電動(dòng)自行車交流充電樁質(zhì)量問題探討

摘要：電動(dòng)自行車作為日常出行工具，近些年事故頻發(fā)，造成人員傷亡與財(cái)產(chǎn)損失，其質(zhì)量安全問題引起大家重視。文中主要對(duì)日常出行中常使用到的電動(dòng)自行車交流充電樁、交流充電控制器充電設(shè)備，依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 42236.1-2022技術(shù)要求中部分測(cè)試項(xiàng)目規(guī)定，提出電動(dòng)自行車交流充電樁、交流充電控制器在標(biāo)識(shí)和標(biāo)志、輸入保護(hù)要求、電氣保護(hù)要求、輸出開關(guān)要求、接地要求、電氣絕緣性能、防雷要求檢測(cè)項(xiàng)目存在質(zhì)量安全問題，以及針對(duì)這類問題提出一些改善建議。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)自行車；技術(shù)要求；交流充電樁；安全質(zhì)量

Discussion on Quality Issues of Electric Bicycle AC Charging Stations

ZHANG Yezhen，XU Mingzhong，JIANG Changjie，ZHANG Fang

（ Fujian Inspection and Research Institute for Product Quality， Fuzhou 350002， Fujian， China ）

Abstract： Electric bicycles， as a common means of daily transportation， have seen a rise in accidents in recent years in recent years， causing casualties and property losses， and their safety and quality problems have attracted everyone's attention. This paper mainly focuses on the electric bicycle AC charging stations and AC charging controller charging equipment commonly used in daily travel， according to some test items specified in the national standard GB/T 42236.1-2022 technical requirements. The safety and quality problems of electric bicycle AC charging station and AC charging controller in identification and marking， input protection requirements， electrical protection requirements， output switch requirements， grounding requirements， electrical insulation performance， lightning protection requirements are put forward. Additionally， it puts forward some improvement suggestions for these issues.

Key Words： Electric bicycles; Technical specifications; AC charging stations; Safety quality

0 引言

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電動(dòng)自行車以其方便快捷、易于操控的優(yōu)點(diǎn)，已成為居民日常通勤、短途出行的首選交通工具[1]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2023年底，電動(dòng)自行車保有量約4億輛。然而，由于產(chǎn)品質(zhì)量缺陷、違規(guī)改裝改造、停放充電不規(guī)范等原因，引發(fā)的火災(zāi)事故也越發(fā)增多。有數(shù)據(jù)顯示，2023年前四個(gè)月，僅在北京，就發(fā)生電動(dòng)自行車火災(zāi)137起。除了電動(dòng)自行車產(chǎn)品質(zhì)量與人為因素問題之外，電動(dòng)自行車充電樁在生產(chǎn)過程中沒有嚴(yán)格按照有關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行生產(chǎn)，導(dǎo)致在充電過程中由于安全性能問題，無法在故障發(fā)生時(shí)及時(shí)有效地提供安全保障。這也是導(dǎo)致事故發(fā)生的主要原因。文中將依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 42236.1-2022電動(dòng)自動(dòng)車集中充電設(shè)施第1部分：技術(shù)規(guī)范中技術(shù)要求、安全性能等要求展開質(zhì)量問題分析探討，此項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)于2022年12月30日發(fā)布，2023年7 月1日開始實(shí)施。

1 電動(dòng)自行車充電樁類型

目前，市場(chǎng)上常見的電動(dòng)自行車充電樁從輸出電路數(shù)量上可分為：1路、2路、4路、10路、2路充電等；從支付上可以劃分為投幣、刷卡、掃碼支付、多功能一體化充電樁；從充電時(shí)長(zhǎng)上可分為快速充電樁和慢充充電樁兩種。其外觀如圖1所示。

（a）多路：刷卡、掃碼 " " " "（b）多路：刷卡、掃碼、投幣

（c）2路：掃碼

圖1 " "電動(dòng)自行車充電樁

2 充電樁檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)要求

在標(biāo)準(zhǔn)GB/T 42236.1-2022中4.2.1條規(guī)定了交流充電控制器基本結(jié)構(gòu)和輸出性能。交流充電控制器由外殼、輸入保護(hù)、電氣保護(hù)、充電控制、電量檢測(cè)、人機(jī)交互和通信部分組成，其示意圖如圖2所示，輸入輸出要求見表1[2]。

