電動自行車電池產品過充電測試及風險分析

丁志英 李向峰 梁俊超

摘? ?要：電動自行車是一種廣受歡迎的代步工具，用戶仍在不斷增多，然而由于市場上的電動自行車質量良莠不齊，加上用戶使用不當，因而常存在電池過充電的情況。長時間過充電可能致使電池的性能受到損害，并對消費者的人身和財產安全造成潛在威脅。本文首先對電動自行車電池產品過充電的原因進行分析，然后在不使用充電保護的情況下，對25批次的電動自行車電池進行過充電測試，結合測試結果對電動自行車電池產品的過充電風險進行分析，并給出了降低風險的建議。

關鍵詞：電動自行車? 電池? 過充電? 風險分析

中圖分類號：U48? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2020）01（b）-0083-02

Abstract：E-bike has become a popular tool for short-distance journey and the number of users is still increasing. It is unavoidable to have good and bad E-bike in a large market. If not used properly， the batteries will easily be overcharged， which impairs the performance of the batteries and pose a potential threat to the personal and property safety of consumers. In this paper， the causes of overcharge of E-bike batteries are analyzed firstly， and then 25 batches of E-bike batteries are tested without charging protection. Based on the test results， the risk of overcharge of E-bike battery products is analyzed， and suggestions to reduce the risk are given.

Key Word： E-bike; Battery; Overcharge; Risk analysis.

近年來，電動自行車因其輕便快捷、節(jié)能環(huán)保的特點，成為人們日常短距離出行的一種代步工具。作為電動自行車的核心部件，電動自行車用電池的性能和質量至關重要。據統(tǒng)計，2013年以來全國各地仍發(fā)生了萬余起電動自行車起火事件[1]。除了電池產品質量不過關、防火性能差外，過充電也是造成電動自行車電池產品損壞和危害用戶人身安全的主要原因之一。

本文從風險監(jiān)測和管理的角度出發(fā)，采購了電動自行車電池及充電器樣品25批次，其中鉛酸蓄電池及充電器樣品10批次，鋰離子電池組及充電器樣品15批次，在不使用充電保護情況下進行過充電測試，根據測試數據，對電動自行車電池產品過充電的風險進行了分析。

1? 電動自行車電池產品過充電原因分析

目前，對于電動自行車電池和充電器產品是否需要設置過充電保護機制和電動自行車電池過充電性能，并無強制性要求，部分電動車產品沒有配備充電保護機制，或者雖配備了充電保護機制，但也可能在使用過程中因產品質量問題、用戶使用不當等原因導致失效。

1.1 無充電保護機制

對于無充電保護機制的電動自行車，電動自行車在工作時電池一直處于在不同路況下放電，并且伴隨各種顛簸振動狀態(tài)，因此電池功率變化大，放電電流極不穩(wěn)定;有時會遇到滑到傾斜、意外碰撞的情況，加上天氣多變，夏季炎熱多雨，冬季寒冷潮濕，嚴酷的外部因素造成實際電池性能與理想測試情況下的狀態(tài)相差較大。在電池性能已經下降的情況下若出現(xiàn)過充電，更容易出現(xiàn)電池性能損壞，甚至發(fā)生自燃、爆炸現(xiàn)象。

1.2 保護電路失效

對于充電保護機制在車體的電動自行車，路況不佳可能引起電動自行車內導線松動、破損，工作環(huán)境惡劣容易導致電路老化、電路板故障，造成保護電路失效。在通電情況下，尤其在過充電狀態(tài)下，電氣線路可能會產生異常電流[2]。由于保護電路不工作電路持續(xù)導通，異常電流會引發(fā)電動自行車內電路及電池隨著時間累積局部積聚大量熱量，導致零部件高溫老化損壞和電池膨脹性能下降，甚至發(fā)生自燃、爆炸現(xiàn)象。

對于充電保護機制在充電器的電動自行車，由于充電器長時間在高電壓、大電流的狀態(tài)工作下，如果產品能量轉換效率不高，一部分電能不可避免地轉化成熱能，一旦散熱措施不好，將會導致部分器件溫度過高，保護電路失效，長時間充電時保護電路不工作，使電動自行車電池處于過充電狀態(tài)。

