外贸出口认证知识分享：基于IEC 62368-1标准的锂电池充放电控制电路安全测试规范研究

一、引言

伴随音视频、信息技术与通信设备的锂离子电池应用场景持续拓展，电池因充放电异常引发的漏液、起火、爆炸等安全事故已成为电子设备安全风险的核心诱因。IEC62368-1作为针对该类电子设备的核心安全通用标准，针对锂电池充放电控制电路的安全测试制定了严谨的技术要求，本次测试作为认证检测环节的强制性安全验证项目，旨在全维度考核电池及配套充放电控制电路的风险抵御能力，避免因设计缺陷或元器件失效引发人身伤害与财产损失。本文结合电池充放电控制电路安全测试的专项要求，从测试条款释义、测试原理、测试配套设备、试验条件步骤、结果判定等全维度展开系统性的专业解读，为实验室测试执行与厂商研发合规提供标准化的技术参考。

二、对应测试条款的释义

本次锂电池安全测试完全契合IEC62368-1标准中针对可充电电池充放电异常防护的相关条款，具体覆盖三大类技术要求：

第一是前置设计合规，对于使用者可自行更换的电池，若极性接反会引发危险，设计阶段必须采取物理限位等结构措施，尽可能降低使用者出现极性接反操作的概率；针对电路设计则提出三类强制要求：电池充电电路的输出特性必须与所配套的可再充电电池的额定特性完全匹配，针对不可充电电池必须设置防护机制，避免其以超出制造厂商推荐的速率放电以及出现无意识充电的情况，针对可再充电电池，必须同时具备三重防护能力，防止电池以超出厂商推荐的速率充电、超出厂商推荐的速率放电，以及出现反极性充电的异常工况。

第二是安全试验，将过充电试验、无意间充电试验、反极性充电试验、超放电速率试验列为四项强制验证项目，所有试验场景都需要覆盖正常工况下的电路失效风险以及单一元器件故障下的极端工况风险。

第三是测试场景延伸，电池充放电控制电路的功能逻辑必须符合通用安全设计要求，比如，电路需实时检测电源适配器的输入状态，当检测到适配器接入时优先由适配器为系统供电，同时实时采集电池的电压、电流、温度等状态参数判定充电需求，当未检测到适配器输入时自动切换为锂离子电池组为系统供电；整个充电过程中必须全程对充电电流、系统总电流与充电电压进行实时监测，满足截止条件时立刻触发停充动作，该套安全控制逻辑也可同步适配其他同类电池驱动产品的安全验证需求。

三、测试原理

本次系列测试是在模拟极端异常应力的工况下，验证锂电池系统（含电芯本体、配套电池组保护电路、整机端充放电控制电路）的多维度容错能力：过充试验针对电池组整体进行耐过充能力考核，判定逻辑为电池组、内置保护电路、电芯三个单元中只要任意一个单元可以完整承受设定的过充试验应力，即可判定该项目符合安全要求，当前行业内锂离子电池组普遍标配独立的安全保护电路，其余常规电池类型均无内置安全保护电路，因此试验过程中需要针对不同电池类型的特性针对性调整验证优先级；过放试验则是通过刻意旁路充放电控制电路的限流、限压保护环节，验证电芯与外围电路在大电流放电下的热稳定性，排查因大电流发热引发的绝缘失效、熔融、起火等风险。

针对极端故障场景的试验采用“Zui不利故障原则”，即刻意设置能够产生Zui大过充/过放应力（Zui大电流或Zui高电压）的单一元器件故障，验证充放电控制电路在极端失效场景下，依然能够避免引发不可接受的安全风险，例如典型的单节锂离子电池充电电路中，芯片管脚桥接短路属于典型的Zui不利故障场景，该故障会直接导致电池两端接入远超额定值的充电电压与充电电流，以此验证系统的极限防护能力。同时标准允许采用电池组模拟装置替代真实电池组开展设备端充放电控制电路试验，也可通过模拟电池组内置温度传感器的实际反馈信号，在温度控制箱中完成温度相关的联动保护测试，大幅提升测试场景的覆盖效率。