圖2 " "交流充電控制器示意圖

在標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)標(biāo)識(shí)和標(biāo)志、輸入保護(hù)要求、電氣保護(hù)要求、輸出開關(guān)要求、接地要求、電氣絕緣性能、防雷要求等檢測(cè)項(xiàng)目都制定了明確的要求。

3 電動(dòng)自行車充電樁常見問題

3.1 標(biāo)識(shí)和標(biāo)志不規(guī)范、不完整

在標(biāo)準(zhǔn)4.2.2.2條中規(guī)定交流充電控制器外殼應(yīng)在明顯位置進(jìn)行標(biāo)識(shí)，并明示以下（但不僅限于）內(nèi)容：生產(chǎn)廠家、產(chǎn)品型號(hào)、設(shè)備編號(hào)或序列號(hào)或生產(chǎn)批次號(hào)、生產(chǎn)日期、額定輸入電壓（V）、額定輸入功率（kW）、輸出電壓范圍（V）、最大總輸出電流及單路最大輸出電流（A）、額定輸出功率及單路額定輸出功率（kW）、室內(nèi)使用或室外使用（外殼防護(hù)等級(jí)IP代碼）[2]。

常見的交流自行車充電樁外殼明顯位置一般只在銘牌中有標(biāo)識(shí)，且銘牌內(nèi)容不完整、不規(guī)范。如圖3某三家生產(chǎn)廠充電樁銘牌所示，其只標(biāo)注型號(hào)、生產(chǎn)廠家、額定電壓、最大功率、最大電流、頻率、規(guī)格、單路電流、輸出路數(shù)參數(shù)。甚至有些產(chǎn)品只在充電樁外殼表面標(biāo)注型號(hào)與生產(chǎn)廠家，其余參數(shù)均沒有標(biāo)注。這些標(biāo)識(shí)和標(biāo)志書寫內(nèi)容不僅與標(biāo)準(zhǔn)存在很大差異，而且對(duì)于一些主要的參數(shù)也沒有明顯標(biāo)識(shí)。使用者或維護(hù)者無法通過產(chǎn)品外觀了解掌握產(chǎn)品的最基本充電參數(shù)。

3.2 輸入保護(hù)試驗(yàn)設(shè)備安裝不到位

標(biāo)準(zhǔn)4.2.3條中規(guī)定交流充電控制器的輸入保護(hù)應(yīng)達(dá)到以下要求：（a）剩余電流保護(hù)功能：剩余電流保護(hù)器應(yīng)安裝在交流電源進(jìn)線端，其額定剩余電流不應(yīng)超過30mA；（b）充電監(jiān)測(cè)功能：實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)每個(gè)輸出回路充電電流、電壓的變化[2]。

目前市場(chǎng)上絕大部分電動(dòng)自行車充電樁產(chǎn)品在交流電源進(jìn)線端未安裝剩余電流保護(hù)器，以及不具備充電監(jiān)測(cè)功能。因此，當(dāng)充電過程中發(fā)生漏電故障時(shí)，充電樁就無法及時(shí)切斷輸出回路。對(duì)于輸出回路充電電流、電壓，使用者也無法實(shí)時(shí)觀察充電異常變化。

3.3 "電氣保護(hù)試驗(yàn)輸出回路電壓超過12V

在標(biāo)準(zhǔn)4.2.4條中規(guī)定交流充電控制器的電氣保護(hù)應(yīng)達(dá)到以下要求：（a）輸出過流保護(hù)試驗(yàn)：需對(duì)每個(gè)輸出回路分別進(jìn)行試驗(yàn)，在輸出回路接入可調(diào)試負(fù)載，調(diào)節(jié)負(fù)載，當(dāng)輸出回路電流超過最大供電電流1.1倍，并在5s后，觀察測(cè)試儀器顯示的輸出回路電壓應(yīng)不大于12V；（b）試驗(yàn)時(shí)，在充電狀態(tài)下充電負(fù)載移除，觀察測(cè)試儀器顯示的輸出回路電壓不大于12V[2]。

在檢測(cè)過程中，部分電動(dòng)自行車充電樁在驗(yàn)證輸出過流保護(hù)存在以下現(xiàn)象：（1）5s后檢測(cè)輸出回路電壓還是保持220V，不能降到12V以下；（2）延時(shí)幾分鐘后檢測(cè)輸出回路電壓可降到12V以下，但不能在5s內(nèi)降到12V以下；（3）長(zhǎng)時(shí)間等待后檢測(cè)輸出回路電壓依然維持在220V。