1.3 用戶使用不當

一般電池完全放空狀態(tài)下5～7h即可充滿，未完全放空情況下充電時間更短。目前，電動自行車通常用于短途出行，盡管每次耗電量不多，但為避免出行時電能不足，大部分用戶會在電動自行車閑置時立即充電，如白天到達目的地后進行充電，用戶在充電過程中必然離開，充電時間通常在6～8h之間，還有很多用戶習慣夜間充電，充電時間達到10～12h。所以在大部分用戶使用習慣下極容易出現(xiàn)電池過充電情況。

不同的電動自行車產品，因產品質量和防護等級不同，對充電環(huán)境的要求也不同。然而，由于用戶缺乏安全防護意識，即便在高溫、潮濕的環(huán)境下，都隨時隨地給電動車充電[3]。若電動自行車車體或充電器防護措施較差，就可能導致充電保護電路受損或失效，當出現(xiàn)過充電情況時，無法有效阻止電池進入過充狀態(tài)。

2? 電動自行車電池過充電測試

為了量化評估電動自行車過充電風險，從市場采購了25批次的電池及充電器產品，進行了電動自行車電池的過充電安全性能測試。測試方案充分考慮了高電壓、大電流、保護電路失效、長時間過充等因素對產品安全性帶來的威脅，模擬用戶實際使用時可能出現(xiàn)的最惡劣情況。

2.1 電池樣品構成

為保證樣品的代表性，力求反映產品的實際分布狀況，從市場上購買樣品，以名牌企業(yè)的產品為主，兼顧大、中、小等各類型企業(yè)生產的產品。每一種電動自行車電池及充電器產品采樣1套，采樣后當即封樣，其中包括電動自行車鉛酸電池及充電器10批次和電動自行車鋰離子蓄電池組及充電器15批次。

2.2 性能指標檢測依據

首先，對市場采樣的配套充電器進行測試，量測出實際使用時充電器可能提供給電池的最大充電電壓、電流，再與充電器額定標稱值電壓、電流，測試標準定義電壓、電流三者對比，選取最大值作為電池過充電測試的參數依據。同時，測試前將電池保護線路拆除，鉛酸電池測試時間依據標準（QB/T 2947.1-2008）定為48h;鋰電池標準QB/T 2947.3-2008要求過充電測試時間1h，測試方案根據實際情況延長至12h，同時加入了GB31241-2014中的過充電測試對樣品進行大倍率電流過充電情況的評估。具體指標及檢測依據如表1所示。

2.3? 檢測結果及風險評估

本次風險監(jiān)測采樣總共25批次，在過充電測試中，其中鉛酸蓄電池9批次不合格，鋰離子電池1批次不合格。測試結果統(tǒng)計情況見表2。

根據測試數據，電動自行車鋰電池過充電產生的風險有三類：（1）起火;（2）電池出現(xiàn)嚴重變形且電池損壞無法正常充放電;（3）電池損壞無法正常充電。電動自行車鉛酸蓄電池過充電產生的風險有兩類：（1）電池嚴重變形、漏液且電池損壞無法正常充放電;（2）電池損壞無法正常充放電。

3? 風險處理建議及防護措施

針對上述風險監(jiān)測結果，從管理機構、生產企業(yè)、消費者等層面提出風險處理建議及防護措施如下：

（1）管理機構應盡快推動相關標準體系的實施和完善，加強對相關產品的質量監(jiān)管，同時向社會發(fā)布風險警示，增強消費者的安全意識。

（2）電動自行車電池相關產品的生產企業(yè)應嚴格把控產品質量，在配合監(jiān)管的同時，積極做好自查工作，從源頭減少風險的發(fā)生。

（3）消費者應樹立安全意識，避免使用參數不匹配的充電器給電池充電;避免長時間充電，電動車充滿電應及時拔掉插頭;避免戶外、潮濕、高溫、極寒等不利條件下充電。

參考文獻

[1] 邱海峰.兩億輛電動自行車安全難題亟待解決[J].安全與健康，2018（8）：37-38.

[2] 葉震濤，李小利，許豐，等.電動自行車電氣安全風險分析[J].電動自行車，2015（10）：9-14.

[3] 周全，湯培勇，曹寅，等.電動自行車用便攜式充電器的質量安全風險研究[J].日用電器，2015（4）：46-50，55.