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移动电源行业标准现状分析及建议


发布时间:2014-07-31  〖字号:
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Analysis and Suggestion of Current Situation of Standards in Mobile Power Supply Industry
陈永强1     刘国荣2     张 丽3
(中国电器科学研究院有限公司  广东 广州 510663;威凯检测技术有限公司  广东 广州 510663;广东省电源协会  广东 广州 510663)
摘要:本文介绍了移动电源的产品特点、市场现状,重点剖析移动电源行业的认证和标准现状,对比了国内外移动电源现有标准。并就目前国内电源行业标准缺失给出具体建议。
关键词:移动电源;标准;现状
AbstractThis paper introduces the characteristics and market situation of mobile power supply products. It focuses on the current status of certification and standards in the mobile power supply industry through detailed comparison of the existing natianal and international standards. It also provides some concrete suggestions concerning the lack of standards in the current domestic power dindustry.
Key words: mobile power supply; standard; current situation
 
1 移动电源产品简介
移动电源主要由储电电芯和控制电路两部分组成。
储电介质一般采用锂电电芯,目前普遍采用18650电芯(见图1)。18650电芯标称电压为3.7V,有效工作电压范围在2.7-4.2V之间,电芯电压随着电池容量的下降而下降。
单节电芯(图2)容量通常为2600mAh,为了提高移动电源的储电容量,一般并联多节电芯组成电池组(图3),所以移动电源的容量常见2600mAh、5200mAh、7800mAh以及10400mAh等。
 
对于控制电路部分,主要是保证移动电源在既定条件下正常稳定地工作;另外更重要的是在故障条件下实现移动电源的自我保护功能,即充电电压高于正常值、放电电流大于正常值或者环境温度大于正常值时,控制电路实现保护切断以及自动恢复等功能。
智能手机、平板电脑等便携式电子产品自带的锂电池电压也是2.7-4.2V,同电位的电压之间是不能充电的。所以移动电源向外输出电能就必须要有升压系统,把电压升压到5V。这一过程如图4所示,在遵循能量守恒原理的过程中就涉及到能量转换效率。其实,转换效率是一个计算值,并非固定值。而且这个参数具备一定的可变性,因为它是通过计算所得,而由于生产流程、测试手段、原料等等方面的影响,让这个参数并不是一个定值,即使是同一个产品,在测试中,也可能得出不同的数据(当然这个数据应该是在误差范围允许之内)。目前市面上的主流移动电源的转换效率,基本平均在70-80%左右。
 
2 移动电源的市场现状
移动电源在我国起源于2003 年,在2007 年开始有少数厂商涉足移动电源,随着便携式电子产品功能不断的扩展和强化,智能手机、平板电脑等电子产品自带的电池容量已无法满足人们长期使用的需求,人们强烈需求一种便携的外置高容量的电源产品以保证移动设备的续航时间。移动电源正好解决了这样的问题,给人们的生活带来便利。移动电源成为锂离子电池未来重要的应用市场之一。
2012年6月1日~2013 年5月31日淘宝移动电源销售总量为2900 万件,目前淘宝占网络销售的50%以上份额,网络销售又占国内销售的80%以上的份额。2012年品胜电子移动电源年度销量突破500万台,成为中国移动电源类销量第一,紧随其后的电小二、羽博也受到市场的关注。未来五年移动电源年均增长率预计在30%以上。
巨大的市场需求带动行业快速发展。据不完全统计,目前,国内市场上有近5000家移动电源生产商。很多移动电源生产商都是从手机商、一次电池商、锂电池制造商等转型而来。行业内出现不少急功近利的投机行为,移动电源市场看似繁盛,其实背后隐忧频现。
 
