干擾日益嚴(yán)重，為了確保充電器在使用時(shí)不會(huì)對(duì)周圍的電子設(shè)備或無線通信產(chǎn)生干擾，同時(shí)避免電磁輻射對(duì)人體健康造成潛在危害。通過對(duì)電子產(chǎn)品的發(fā)射測(cè)試和限制，可以確保電子產(chǎn)品的合格性，保障用戶的安全和健康，同時(shí)維護(hù)無線通信網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行。

該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了充電器端子騷擾電壓、30～1000 MHz頻段內(nèi)的發(fā)射技術(shù)要求、諧波電流，對(duì)騷擾功率、輻射騷擾、限值進(jìn)行了詳細(xì)的要求：端子騷擾電壓規(guī)定了特定頻率范圍內(nèi)，電壓波動(dòng)引起電路的干擾的準(zhǔn)峰值和平均值大小，端子騷擾電壓控制在該范圍內(nèi)可以避免對(duì)其他設(shè)備的干擾；騷擾功率規(guī)定了充電器頻率范圍為30～300 MHz的騷擾功率的限值，防止充電器超過該騷擾功率對(duì)周圍環(huán)境和其他設(shè)備造成干擾和損害；輻射騷擾限值可以限制充電器產(chǎn)生的電磁輻射強(qiáng)度，確保設(shè)備產(chǎn)生的輻射不會(huì)對(duì)人體健康和其他的設(shè)備產(chǎn)生危害；諧波電流的存在可能會(huì)導(dǎo)致更高的騷擾功率和輻射騷擾，并可能對(duì)設(shè)備的性能和壽命造成影響。因此，需要在設(shè)計(jì)和制造時(shí)盡可能減小諧波電流的存在。

4結(jié)束語

作為電動(dòng)自行車的重要配件之一，電動(dòng)自行車用充電器的安全性和可靠性至關(guān)重要。GB 42296—2022《電動(dòng)自行車用充電器安全技術(shù)要求》標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布和實(shí)施，將電動(dòng)自行車用充電器作為家用電器的一種來進(jìn)行規(guī)范和要求，明確了充電器的技術(shù)指標(biāo)和多種安全要求，可以為電動(dòng)自行車用充電器行業(yè)提供技術(shù)指導(dǎo)，有助于提高電動(dòng)自行車用充電器的安全性和可靠性。該標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施不僅有利于消費(fèi)者的使用體檢，保證消費(fèi)者的安全，也能推動(dòng)電動(dòng)自行車產(chǎn)業(yè)的健康化、標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展。同時(shí)本標(biāo)準(zhǔn)將在電動(dòng)自行車行業(yè)中廣泛應(yīng)用，服務(wù)于各電動(dòng)自行車充電器生產(chǎn)、銷售、檢測(cè)等單位，要有效地組織貫宣培訓(xùn)，讓相關(guān)行業(yè)人員準(zhǔn)確理解該標(biāo)準(zhǔn)，正確使用該標(biāo)準(zhǔn)。

【參考文獻(xiàn)】

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[6]電工電子產(chǎn)品著火危險(xiǎn)試驗(yàn)第16部分：試驗(yàn)火焰50 W水平與垂直火焰試驗(yàn)方法：GB /T 5169.16—2017[S].

【作者簡(jiǎn)介】

賈冰，男，1994年出生，碩士，主要從事機(jī)械及輕工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)工作。

（編輯：于淼）