四、测试配套设备与前置试验条件

（一）主要测试设备

整套测试系统需配置多类高精度专业设备：第一是可编程直流电源，精度等级不低于0.5级，支持连续线性调压，可精准输出充电装置额定输出电压1.06倍以上的试验电压，同时可实时采集、存储充电全过程的电压、电流时序数据；第二是可编程电子负载，可精准模拟过度放电工况下的大电流负载，实现快速放电的试验要求；第三是温度控制箱，温控范围覆盖电池测试所需的-10℃至55℃区间，控温精度偏差不超过±2℃，用于开展温度相关的防护联动验证；第四是高速数据采集仪，采样频率不低于10Hz，可全程同步记录测试过程中电芯表面温度、电路关键节点电压等参数，实时捕捉异常温升与电压突变信号；第五是安全防护辅具，包含定制化的防爆试验箱、高压绝缘防护手套、灭火毯等，避免试验过程中电池突发爆炸、起火引发的测试人员受伤与实验室设施损坏。

（二）试验前置条件

试验开展前需完成三项前置校验：首先确认受试样品的额定参数信息，准确获取充电装置的额定输出电压、电池的额定充电限制电压、厂商标称的Zui大允许充放电速率等核心参数，例如常规单节锂离子电池的充电电路额定输出电压、充电器Zui大输出电压、电池充电限制电压均为4.2V，以此为基础计算得到过充试验电压为1.06×4.2=4.452V；其次完成测试环境布置，将试验区域布置在通风良好的防爆试验空间内，环境温度控制在20℃±5℃的常规试验温度区间，无易燃易爆、腐蚀性介质；Zui后完成受试样品的预处理，将待测试电池提前以标准充电流程充满至额定满电状态，静置1小时以上保证电芯状态稳定，排除因初始电量状态不均导致的试验数据偏差。

五、标准化测试操作步骤

整套试验流程按照“无故障验证-单一故障验证-过放电验证”的顺序依次开展：

无故障过充电试验：在不接入受试电池的前提下，将可编程直流电源作为充电装置，调节输出电压至预设的试验电压，该试验电压取充电装置额定输出电压1.06倍的输出电压、或是从无模拟故障的充电装置可得到的Zui大充电电压两者中的较高值；确认输出电压精度达标后，将预处理完成的受试电池与充电装置可靠连接，保持该充电工况持续7小时，全程同步采集记录各项测试参数。

单一故障工况过充电试验：首先完成电路故障分析识别，梳理充电电路中所有可能引发电池过充电的单一元器件故障模式，筛选出能产生Zui大过充电电流的Zui不利故障，例如将充电控制芯片的对应管脚短路、或将充电回路的限流元器件设置开路故障；确认故障模拟工况搭建完成后，调节充电装置输出为充电装置的额定输出电压，将受试电池接入回路后保持该试验工况持续7小时，全程监测电池与电路的状态变化。

过度放电试验：针对受试电池组的负载电路，将其中所有起到限流、限压保护作用的元器件分别执行开路或短路操作，使电池组直接接入大电流负载回路，承受远超厂商标称值的快速放电应力，持续放电至电池电量完全耗尽或触发极端异常状态，全程记录放电过程中的温度与外观变化。

差异场景补充验证：针对不可充电电池补充开展无意识充电与超速率放电验证，针对可换式电池补充开展反极性接插后的通电验证，覆盖IEC62368-1标准要求的所有试验场景。

六、测试结果判定标准

严格依据IEC62368-1标准的强制安全要求，所有试验过程中均不得出现以下任何一类不可接受的风险事件：其一，电池盒（盖）出现龟裂、断裂或爆裂，进而引发腐蚀性化学物质泄露，对设备要求的基本绝缘、加强绝缘性能造成严重破坏；其二，出现电池爆炸情况，直接对周边测试人员造成人身伤害；其三，测试过程中出现火焰蔓延到设备外表面的情况，或是熔融状态的金属从设备壳体掉落至外侧，引发周边可燃物起火等次生风险。

所有试验样品只要全程未出现上述三类异常情形，即可判定该锂电池充放电控制电路的安全测试符合IEC62368-1标准的相关要求，允许进入后续的合规认证环节。需要特别注意的是测试执行过程中需严格区分正常充放电、过充、过放以及深度放电的概念差异，避免出现测试场景混淆导致的试验结果误判，保证Zui终测试结论的严谨性与性。