3 移动电源的危险表现
由于制造门槛低,目前移动电源市场鱼龙混杂,不少假冒伪劣移动电源出现了各种安全问题,过热烧毁、甚至爆炸时有发生。由于多数移动电源都是使用锂电芯作为内部储电单元,并且电芯都有着不小的容量,严重威胁到消费者的人身安全。
目前,购买移动电源的消费者主要关注产品的电池容量和价格,而忽略了移动电源本身的安全性以及效能性。导致移动电源市场普遍存在容量虚标、转换效率偏低、安全性不足等缺陷。
3.1 电芯导致的事故隐患
电芯是移动电源的内部储电单元,也是移动电源引起风险伤害的主要问题所在。容量越大的电芯,其爆炸能量将会越大。
目前,移动电源生产厂商基本上都是外购电芯。普通的18650电芯10000mAh产品,其物料在60元左右,为了降低生产成本,部分无良企业对回收的电芯进行重新加工利用,以次充好,使得移动电源的实际容量远远达不到标称容量。例如一个标称为2600mAh的回收电芯,其实际容量可能只有1500mAh。
另外回收的电芯、次品电芯、无认证电芯等劣质电芯的滥用存在极大的事故隐患,会威胁到消费者的人身安全。导致移动电源爆炸、起火等恶性事故的发生(见图5)。
 
3.2 保护电路导致的事故隐患
现在很多低价移动电源都忽略保护电路,由于保护电路的设计缺陷和偷工减料,导致移动电源在过压、过载、短路等意外状态下的无法启动保护功能,要么移动电源直接罢工,要么因为过大的电流,或者是不稳定的电压,从而引发移动电源爆炸、起火等恶性事故的发生,或者对正在充电的电子设备造成损坏。
部分使用者常常对移动电源超时充电,将有可能由于过热等原因损坏其保护电路,长期使用存在严重的安全隐患。电源适配器给移动电源自身充电过程中,由于电源适配器发生漏电等事故,也可能导致移动电源使用者发生触电危险。
3.3 外壳及配件导致的事故隐患
移动电源的外壳材料本来是需要采用防火功能的,但为了节省成本,生产企业采用非防火等级的外壳材料。由于上述安全隐患最终导致消费者生命财产受到巨大威胁。
其次是环保无保障,原材料滥用非环保材料,导致有害物质超标,对环境造成严重污染。
3.4 移动电源参数虚标或不标
容量是移动电源一个硬指标,这个参数直接影响到移动电源本身的使用价值以及适用范围,但是目前容量虚标、电流虚标、寿命虚标、充电次数虚标等问题严重、普遍。
正常的移动电源转换效率应该在80%以上,但是部分移动电源转换效率却在70%以下,建议把转换效率作为一个明示指标列入移动电源的铭牌中,引导消费者购买高转换效率的移动电源。
4 政府部门的风险监测工作
2013年上海市质量技术监督局组织开展了移动电源的风险监测工作,从市场中采集了22批次的移动电源样品,检验和评估依据采用经过专家评审认可的移动电源产品检测方案,该方案中的试验方法与技术要求主要参照GB/T 18287-2000《蜂窝电话用锂离子电池总规范》和GB/T 17626.2-2006《电磁兼容 试验和测量技术 静电放电抗扰度试验》制定,检验项目包括:额定容量、静电放电抗扰度、环境适应性(自由跌落)、安全保护性能(过充电保护、过放电保护、短路保护)、电池安全要求(重物冲击、热冲击)。检验结果表明,13批次样品不符合要求,根据检验结果的统计分析,考虑到风险的严重程度和风险发生的可能性,经专家评估风险等级为:中等风险,需要引起足够的关注。
2013年广州市质监局产品质量安全风险监测和预警评估中心开展了移动电源产品质量安全风险监测活动。分析研究报告初步结论:根据GB/T 22760-2008《消费品安全风险评估通则》的矩阵分析法,结合本次风险监测结果,综合伤害发生的总体概率和伤害后果的严重程度, 经专家评估风险等级为:中等风险,需要引起足够的关注。
 
