测试标准
Q/DCH 007-2024
测试设备
BTS-4000
保护功能
过充/过放/短路/过温
效率要求
≥80%
1测试概述
充电器测试方法是电动工具配套充电器(锂电/镍氢充电器)的综合性能与可靠性测试,涵盖充电曲线、保护功能、温升、效率四大类项目,全面考核充电器在充电管理、安全保护、热设计与能效方面的能力。
电动工具用锂电池充电器负责对电池包进行 恒流-恒压(CC-CV)充电管理,并在充电过程中实施 过充保护、过放预充、短路保护、过温保护、反接保护 等安全功能。充电器设计不良可能导致 过充鼓包起火、充电不足容量衰减、充电效率低发热严重、保护失效引发事故 等问题。本测试方法系统验证充电器各项性能。
本方法依据 Q/DCH 007-2024,使用 电池充放电测试仪(NEWELL BTS-4000) 与 电子负载,对充电器进行:①充电曲线测试:记录恒流段电流、恒压段电压、转换点、终止电流、总充电时间与容量;②保护功能验证:过充保护(达上限电压切断)、过放预充(低电压小电流预充)、短路保护(输出短路瞬时切断)、过温保护(高温降额或切断);③温升测试:满载充电下外壳/PCB/元器件温升;④效率测试:输入功率与输出功率之比。
测试目的
- 验证充电曲线符合电池化学体系要求(CC-CV 流程正确)
- 验证各项安全保护功能可靠有效动作
- 考核满载充电下的温升控制,验证热设计
- 测量充电效率,评估能效水平
- 为充电器选型、设计与品质管控提供依据
2标准要求
Q/DCH 007-2024 §6充电器测试条件:在额定输入电压(220V AC)下对配套电池包(或模拟电池)进行满电充电。充电曲线:恒流段电流为额定充电电流(允差±5%),恒压段电压为电池上限电压(4.2V/cell 串联,允差±1%),终止电流为0.1C,充电总时间≤5小时。保护功能:过充保护在达上限电压+0.05V/cell 切断;短路保护在输出短路后100ms内切断;过温保护在充电器内部≥70℃降额或切断。温升:满载充电下外壳温升≤40K,PCB 元器件温升≤50K。效率:额定负载下≥80%。
GB 4706.18-2014 电池充电器安全电池充电器安全要求:输入功率与电流、温升、绝缘电阻、电气强度、异常工作、机械强度、保护功能等。充电器在单点故障下不得引起火灾、触电、机械危险。变压器、开关管、电容等关键元器件需符合相应安全标准。
测试项目与限值
| 项目 | 技术要求 | 判定限值 |
|---|---|---|
| 恒流段电流 | 额定充电电流 | ±5% |
| 恒压段电压 | 上限电压 4.2V/cell | ±1% |
| 转换点 | 达上限电压转CV | 正常 |
| 终止电流 | 0.1C | 正常 |
| 充电总时间 | 满电充电 | ≤5小时 |
| 过充保护 | 上限+0.05V/cell 切断 | 可靠动作 |
| 短路保护 | 输出短路 | 100ms内切断 |
| 过温保护 | 内部≥70℃ | 降额或切断 |
| 外壳温升 | 满载充电 | ≤40K |
| PCB温升 | 满载充电 | ≤50K |
| 充电效率 | 额定负载 | ≥80% |
3设备要求
🔋电池充放电测试仪
型号:NEWELL BTS-4000
通道:多通道独立
电压:0–60V
电流:0–20A
采样:10ms
通道:多通道独立
电压:0–60V
电流:0–20A
采样:10ms
⚡电子负载
型号:艾德克斯 IT8512+
电压:0–120V
电流:0–30A
功率:300W
模式:CC/CV/CR
电压:0–120V
电流:0–30A
功率:300W
模式:CC/CV/CR
🔌可编程交流电源
型号:艾普斯 ASR-2150
输出:0–300V AC
用途:充电器输入供电
稳压:±0.1V