在進(jìn)行充電狀態(tài)下移除負(fù)載試驗(yàn)中，部分產(chǎn)品存在以下現(xiàn)象：（1）移除負(fù)載后，充電樁需等待充電時(shí)間倒計(jì)時(shí)結(jié)束后，輸出回路電壓才降至12V以下；（2）等待數(shù)分鐘，依然維持220V電壓；（3）需等待幾分鐘后，輸出回路電壓可降至12V以下。本項(xiàng)目試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)中沒有規(guī)定移除負(fù)載后，輸出回路電壓降至12V以下的等待時(shí)間。但從安全角度出發(fā)，移除負(fù)載后，充電樁也應(yīng)當(dāng)及時(shí)作出判斷，輸出回路不能長(zhǎng)時(shí)間維持在220V電壓。

3.4 輸出開關(guān)不具備短路保護(hù)功能

在標(biāo)準(zhǔn)4.2.5條中規(guī)定交流充電控制器的輸出開關(guān)要求試驗(yàn)時(shí)需接通電源，將充電輸出端進(jìn)行短路試驗(yàn)，觀察測(cè)試儀器顯示的輸出端電壓不大于12V[2]。

目前，電動(dòng)自行車充電樁輸出回路保護(hù)線路常用繼電器或繼電器與熔斷器作為短路保護(hù)，如圖4所示。

在這兩種保護(hù)形式中，使用繼電器與熔斷器作為短路保護(hù)時(shí)，當(dāng)線路出現(xiàn)短路故障，熔斷器能及時(shí)切斷輸出回路，輸出回路電壓能降至12V以下。

而線路只使用繼電器作為保護(hù)時(shí)，當(dāng)線路出現(xiàn)短路故障，繼電器不能快速切斷輸出回路，此時(shí)由交流電源進(jìn)線端開關(guān)切斷整個(gè)回路。在整個(gè)過程中，繼電器會(huì)出現(xiàn)燒毀、火花以及較大的響聲，輸出回路電壓也不能降至12V以下。繼電器雖然可以實(shí)現(xiàn)接通、分?jǐn)嗟谋Ｗo(hù)作用，但不能作為短路保護(hù)的第一選擇。因此在電路出現(xiàn)短路故障時(shí)，短路電流會(huì)急劇升高，會(huì)達(dá)到幾百甚至幾千倍的額定電流。此時(shí)，繼電器無法承載如此大的短路電流，會(huì)導(dǎo)致繼電器觸點(diǎn)燒毀，失去保護(hù)作用，還有可能造成觸點(diǎn)被焊接成閉合狀態(tài)，造成電路嚴(yán)重故障。

3.5 安全要求試驗(yàn)存在的問題

在標(biāo)準(zhǔn)4.2.9條中規(guī)定安全要求試驗(yàn)包含接地要求、電氣絕緣性能、防火阻燃要求、防雷要求、電擊防護(hù)要求等試驗(yàn)項(xiàng)目。但項(xiàng)目檢測(cè)中常存在以下問題：

3.5.1 接地保護(hù)措施不到位

在標(biāo)準(zhǔn)4.2.9.1中規(guī)定交流充電控制器如采用金屬外殼，其接地應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)要求。在進(jìn)行此項(xiàng)目檢測(cè)中常出現(xiàn)以下問題：（1）無接地標(biāo)志；（2）多條輸出回路未設(shè)置接地導(dǎo)體（銅排）；（3）門、安裝板、安裝導(dǎo)軌、門鎖未使用接地線連接到接地導(dǎo)體上。

3.5.2充電樁控制模塊與安裝板間隙不夠

有些充電樁控制模塊電子組件板通過墊塊直接安裝到底板上。由于墊塊高度不夠，導(dǎo)致模塊電子組件板與底板間隙不夠。在進(jìn)行工頻耐壓試驗(yàn)時(shí)，發(fā)生閃絡(luò)、放電現(xiàn)象，導(dǎo)致產(chǎn)品不滿足工頻耐壓試驗(yàn)要求。