5 国内关于移动电源的认证和标准现状
移动电源的潜在风险已经引起政府管理部门的高度重视。
2013年2月,国内首部地方移动电源标准-福建省地方标准《便携式移动电源》(执行标准:DB35/T 1314-2013),已经正式推行。2013年5月20日,福建省地方标准《便携式移动电源》开始实施。标准是由飞毛腿(福建)电子有限公司、福建省产品质量检验研究所、福建省标准化研究院等单位的10多位专家一起参与起草。
2014年中国化学与物理电源行业协会发布了协会标准《USB接口类移动电源》,欣旺达、万拓电子(电小二)、惠州豪鹏、倍斯特电源、长虹新能源、瑞能德电子、鼎酷科技、创明电池、德赛电池、超威创元、索尼(中国)、深圳先进储能材料国家工程中心等单位均参与了标准起草工作。
中国质量认证中心作为国内举足轻重的产品认证机构,也推出了四个可用于移动电源产品的CQC标志产品质量认证,详情见表1。
 
5.1 从产品适用范围定义明确适用于移动电源的认证实施规则
1)CQC 11-464111-2013《移动通信及智能终端用锂离子电池产品安全认证规则》
2)CQC 11-464113-2012《信息技术设备(含电信终端设备)、音视频电子设备用锂离子电池组安全认证规则》
5.2 适用于移动电源的关键部件--锂离子电池,被部分移动电源企业引用来监管移动电源整体质量的认证实施规则
1)CQC 11-464112-2009《便携电子设备用密封二次电池和电池组安全认证规则》
2)CQC 11-464114-2013《便携式电子产品用锂离子电池和电池组安全认证规则》
5.3 结合福建省地方标准DB 35/T 1314-2013《便携式移动电源》和中国化学与物理电源行业协会标准《USB接口类移动电源》。因此得出,目前国内用来监管移动电源的安全标准有六个
1)GB/T 18287-2013《移动电话用锂离子蓄电池及蓄电池组总规范》
2)IEC 62133:2002含《碱性或非酸性电解液的二次单体电池和电池组的安全要求:便携式密封二次单体电池及应用于便携式设备中由制造的电池》
3)GB 4943.1-2011《信息技术设备 安全第1部分:通用要求》 或GB8898-2011 《音频、视频及类似电子设备安全要求》
4)CQC 3306-2013《便携式电子产品用锂离子电池和电池组安全认证技术规范》
该技术规范,由锂离子电池安全标准特别工作组负责起草,起草时间为2009-2010年。共有48家国内外锂离子电芯企业、封装企业、整机企业、科研机构等成员参与了该标准的起草工作。
5)福建省地方标准DB 35/T 1314-2013《便携式移动电源》
6)中国化学与物理电源行业协会标准《USB接口类移动电源》
 
6 移动电源现有标准的对比
移动电源的危险表现首先表现在电芯上。漏液可能会直接对人体构成化学腐蚀危害,或导致电池供电的电子产品内部绝缘失效间接造成电击、着火等危险;电芯成分的环境污染,将直接导致对人体构成辐射,或使用环境污染或回收环境破坏。
其次表现在保护电路上。起火将直接烧伤人体,或对电池供电的电子产品造成着火危险。
第三点是容易忽视的外壳及配件。过热将直接对人体引起灼伤,或导致绝缘等级下降和安全元器件性能降低,或引燃可燃液体。
另外值得关注的是电磁兼容,将直接导致保护电路失效,或干扰待充电电子产品。
移动电源的安全性与其材料选择、设计、生产工艺、运输及使用条件有关。其中使用条件包含了在正常使用条件、可预见的滥用条件和可预见的故障条件,还包括影响其安全的环境条件诸如温度、海拔等因素。还应当考虑由于制造、运输和正常使用中由于搬运、冲击和振动、挤压引起的安全危险因素。
分析了移动电源的危险源。现在将六个标准从考核项目的角度进行对比,详情见表2,看现有的标准中,哪个标准的考核项目最全面,而不去评价相关的测试方法或评定指标。
使用GB 4943.1-2011《信息技术设备 安全 第1部分:通用要求》 对移动电源进行考核,只有以下条款是适用的:第1.7条标记和说明,第2.1条电击和能量危险的防护,第2.2条SELV电路,第2.9条电气绝缘,第2.10条电气间隙、爬电距离和绝缘穿透距离,第4.1条稳定性,第4.2条机械强度,第4.3条结构设计,第4.5条发热要求,第4.7条防火,第5.3条异常工作和故障条件。
使用GB 8898-2011 《音频、视频及类似电子设备安全要求》对移动电源进行考核,只有以下条款是适用的:第5条辐射危险,第7条正常工作条件下的发热,第9条正常工作条件下的电击危险,第10条绝缘要求,第11条故障条件,第13条电气间隙和爬电距离,第14.10条电池,第20条防火。
 
