应用领域：新能源设备→充电桩设备→充电模块核心部件

检测项目：充电桩模块→环境可靠性检测→极限温度承受性能

参考标准：GB/T 2423.1-2021《环境试验 第2部分：试验方法 低温》、GB/T 2423.2-2021《环境试验 第2部分：试验方法 高温》、GB/T 18487-2015《电动车辆传导充电系统一般要求》

摘要：户外充电桩长期暴露在自然环境中，夏季高温暴晒、冬季低温霜冻，温度跨度极大，充电模块作为充电桩核心功率部件，极易因极限温度出现输出功率衰减、电压偏移、保护误触发、器件老化等故障。常规常温检测无法验证模块温区的耐受能力与运行稳定性。本文利用高低温试验箱模拟高低温极限工况，对商用充电桩功率模块开展极限温度耐受测试，采集不同温度下模块的输出功率、工作效率、运行状态等实测数据，分析极限温度对模块性能的影响，判定模块温度耐受极限，为充电桩模块工况适配、质量验收及结构优化提供实测依据。

一、实验目的

交流、直流充电桩多部署于户外露天场景，无恒温防护，四季温差跨度极大，部分地区夏季地表高温可达+65℃以上，冬季低温可低至-20℃以下。充电模块承担电能转换与输出工作，内部包含功率管、变压器、电解电容、控制芯片等精密元器件，对环境温度极为敏感。

多数充电桩出厂仅开展常温性能校准与常规温区测试，无法验证产品在极限高温、极限低温环境下的运行稳定性。模块在温度下易出现功率下降、工作异常、停机保护、元器件加速老化等问题，直接导致充电桩充电中断、设备报错、整机瘫痪。为精准测定充电桩模块的高低温极限承受范围，排查极限温区下的隐性故障与性能短板，验证模块环境适配能力，开展本次高低温极限温度耐受试验，为产品选型、工艺优化、户外工况应用提供数据支撑。

二、实验仪器、耗材、试剂

2.1 实验仪器

高低温试验箱：具备快速温变、定点恒温功能，温控范围-40℃～80℃，温控精度±0.5℃，温场均匀性良好，可长时间稳定运行，适配电力电子模块极限温度测试。

高精度功率分析仪：用于实时检测模块输出功率、工作效率、输入输出电压电流，采样精度±0.2%，支持连续数据记录。

可编程直流电子负载：模拟充电桩实际带载工况，稳定恒定负载输出。

多点温度巡检仪：监测模块壳体、核心功率器件表面温度变化。

2.2 实验耗材

试验样品：同批次全新480V/30A标准充电桩功率模块6台，外观完好、无维修、无磕碰，出厂常温性能检测合格，分为试验组3台（S1、S2、S3）、对照组3台（D1、D2、D3）。

辅助耗材：耐高温低温绝缘线束、绝缘放置垫板、温度检测贴片、无尘擦拭布，耗材无腐蚀性、不导电，不会对样品造成二次损伤。

2.3 实验试剂

本次试验为物理环境可靠性测试，无需化学试剂。

三、实验过程

3.1 取样与样品预处理

从同一量产批次随机抽取6台规格参数一致的充电桩模块，清理表面灰尘与杂质，置于标准实验室环境（25℃±2℃、湿度50%±5%RH）静置24h，消除仓储、运输带来的环境干扰。

预处理完成后，所有样品接入额定负载，常温通电运行30min，记录初始功率、效率、电压电流参数，确认样品性能一致性良好，完成分组。对照组全程置于常温环境正常带载运行，不参与极限温度测试。

3.2 仪器参数设置

结合户外工况及产品设计要求，设置极限温度测试工况：低温极限-25℃、高温极限+70℃，采用定点恒温测试，每个温度点持续恒温运行4h；电子负载设定80%额定负载（模拟日常重载工作状态）；试验箱升温/降温速率控制为1℃/min，避免温度骤变冲击样品，保证试验工况稳定可控。

3.3 正式实验操作流程

启动高低温试验箱空载自检运行1h，校准温度精度，确认设备运行正常。将试验组模块平稳放置于腔体绝缘垫板上，预留通风散热间隙，规整接线，保证负载工况稳定。

先开展低温极限测试：设备降温至-25℃，恒温保持4h，全程通电带载运行，每1h记录一次模块功率、效率、运行状态。低温测试完成后，设备升温恢复常温，静置2h后，再升温至70℃恒温4h，同样定时记录各项性能数据。试验全程观察模块是否出现报错、停机、异响、保护锁定等异常情况。

四、实验结果

本次试验设备工况稳定，无参数漂移、报警，所有数据为三组样品实测平均值，真实有效，具体性能参数如下表所示：

结果汇总：充电桩模块在-25℃极限低温、70℃极限高温环境下均可正常带载运行，未出现停机、报错、保护锁定、元器件损坏等失效问题；低温工况功率衰减3.2%，高温工况功率衰减5.1%，效率小幅下降，整体性能波动可控，具备良好的极限温度耐受能力。

五、数据分析

结合实测数据可知，温度变化对充电桩模块功率转换性能存在明显影响，高温对模块性能的影响程度大于低温。常温工况下模块性能稳定，参数几乎无波动，符合产品出厂标准。

极限低温环境下，模块内部电容容值小幅偏移、芯片运行功耗轻微上升，导致整机效率、输出功率略有下降，但衰减幅度极小，模块电路控制、电能转换功能正常，无运行异常，证明产品低温耐受性能充足，可适配冬季极寒户外工况。

极限高温环境下，功率器件导通损耗增大、整机积热严重，导致功率与效率衰减幅度提升，是因为高温加剧了半导体器件损耗与线路内阻损耗，但参数衰减在设备允许误差范围内，模块未触发过热保护，说明模块高温设计冗余可覆盖70℃极限高温工况。

整体数据表明，该充电桩模块温区适配范围广，极限高低温下无失效故障，性能衰减具备规律性、可控性，无隐性设计缺陷。

六、讨论总结

6.1 试验讨论

本次高低温极限温度测试，完整模拟了户外充电桩夏季高温暴晒、冬季极寒霜冻的真实工况，区别于常规温和温区抽检试验，能够有效验证模块的温度极限耐受能力，精准捕捉极限温区下的性能衰减规律，排查隐性稳定性问题，测试结果可真实反映户外环境下的设备运行状态。

试验证实，该款充电桩模块具备较宽的安全工作温区，极限高低温环境下可维持正常工作，无停机，环境适配性较强。同时验证了高温是影响模块功率性能的主要因素，也是产品可靠性优化的关键方向。

6.2 试验总结与优化建议

经极限高低温试验验证，该批次充电桩模块极限温度承受性能达标，可在-25℃～70℃宽温区间稳定带载运行，满足国内绝大多数地区户外充电桩的全年工况使用需求，产品环境可靠性合格。

针对高温工况性能衰减问题，提出优化建议：一是优化模块内部散热结构，升级导热材料，降低高温积热损耗；二是优化功率器件选型，选用耐高温、低损耗元器件，减小高温性能衰减；三是针对高温暴晒区域的充电桩，可增加外部散热、遮阳防护结构，进一步提升设备运行稳定性；四是将极限高低温测试纳入批次抽检项目，严控工况产品质量。

本次试验流程规范、实测数据完整，明确了极限温度对充电桩模块性能的影响规律，界定了产品温度耐受极限，为充电桩模块的户外工况适配、产品迭代优化、质量管控提供了可靠的技术依据。

以上方案仅供参考，在实际试验过程中，可根据具体的试验需求、资源条件以及产品的特性进行适当调整与优化。

原创作者：广东皓天检测仪器有限公司