3.5.3 "未安裝浪涌保護(hù)裝置

浪涌保護(hù)裝置主要用于保護(hù)設(shè)備免受電壓浪涌和瞬態(tài)過電壓的損害。浪涌保護(hù)器能在電氣系統(tǒng)中檢測(cè)和抑制突發(fā)的電壓浪涌和瞬態(tài)過電壓，以防止這些過電壓損害系統(tǒng)中的設(shè)備和電路。因此，在標(biāo)準(zhǔn)中也明確規(guī)定交流充電控制也具備避雷防護(hù)措施，導(dǎo)電體與保護(hù)導(dǎo)體（PE）之間應(yīng)安裝浪涌保護(hù)裝置。目前市場(chǎng)上的電動(dòng)自行車充電樁大部分未安裝浪涌保護(hù)器。

4 改善建議

電動(dòng)自行車充電樁產(chǎn)品種類多、使用廣，其涉及的質(zhì)量問題也多。這不僅需要生產(chǎn)企業(yè)依據(jù)產(chǎn)品相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)要求設(shè)計(jì)與生產(chǎn)，更需要從源頭上給予更多的政策引導(dǎo)與監(jiān)管，“雙管齊下”才能更好地保證產(chǎn)品與使用者安全。針對(duì)上文涉及到的問題，提出以下改善建議：（1）產(chǎn)品電源總進(jìn)線端安裝極數(shù)為1P+N或2P，I△n為30mA，且開關(guān)額定電流不小于最大總輸出電流的漏電斷路器。防止線路發(fā)生漏電或過載等故障時(shí)開關(guān)能及時(shí)斷開輸出回路；（2）在產(chǎn)品顯眼位置粘貼“非專業(yè)人員請(qǐng)勿重新合閘”標(biāo)識(shí)；（3）產(chǎn)品應(yīng)設(shè)置接地端子或接地排，在其位置粘貼PE、黃綠雙色線等接地標(biāo)識(shí)。接地排端子數(shù)量應(yīng)不小于總輸出回路數(shù)量要求，截面積不小于2.5mm2且不小于相導(dǎo)體的?；（4）相導(dǎo)體截面積依據(jù)額定電流布置，可參考表2要求；（5）每條輸出回路應(yīng)布置能滿足1.1倍過流保護(hù)器件，保證線路出現(xiàn)過載時(shí)能及時(shí)切斷輸出回路且電壓應(yīng)降至12V以下安全值；（6）產(chǎn)品內(nèi)部線路板或元器件帶電部件之間以及安裝位置與外露導(dǎo)電部件應(yīng)保證有足夠的電氣間隙與爬電距離?？捎媒^緣強(qiáng)度高的環(huán)氧樹脂板、絕緣子等材料隔離；（7）當(dāng)移除充電負(fù)載時(shí)，產(chǎn)品可設(shè)置相應(yīng)的語(yǔ)音提示與帶電警示提醒燈，并設(shè)置相應(yīng)的斷開延時(shí)時(shí)間，斷開電壓不大于12V；（8）產(chǎn)品納入CCC強(qiáng)制性認(rèn)證，具備“三有產(chǎn)品”方可出廠與銷售；（9）定期開展工廠檢查以及加大生產(chǎn)領(lǐng)域與流通領(lǐng)域監(jiān)督抽查，并制定相應(yīng)的激勵(lì)與處罰條例；（10）對(duì)生產(chǎn)此類產(chǎn)品的生產(chǎn)企業(yè)開展產(chǎn)品技術(shù)服務(wù)與培訓(xùn)，提高相關(guān)人員產(chǎn)品質(zhì)量安全問題意識(shí)與技術(shù)能力。

表2 " "額定電流為85A及以下的銅試驗(yàn)導(dǎo)線

5 結(jié)語(yǔ)

GB/T 42236.1-2022標(biāo)準(zhǔn)列舉了電動(dòng)自行車充電設(shè)施有：交流充電樁、交流充電控制器、換電柜、充電柜。上述標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定不同充電設(shè)施檢測(cè)項(xiàng)目的要求與技術(shù)條件，包含通信要求、電磁兼容性等要求。而文中測(cè)試產(chǎn)品為交流充電樁、交流充電控制器，這類產(chǎn)品在標(biāo)識(shí)和標(biāo)志、輸入保護(hù)要求、電氣保護(hù)要求、輸出開關(guān)要求、接地要求、電氣絕緣性能、防雷要求檢測(cè)項(xiàng)目都存在質(zhì)量安全問題。

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第1部分：技術(shù)規(guī)范：GB/T 42236.1-2022 [S].北京：

中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2022：12.