7 结论
从上述表格和分析可以得出以下结论:
1)除了对移动电源的关键部件-锂电池提出相关要求外,还需要考虑移动电源与电子设备之间的作用,如电气安全、电性能要求和电磁兼容性等。因此移动电源需要从试验条件、一般安全要求、单体电池电安全试验、电池组电安全试验、电池组自身带保护电路安全要求、电池组自身不带保护电路的安全要求、单体电池环境试验、电池组环境试验、性能要求、电磁兼容性、包装、附加要求等12个方面进行考核。
2)目前还没有一个权威标准能较全面的对移动电源进行监管。看似有多个监管标准,但是监管要求不尽相同,甚至彼此矛盾,这样的标准让移动电源生产企业无所适从。导致整个产业链监管不足、成品生产过程规范不完备,从而形成当前移动电源市场和行业混乱,严重影响了消费者的权益保障和产业的良性发展。
3)政府监管部门针对移动电源这种新产品应尽早制订一个较为全面的权威标准,以强制性标准的形式发布实施。特别是在移动电源生产企业较为集中的广东地区,对规范移动电源产业的发展将起到巨大的促进作用:提高移动电源主要原材料的质量要求;提高进入移动电源产业链的门坎;培育移动电源行业知名品牌,提高移动电源产业集中度;维护合法生产商的利益,维护广大消费者的利益;减少资源浪费,确保生态环保。
4)电芯企业、移动电源生产企业、电子设备整机企业、科研院所、权威检测机构、行业协会和认证监管机构只有共同努力,取长补短,用科学严谨的态度,分析移动电源发生的各种事故。从当前生产技术水平角度分析移动电源潜在的风险因素,就一定能制订出一份较为全面的权威标准。
 
参考文献
[1]CQC 11-464111-2013, 移动通信及智能终端用锂离子电池产品安全认证规则[S].
[2] CQC 11-464112-2009,便携电子设备用密封二次电池和电池组安全认证规则[S].
[3] CQC 11-464113-2012,信息技术设备(含电信终端设备)、音视频电子设备用锂离子电池组安全认证规则[S].
[4] CQC 11-464114-2013,便携式电子产品用锂离子电池和电池组安全认证规则[S].
[5] GB 4943.1-2011,信息技术设备安全 第1部分:通用要求[S].
[6] GB 8898-2011,音频、视频及类似电子设备安全要求[S].
[7] GB/T 18287-2013,移动电话用锂离子蓄电池及蓄电池组总规范[S].
[8] IEC 62133:2002,含碱性或非酸性电解液的二次单体电池和电池组的安全要求:便携式密封二次单体电池及应用于便携式设备中由制造的电池[S].
[9] CQC 3306-2013,便携式电子产品用锂离子电池和电池组安全认证技术规范[S].
[10]中国化学与物理电源行业协会, USB接口类移动电源报批稿[Z].

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