车用应急启动用移动电源的测试方法研究

0   前言

近年来，我国的经济快速发展，人们的生活质量大幅提高，汽车基本上已成为每个家庭便捷的出行工具。目前，市面上的汽车主要分为三类，一种是传统汽车，即采用燃油或者燃气（可燃冰）方式作为动力的；一种是新能源电动汽车，即以内置锂离子电池模块作为动力；还有一种是混合动力汽车，以燃油和内置动力电池模块为动力。除了新能源电动汽车，传统汽车及混合动力汽车都需要其内置的铅酸蓄电池作为启动电源。作为启动电源的电池一般采用12 V 的铅酸蓄电池（见图1），支持大电流放电，最大瞬间启动电流可达600 A。然而，这种蓄电池使用寿命较短，正常使用寿命为2-3 年，最长不会超过6 年。因为汽车在频繁的启动，长时间的运行不间断的超长充电或者长时间的停放，将使得电池存在过充电或者过放电，容易降低电池的额定容量及放电性能，进而严重影响蓄电池的使用寿命。

图1 铅酸蓄电池示意图

启动用的铅酸蓄电池因其运行的环境及用户的不良使用习惯（如长时间停放不启动车），极易发生故障，导致无法正常启动汽车。当汽车使用有一定年限的时候，即使正常保养汽车，启动用的铅酸蓄电池可能也会因使用时间较长，电池输出电压偏低，剩余容量不足，出现无法启动汽车的故障。此时，如果是在偏远山区或者人烟稀少的地方发生故障时，呼叫救援都无法保证快速施救启动车辆，作为车主，如果车上有配备车用应急启动用移动电源，那么便可实现自救。因此，有经验的车主经常会准备车用应急启动用移动电源以备不时之需。

车用应急启动用移动电源一般具有5 V直流输出口、USB 充电口、电量指示屏（灯）、照明灯及配有汽车启动输出连接线，见图2。车用应急启动用移动电源易操作、小巧、便捷、支持大电流放电，可以在启动用的铅酸蓄电池发生故障时启动车辆，也常常作为移动电源对户外照明、户外充气、手机、IPAD 等设备供电，是户外出行必备的产品之一，能够应对各种紧急情况。由于上述优点，而且价格也不贵，深受车主们的欢迎，车用应急启动用移动电源得以广泛应用。

下面，我们就从研究的意义、国内研究状况、测试方法等三个方面来对车用应急启动用移动电源进行阐述。

图2 车用应急启动用移动电源结构图

1   研究的意义

随着我国汽车保有量的稳定增长，人们出行要求的提高，加之车用应急启动用移动电源功能强大、携带方便、价格实惠等优点，消费者对车用应急启动用移动电源的需求量也在大幅增长[1]。

目前，大部分的车用应急启动用移动电源产品内部均采用锂离子电池作为储能器件，因为其体积小，容量大，也支持大电流放电。但是，由于其自身材料的稳定性，锂离子电池对过充电、过放电、高温环境、内外部短路等非正常工作状态下的有效防护要求较高。需要厂家对车用应急启动用移动电源产品配备相应的保护板。才能避免用户在使用车用应急启动用移动电源时发生起火爆炸。

然而，市场上的车用应急启动用移动电源产品良莠不齐，一般消费者无法辨别哪些车用应急启动用移动电源产品是安全可靠的，其应急施救性能是否长效。很多人都认为价格贵的、或者是包装漂亮的一定是安全可靠的，殊不知劣质的车用应急启动用移动电源可能因其虚标的容量造成无法实现其该有的应急救援功能，也有可能因其使用了劣质的锂离子电池，在施救过程中或者存放于较恶劣的环境中引起漏液、着火、爆炸等危险，进而对消费者造成不可估量的潜在危险。因此，车用应急启动用移动电源的测试方法研究显得极为重要。

2   国内标准研究状况

移动电源因其便携、性价比高，作为后备能源，深受广大消费者的欢迎。一直以来，移动电源没有相应的国家标准进行对其规范引导。直到2017 年12 月29 日，国家标准委正式发布业内首个关于移动电源（充电宝）的GB/T 35590-2017《信息技术 便携式数字设备用移动电源通用规范》标准，于2018 年7 月1 日正式实施。但到目前为止，对于车用应急启动用移动电源这种特殊的产品国内仍无任何相应的测试标准。

由于车用应急启动用移动电源的应用环境及其功能的特殊性，我国的GB/T 35590-2017 标准并不能满足企业及消费者对该产品的测试要求。因此迫切需要针对车用应急启动用移动电源产品的工作原理和功能进行系统分析，研究测试方法，制定相应的测试标准以利于企业提高其产品的质量，加强企业竞争力并保证了消费者的人身财产安全，进而促成其长期健康稳定的发展。