输出:0–300V AC
用途:充电器输入供电
稳压:±0.1V
📊功率分析仪
型号:Yokogawa WT500
测量:输入/输出功率
用途:效率计算
精度:±0.1%
测量:输入/输出功率
用途:效率计算
精度:±0.1%
🌡温度记录仪
型号:横河 MX100
测点:外壳/PCB/元器件
热电偶:K型
采样:1s
测点:外壳/PCB/元器件
热电偶:K型
采样:1s
🖥模拟电池
型号:可编程模拟电池
用途:替代真实电池
电压可调:0–60V
内阻可设
用途:替代真实电池
电压可调:0–60V
内阻可设
📷示波器
型号:Tektronix DPO4014
用途:短路保护响应
带宽:≥100MHz
用途:短路保护响应
带宽:≥100MHz
4测试步骤
试验前准备
核对充电器铭牌:额定输入电压/频率、额定输出电压/电流、适用电池类型与节数。准备配套电池包(或模拟电池)。充电器输入接可编程电源(220V AC),输出接 BTS-4000 或模拟电池。功率分析仪测输入与输出功率。布置热电偶于外壳、PCB、变压器、开关管。
充电曲线测试
将放电态电池包(或模拟电池设为下限电压)接充电器输出。启动充电器,BTS-4000 以 10ms 采样记录充电电流、充电电压、充电容量随时间变化。完整记录 恒流段(CC)→ 恒压段(CV)→ 终止 全过程。验证:恒流段电流为额定(±5%)、恒压段电压为上限(4.2V/cell,±1%)、转换点正常、终止电流0.1C、总时间≤5h。
过充保护验证
用模拟电池将电压逐步升高至上限电压 +0.05V/cell,观察充电器是否 自动切断充电 或 降为小电流。记录保护动作电压与响应时间。如未动作则过充保护失效(不合格)。对无过充保护依赖电池BMS的充电器,应验证充电器恒压精度保证不过充。
短路保护验证
充电器正常充电中,在输出端用低阻抗短路片(<10mΩ)瞬时短路。用示波器监测输出电流与电压,记录 短路保护动作时间(应≤100ms)。保护动作后充电器应切断输出并锁定,移除短路后需重新上电恢复。验证短路保护可重复动作。
过温保护验证
在高温环境(40℃)下满载充电,或用加热台逐步加热充电器内部温度传感器位置。监测充电器内部温度,当达 70℃ 时观察充电器是否 降额充电(电流减小)或切断输出。记录过温保护动作温度与响应。验证温度下降后是否能自动恢复充电。
温升测试
在额定输入电压、额定负载(满载充电)下运行至热稳定(温升变化≤1K/h)。记录外壳、PCB、变压器、开关管、整流二极管等关键部位的稳态温升。外壳温升≤40K,PCB 元器件温升≤50K。试验在40℃环境进行时需考虑环境温度补偿。
效率测试
在额定输入电压、额定负载(满载充电恒流段)下,用功率分析仪同时测量 输入功率(AC侧)与 输出功率(DC侧)。计算效率 η = Pout/Pin×100%。效率应 ≥80%。可在25%、50%、75%、100% 负载下分别测试,绘制效率曲线。
数据记录与判定
汇总所有测试数据:充电曲线、保护动作记录、温升、效率。对照 Q/DCH 007-2024 判定限值(充电曲线正确、保护可靠、温升不超限、效率≥80%)判定合格性。由测试人员、复核人员签字归档。
5测试指导书 (SOP)
作业前准备
- 核对充电器铭牌:额定输入/输出、适用电池类型与节数
- 确认 BTS-4000、电子负载、可编程电源、功率分析仪正常
- 校验热电偶、功率分析仪精度
- 准备配套电池包(或模拟电池)与短路测试工装
- 布置热电偶于外壳、PCB、变压器、开关管
安全注意事项
⚠
危险:短路保护验证时输出端瞬时短路可能产生电弧与瞬态大电流,操作人员须佩戴护目镜,短路片需能承受瞬态电流。过充保护验证如保护失效可能导致电池过充鼓包甚至起火,应在通风橱内进行并配备灭火器。锂电池测试应有防爆措施。
!
