应用领域：新能源→充电设备→充电桩功率模块

检测项目：充电桩模块→环境可靠性→高低温温度耐受性能

标题：用高低温试验箱测充电桩模块的温度耐受性能

参考标准：GB/T 2423.1-2021《环境试验 第1部分：低温试验方法》、GB/T 2423.2-2021《环境试验 第2部分：高温试验方法》、GB/T 18487-2015《电动车辆传导充电系统一般要求》

摘要：充电桩功率模块是新能源充电设备的核心功能部件，长期户外露天服役，需耐受夏季高温暴晒、冬季低温严寒以及昼夜温差交替的复杂工况，温度异常极易引发模块输出不稳定、元器件失效、停机保护等故障。为验证充电桩模块的实际环境耐受能力，本文采用高低温试验箱模拟不同极限高低温环境，对量产充电桩功率模块开展恒温耐受试验，检测模块在低温、高温工况下的工作状态、输出参数及外观结构变化，记录试验前后电气性能与结构数据，分析温度环境对模块运行稳定性的影响，为充电桩模块结构优化、元器件选型、出厂质检及户外工况适配提供可靠试验依据。

一、实验目的

户外充电桩设备全天候露天运行，无恒温防护条件，地域环境温差极大。南方夏季高温环境下，充电桩内部腔体温度可达到70℃以上，易导致模块功率器件过热、电容老化、输出电压电流漂移；北方冬季低温环境下，环境温度可低至-30℃以下，容易出现模块启动迟缓、电路工作异常、元器件性能衰减等问题，严重时会造成充电桩停机、无法正常充电，影响设备运行稳定性与使用寿命。

目前行业常规出厂检测仅开展常温功能测试，无法验证模块在极限高低温环境下的耐受性能，难以提前发现低温启动缺陷、高温性能衰减等隐性质量问题，导致设备投放不同地域后出现批量故障。

本次试验通过高低温试验箱精准模拟极限低温、高温恒温工况，对充电桩功率模块进行环境应力测试，检测模块在不同温度环境下的启动性能、输出精度、工作稳定性及结构完整性，量化温度环境对模块性能的影响，排查产品设计、元器件选型、组装工艺中的薄弱问题，为产品迭代优化、分区域工况适配、标准化质检体系建立提供试验数据支撑。

二、实验仪器、耗材、试剂

2.1 实验仪器

高低温试验箱：具备精准温控能力，温度区间-40℃～150℃，温度均匀度±0.8℃，波动度±0.5℃，可稳定保持恒定温场，满足电子电器产品高低温环境耐受试验要求，设备处于计量校准有效期内。

高精度功率分析仪：精度0.2级，用于检测充电桩模块输出电压、电流、功率及效率参数；多路温度巡检仪：精度±0.1℃，监测模块关键元器件表面温度；数字万用表：检测电路通断、绝缘性能；工业高清显微镜：观测模块元器件外观微小形变、开裂缺陷。所有检测仪器均校准合格，数据精准可靠。

2.2 实验耗材与样品

试验样品：选取同批次量产合格的60kW充电桩功率模块5台，编号为M1、M2、M3、M4、M5，样品外观完好、无磕碰破损，电路焊接完整，常温下输出参数达标，为市面常规商用款量产产品。

辅助耗材：耐高温绝缘连接线、固定支架、无尘擦拭布、绝缘防滑垫片、样品标签，所有耗材绝缘性良好、无腐蚀性，不会对试验样品造成二次损伤。

2.3 实验试剂

本次试验为物理环境可靠性测试，无需使用任何化学试剂。

三、实验过程

3.1 取样与样品预处理

从同一量产批次中随机抽取5台充电桩功率模块，确保样品无出厂缺陷、无维修改装记录。将所有样品放置于标准实验室环境（温度23℃±2℃、湿度50%±5%RH）静置24h，消除仓储、运输过程中产生的应力与温变残留影响，使样品性能状态趋于稳定。

预处理完成后，清洁模块表面灰尘与杂质，接通电源检测样品常温初始工作状态，记录每台模块的初始输出电压、输出电流、工作效率、绝缘电阻等核心参数，确认所有样品常温性能正常后编号归档，准备试验。

3.2 仪器参数设置

结合充电桩实际户外服役极限工况及国标试验要求，设置高低温试验箱两组恒温试验参数，分别开展低温耐受、高温耐受测试：

低温耐受工况：试验温度-30℃，恒温保持时长4h，腔体湿度自然环境湿度，无风道直吹样品，模拟北方冬季极限低温服役环境。

高温耐受工况：试验温度70℃，恒温保持时长4h，腔体正常风道循环，模拟夏季户外高温暴晒服役环境。

3.3 试验操作流程

试验前开启高低温试验箱空载运行30min，校准温度参数，清理腔体内部杂物，确保腔体温场均匀、工况稳定。将5台充电桩模块均匀固定在试验箱腔体支架上，模块之间保持合理间距，无贴合、无堆叠，保证受热、受冷均匀，连接外接检测线路，确保线路连接牢固、绝缘合规。