3   测试方法及内容

根据车用应急启动用移动电源的使用环境及其多功能用途的情况，可以从功能、环境和安全性能三方面对其进行测试考核。

3.1 功能

车用应急启动用移动电源是一种便携式移动电源，除了可以给汽车作为临时启动电源（汽车内置电池一般采用12 V 的铅酸蓄电池），还可以作为户外照明、户外充气、手机、IPAD 等设备供电电源（一般供电电压为5 V）。所以，其因具有常规便携式移动电源的基础功能，如直流5 V 输入输出功能。

（1）容量

容量的大小决定了其放电时间的长短。即容量越大，可供设备的续航时间越长。容量不合格会导致其给外接设备供电的时间变短，进而间接的给一般消费者带来不便，对从事危险作业的消费者则会使其作业时间过短而终止相应作业，对人身安全造成伤害。市场上流通的车用应急启动用移动电源也不乏有容量虚标的产品存在。容量虚标主要有两种情况：一种是产品铭牌上标的容量实际上是电芯容量，只是为了欺瞒消费者；另一种是容量被夸大，实际容量根本无法满足其标称容量。这两种情况都会使车用应急启动用移动电源给外接设备充电时间变短。对于按需购买的消费者来说，在使用这种产品时，日常生活中小则中断供电，无法便民使用；在医疗行业等其他一些特殊的行业中大则必定会产生不可估量的损失。

车用应急启动用移动电源的容量测试都是依据其产品上的标识提供参数进行的。合理合规的铭牌一般会用简体中文体现产品的名称、型号、额定电压（输入及输出）及额定容量、启动电流、峰值电流、额定能量、电池种类、转换效率、制造商或者商标及警告标识等信息。错误的标识往往会给一般消费者带来错误的消费引导。容易引起误操作、选购时无法合理判别选择适用的型号和规格以及在移动电源发生起火爆炸时，造成相应的财产人身安全损失，无法维权追溯赔偿等情况。

因此，车用应急启动用移动电源的容量应满足在常温（23 ℃ ±2 ℃）测试下不低于其标称额定容量；在高温（45 ℃ ±2 ℃）测试下不低于其标称额定容量；在低温（-10 ℃ ±2 ℃）测试下不低于其标称额定容量的60%。

（2）输出电压

一般情况下，车用应急启动用移动电源在额定带载状态下工作一段时间后，其对外输出的电压会逐渐降低。对于容量未虚标的内置质量好的锂离子电池，在额定带载输出时，其输出电压的衰减率较小。但对于虚标容量的产品，则输出电压的衰减率较大，影响正常带载使用。充满电的车用应急启动用移动电源的在额定电流放电10 分钟后，其实际输出电压不应低于额定电压的90%。

（3）启动测试

我国车用启动用铅酸蓄电池的额定容量及相应的启动电流需满足的配置参数表见表1[6]，基本上涵盖了现有所有车型。一般家用轿车所用的启动用铅酸蓄电池的额定容量普遍在30~65 Ah，瞬间启动电流在240~500 A。

表1 启动电流所需配置参数表

启动测试是车用应急启动用移动电源功能的一个最重要的考核指标。所有的车用应急启动用移动电源都应具备有辅助启动或者独立启动车辆的功能。这是该产品的一个独特的亮点，也是受广大消费者欢迎的重要理由。

图3 移动电源铭牌标识参数

按照图3 参数，根据车用应急启动用移动电源产品上的铭牌标识，在环境温度（23 ℃ ±2 ℃）条件下，车用应急启动用移动电源以标示启动电流放电3 s，放电后其电压不应低于7.5 V[7]，且外观应无明显变形、漏液、起火爆炸[3]；在环境温度（60 ℃ ±2 ℃）条件下，车用应急启动用移动电源以标示启动电流放电3 s，放电后其电压不应低于7.5 V[7]，且外观应无明显变形、漏液、起火爆炸[3]；在环境温度（-18 ℃ ±2 ℃）条件下，车用应急启动用移动电源以0.6 倍标示启动电流放电3 s，放电后其电压不应低于7.5 V[7]，且外观应无明显变形、漏液、起火爆炸[3]。

3.2 环境

（1）高温储存

车用应急启动用移动电源一般情况下都是存放在车辆中的。随着夏天的到来，尤其是在南方，在太阳的爆嗮下，车内温度最高可达五六十度。在这种环境下，对车用应急启动用移动电源是一种考验。特殊的环境，使得车用应急启动用移动电源必须能够耐受因高温引起的突发情况。所以，高温储存是一个不可不考量的重要环境因素。

将充满电的车用应急启动用移动电源放入55 ℃ ±2 ℃环境中7d，其外观应无明显变形、漏液、起火爆炸。开路电压降低幅度不大于0.5 V，且以标示启动电流放电3 s，放电后其电压不应低于7.5 V，且外观应无明显变形、漏液、起火爆炸[3]。

（2）振动

因为车用应急启动用移动电源都是存放在车辆中的。车辆在平坦的路面上如景区路段、高速路段，颠簸较小，对车用应急启动用移动电源造成的振动频率及振幅则较小；但崎岖的山路、坑洼的泥石路上行驶，颠簸就比较大，对车用应急启动用移动电源造成的振动频率及振幅就比较大。因此，车用应急启动用移动电源不因路面情况的多样化，在各种环境中的颠簸振动下，仍能够正常使用。