警告:短路测试必须用低阻抗短路片直接短路输出端,模拟最严酷短路。过温保护验证加热时应缓慢升温避免过冲。效率测试必须在满载恒流段(充电器输出最大功率)进行,否则效率失真。模拟电池的电压与内阻设置必须与真实电池一致,否则充电曲线失真。
操作规程
- 核对充电器铭牌,连接输入电源、输出BTS-4000/模拟电池
- 布置热电偶,功率分析仪测输入/输出功率
- 充电曲线测试:放电态电池充电,记录CC-CV全过程
- 过充保护:模拟电池升压至上限+0.05V/cell,验证切断
- 短路保护:输出端短路,示波器测响应时间≤100ms
- 过温保护:加热至70℃,验证降额或切断
- 温升测试:满载充电至热稳定,记录各点温升
- 效率测试:满载恒流段,测输入/输出功率,效率≥80%
- 对照判定限值判定合格性,填写报告,签字归档
6测试大纲
充电器测试大纲规定测试项目、技术要求与判定限值:
| 序号 | 测试项目 | 技术要求 | 测试方法 | 测试设备 | 判定 |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 恒流段电流 | 额定±5% | BTS-4000记录 | BTS-4000 | 必检 |
| 2 | 恒压段电压 | 4.2V/cell±1% | BTS-4000记录 | BTS-4000 | 必检 |
| 3 | 终止电流 | 0.1C | BTS-4000记录 | BTS-4000 | 必检 |
| 4 | 充电总时间 | ≤5h | 计时 | BTS-4000 | 必检 |
| 5 | 过充保护 | 上限+0.05V切断 | 模拟电池升压 | 模拟电池 | 必检 |
| 6 | 短路保护 | ≤100ms切断 | 输出短路 | 示波器 | 必检 |
| 7 | 过温保护 | 70℃降额/切断 | 加热验证 | 加热台+MX100 | 必检 |
| 8 | 外壳温升 | ≤40K | 满载热稳定 | MX100 | 必检 |
| 9 | PCB温升 | ≤50K | 满载热稳定 | MX100 | 必检 |
| 10 | 充电效率 | ≥80% | 输入/输出功率 | WT500 | 必检 |
7测试报告
测试完成后应出具完整的充电器测试报告,包含样品信息、充电曲线、保护验证、温升效率与判定:
充电器测试报告
CHARGER TEST REPORT
充电曲线数据
| 项目 | 实测值 | 限值 | 结果 |
|---|---|---|---|
| 恒流段电流 (A) | __ | 额定±5% | □合格 |
| 恒压段电压 (V) | __ | 4.2V/cell±1% | □合格 |
| 转换点 | __ | 正常 | □合格 |
| 终止电流 (A) | __ | 0.1C | □合格 |
| 充电总时间 (h) | __ | ≤5 | □合格 |
| 充电容量 (mAh) | __ | ≥额定 | □合格 |
保护功能验证
| 保护项目 | 动作条件 | 响应 | 限值 | 结果 |
|---|---|---|---|---|
| 过充保护 | 上限+0.05V | 切断 | 可靠动作 | □合格 |
| 短路保护 | 输出短路 | __ms | ≤100ms | □合格 |
| 过温保护 | 70℃ | 降额 | 可靠动作 | □合格 |
温升与效率
| 项目 | 实测值 | 限值 | 结果 |
|---|---|---|---|
| 外壳温升 (K) | __ | ≤40 | □合格 |
| PCB温升 (K) | __ | ≤50 | □合格 |
| 变压器温升 (K) | __ | 记录 | □合格 |
| 输入功率 (W) | __ | — | — |
| 输出功率 (W) | __ | — | — |
| 效率 (%) | __ | ≥80 | □合格 |
测试结论
判定结果
□ 合格
判定结果
□ 不合格
8判定标准
充电器测试按 Q/DCH 007-2024 进行判定,所有项目均满足要求方可判定合格。
| 项目 | 限值 | 判定依据 |
|---|---|---|
| 恒流段电流 | 额定±5% | Q/DCH 007-2024 §6.2 |
| 恒压段电压 | 4.2V/cell±1% | Q/DCH 007-2024 §6.2 |
| 终止电流 | 0.1C | Q/DCH 007-2024 §6.2 |
| 充电总时间 | ≤5小时 | Q/DCH 007-2024 §6.2 |
| 过充保护 | 上限+0.05V 切断 | Q/DCH 007-2024 §6.3 |
| 短路保护 | ≤100ms 切断 | Q/DCH 007-2024 §6.3 |
| 过温保护 | 70℃ 降额/切断 | Q/DCH 007-2024 §6.3 |
| 外壳温升 | ≤40K | Q/DCH 007-2024 §6.4 |
| PCB温升 | ≤50K | Q/DCH 007-2024 §6.4 |
| 充电效率 | ≥80% | Q/DCH 007-2024 §6.5 |
✓
合格判定:充电器充电曲线符合CC-CV流程,恒流恒压精度达标,过充/短路/过温保护可靠动作,外壳温升≤40K、PCB温升≤50K,充电效率≥80%,判定合格。
✖
不合格处理:对恒压精度超差,应优化电压采样与反馈补偿、提高基准电压稳定性;对短路保护响应慢,应优化短路检测电路(增加电流采样电阻与比较器);对温升过高,应优化变压器设计、增加散热片、改用低损耗开关管;对效率低,应优化拓扑(准谐振/LLC)、降低开关损耗。整改后重新测试。