先开展低温耐受试验，启动设备降温程序，匀速降温至-30℃后恒温保持4h，恒温期间每1h记录一次模块工作状态、输出参数、设备运行数据。低温试验完成后，设备升温恢复至常温，取出样品静置2h，待状态稳定后检测各项性能参数。

随后开展高温耐受试验，将样品重新放入试验箱，升温至70℃恒温保持4h，同样每1h记录一次试验数据，观察模块是否出现过热保护、参数漂移、异响等异常。试验全程设备密闭运行，禁止随意开门、停机。试验结束后取出样品，常温静置恢复，完成最终性能检测与数据汇总。

四、实验结果

本次试验设备运行稳定，温度参数无漂移、报警，试验工况符合预设标准，全过程无人工干预偏差，试验数据真实有效。通过测试，记录5组充电桩模块常温、-30℃低温、70℃高温工况下的核心性能数据，汇总如下：

整体试验结果汇总：5组样品数据一致性良好，无异常偏差。常温下模块平均工作效率95.8%；-30℃低温环境平均工作效率94.2%，电压偏差最大0.8V；70℃高温环境平均工作效率93.5%，电压偏差大1.3V。所有模块在高低温试验过程中均可正常启动、持续稳定运行，无停机保护、报错、异响现象，试验后元器件、外壳无变形、开裂、变色等物理损伤，绝缘性能检测合格。

五、数据分析

5.1 低温耐受性能分析

在-30℃极限低温工况下，充电桩模块工作效率较常温平均下降1.6%，输出电压存在小幅偏差，但偏差范围在设备允许误差区间内，模块启动响应速度仅轻微变慢，无启动失败、运行卡顿、电路异常等问题。低温环境下，模块内部电容、芯片等元器件物理性能轻微衰减，是造成工作效率小幅下降的主要原因，但整体性能衰减幅度极小，不影响设备正常充电工作。数据表明该批次充电桩模块具备良好的低温耐受能力，可适配北方极寒地区冬季户外运行工况。

5.2 高温耐受性能分析

70℃高温工况下，模块工作效率较常温平均下降2.3%，性能衰减幅度略大于低温工况，电压偏差数值相对更高。高温环境下，模块功率器件发热加剧，内部散热压力增大，元器件运行功耗小幅上升，进而导致工作效率降低、输出参数轻微偏移。但所有模块全程无过热保护、报错，输出参数稳定可控，说明模块散热结构设计合理，元器件耐高温性能达标，可承受夏季户外高温暴晒的极限工况。

5.3 量产一致性与结构稳定性分析

5组试验样品高低温工况下的性能数据偏差极小，工作状态高度统一，证明该批次充电桩模块量产工艺稳定，元器件选型、组装流程标准化程度高，产品质量一致性良好。同时经过高低温极限工况循环测试后，模块外壳、电路板、焊点、接口均无物理损伤，绝缘性能达标，结构与电路稳定性优异，环境耐受余量充足。

六、讨论总结

6.1 试验讨论

本次试验通过高低温试验箱精准模拟户外极限高低温工况，完整复刻了充电桩设备的实际服役环境，有效检测出温度变化对充电桩模块工作效率、输出精度的影响规律，弥补了传统常温抽检无法验证极限环境耐受性能的检测短板。试验过程工况稳定、数据重复性强，可真实反映量产产品的实际环境可靠性。

试验结果表明，高低温环境均会对充电桩模块性能产生轻微影响，高温环境对模块性能的影响程度略高于低温环境，是模块长期户外服役的主要环境影响因素，但该批次模块整体耐受性能达标，可满足全地域户外使用需求。本次试验仅开展恒温耐受测试，后续可增加温变循环测试，进一步验证模块抗温差交变应力的耐久性能。

6.2 试验总结

本次试验顺利完成充电桩模块高低温温度耐受性能检测，量化了极限温度环境下产品的性能衰减规律与参数变化范围。试验证明该批次60kW充电桩功率模块高低温耐受性能优异，极限低温、高温工况下均可稳定运行，性能衰减可控、结构安全可靠，符合国标环境可靠性要求，可适配全国不同气候区域的户外充电设备服役场景。

基于试验结果提出优化建议：一，针对高温性能小幅衰减问题，可进一步优化模块散热结构，提升高温工况下的运行稳定性；第二，将极限高低温耐受测试纳入产品批次常规抽检项目，严控量产质量；第三，针对超高温、极寒特殊场景，可针对性优化元器件选型，进一步提升产品环境耐受余量。

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。