将充满电的车用应急启动用移动电源紧固在振动试验台上，按下面表2 的参数进行水平、垂直振动测试，试验结束后，应无明显变形、漏液、起火爆炸[2]。

表2 应急启动用移动电源部分测试参数

（3）阻燃

车用应急启动用移动电源封装材料所使用的材料，在其发生意外造成保护功能失效，引发起火爆炸，应能限制火焰的蔓延[2]。使用阻燃性外壳可以确保火焰不会蔓延，自动熄灭于内部本身[2]，即使发生起火也不会危害车辆及用户的生命财产安全。

车用应急启动用移动电源的外壳的防火性能应符合GB 4943.1-2011 标准中4.7.3.2 的规定，其阻燃等级达到V-1 的要求。

3.3 安全性能

（1）过充电保护

车用应急启动用移动电源一般支持车载充电器或者配套的电源适配器进行充电。但是车载充电器产品和电源适配器的种类繁多，产品质量也各有千秋。使用劣质的电源适配器或者输入电压不匹配的电源适配器充电时，即有可能产生过压充电的危险。过高的充电电压易使车用应急启动用移动电源发生着火、爆炸、漏液等危险，进而危害使用者的人身和财产安全[2]。

因此，车用应急启动用移动电源的保护系统应具有过充电保护，过充电保护电压为对应锂电池材料体系充电截止电压的±0.05 V。当车用应急启动用移动电源发生过充电时，其保护系统应能够切断充电回路，实现自我保护。

（2）过放电保护

车用应急启动用移动电源长时间未使用时或者使用了一段时间未及时给予充电，使得其容量耗损较大。当再次使用时，即有可能使车用应急启动用移动电源发生过放电现象，若用来启动车辆，产生的启动电流会使内置的锂离子电池极易失控，电池温度快速升高，从而引发起火、爆炸危险。

车用应急启动用移动电源的保护系统应具有过放电保护，过放电保护电压为对应锂电池材料体系放电截止电压的±0.05 V。除此之外，还应有相应的指示灯显示或提示设备剩余容量，能否继续独立或者辅助启动车辆。

（3）防反接保护

车用应急启动用移动电源一般通过外置的连接线接通受供电设备，不能完全排除用户不会将输出线正负极反接。反接会导致其产生大电流放电，直接造成电池温度失控，从而引发起火、爆炸危险。

车用应急启动用移动电源的保护系统应具有防反接保护，在使用车用应急启动用移动电源因误操作造成正负极反接时，保护系统应立刻启动保护，停止对外输出，不应破坏汽车和车用应急启动用移动电源，不对人员造成伤害。

（4）防短路保护

车用应急启动用移动电源可能会由于本身绝缘材料的失效，造成电源输出线路的爬电距离和电气间隙减小，又或者高温使得绝缘外壳材料发生形变，漏出裸露的零部件而引起短路，瞬间产生较大的电流冲击，进而破坏其自身保护系统，引发着火、爆炸、漏液等危险[2]。

车用应急启动用移动电源的保护系统应具有防短路保护，在使用车用应急启动用移动电源因误操作或者内部器件发生故障造成正负极直接短路时，保护系统应立刻启动保护，停止对外输出，不应破坏汽车和车用应急启动用移动电源，不对人员造成伤害。

4   结语

随着我国汽车市场上的保有量越来越大，消费者对车用应急启动用移动电源的需求量也逐步增大。本文针对车用应急启动用移动电源存在起火、爆炸风险的突出特点，及其特有的功能及特殊环境，深入剖析了其运行易起火、爆炸的原因和机理，总结了相应的测试方法。

该测试方法的研究，有利于企业提高其产品的质量，加强企业的竞争力，又能够保证消费者的人身财产安全，为今后该类产品的检测工作的开展及相关标准的提升提供参考意见。

参考文献：

[1] 金炜.汽车应急电源综合测试系统的设计[D].杭州:浙江科技学院,2017.

[2] 林健,杨凯.行车记录仪锂离子电池测试方法及研究[J].汽车实用技术,2016(9):196-198,201.

[3] 便携式电子产品用锂离子电池和电池组安全要求:GB 31241-2014[S].北京:工业和信息化部,2014.

[4] 信息技术设备安全第一部分:通用要求:GB 4943.1-2011[S].北京:中国标准出版社,2011.

[5] 信息技术便携式数字设备用移动电源通用规范:GB/T 35590-2017[S].北京:中国电子技术标准化研究院,2017.

[6] 启动用铅酸蓄电池第2部分:产品品种规格和端子尺寸、标记:GB/T 5008.2-2013 [S].北京:中国国家标准化管理委员会,2013.

[ 7 ] 启动用铅酸蓄电池 第1部分:技术条件和试验方法:GB/ T5008.1-2013[S].北京:中国国家标准化管理委员会,2013.