隨著人們生活水平的提高以及對生活品質的不斷追求，家庭對家用電器的功能需求也日益顯著，家電產品質量和技術含量也在不斷提高。以“靈巧、便利、安全”為導向的小家電產品已由傳統的機械式、電子式逐漸向智能化方向發展。
如電熱水壺產品不僅有自動控溫功能，更增添了童鎖等安全設計，全方位保障用戶使用安全；電飯煲產品已由傳統的機械式控制，到電子式控制，再到微電腦控制，具有對食品進行蒸、煮、燉、煨等多種操作功能；
電烤箱產品不僅具有傳統的烘烤、定時、功率調檔功能，還具有語音、自清潔、智能菜單等智能功能。?
然而，這些智能化的家電產品，其安全性（如過熱保護、門鎖、防電磁輻射、防爆等）僅僅依靠簡單的電子線路故障評估是難以得到保證的，大多是依賴于電子控制器的軟件運行。一旦軟件失效，產品就可能因為軟件非正常運行而導致機械傷害、火災甚至爆炸等危險。因此，相比于傳統機電式家電產品，僅僅通過設置簡單的故障條件對產品進行安全性評估是不夠的，必須對其進行軟件評估[1]。
目前家用電器軟件評估認證尚處于起步階段，隨著智能家電市場的不斷發展，產品使用軟件保護的電子控制器安全性評估迫在眉睫。為此，本文通過典型小家電產品案例，對其影響人們安全的結構形式進行軟件評估適用性分析，總結出典型家電產品實施軟件評估的判定依據。希望可以對從事相關領域的技術人員有所幫助。
2.?軟件評估適用性判定方法
在智能化家電產品中，絕大部分功能是通過嵌入電子控制器實現。然而，這并意味著所有產品上的電子控制器都要進行軟件評估。根據家用電器通用標準IEC?60335-1:2010《家用和類似用途電器的安全第1部分：通用要求》附錄Q電子電路評估試驗程序和附錄R軟件評估相關要求，對于電子控制器是通過保護電子電路對產品使用過程中所涉及的危險進行保護的，需要對產品進行軟件評估符合性判定。在標準IEC?60335-1:2010的第3.9.3條款對保護電子電路進行了定義[2]：
“?防止非正常運行狀態下出現危險的電子電路。注：電路中的部分也可以起到功能作用”IECEE/CB?Scheme/CTL?DSH730決議對保護電子電路做了如下舉例。如圖1所示，電流從電源Us的L*流經三*管T2、T1到電熱元件R回到電源N*，其中T2由“鉑熱敏電阻PT100-微處理器（MCU）”組合控制正常加熱，當過熱時負系數熱敏電阻NTC將溫度轉為電壓信息送入MCU，輸出低電平鎖住T1，從而切斷R?！癙T100-MCU-T1”系統可視為“電子式溫控器”，而“NTC-MCU-T1”系統可視為保護電子電路。MCU同時也起到正常工作控制作用。

目前，常見家用電器產品電氣結構形式如下：
（1）機械式結構???器具中不存在電子線路，非正常工作僅依賴如熱斷路器等保護裝置的動作，這種結構的家電產品不需要進行軟件評估。
（2）普通電子線路式結構???器具中有電子線路，但電子線路僅僅起到器具正常工作條件下功能實現作用，不具有安全保護功能的電子電路，這種結構的家電產品也不需要進行軟件評估。
（3）保護電子電路式結構??器具中通常帶有保護電子電路，但是對保護電子電路進行IEC?60335-1:2010中第19.11.2條和19.11.3條規定的模擬故障試驗后，防止器具發生危險的是依賴符合GB?9364.1?的熔斷器動作或熱斷路器動作等其它保護裝置，而不是保護電子電路的動作，這種結構的家電產品也不需要進行軟件評估。
（4）使用軟件保護電子電路式結構??器具中通常帶有程序控制的保護電子電路，對保護電子電路進行IEC?60335-1:2010中第19.11.3條規定的模擬故障試驗后，保護電子電路動作，則要對電子控制器進行功能分析和相應試驗，進一步判斷是由軟件保護還是其它硬件保護，如果是軟件起保護作用，則依據IEC?60335-1:2010中第22.46條規定進行軟件評估符合性分析。由此可見，家電產品是否需要進行軟件評估，一般要通過產品結構分析及非正常試驗來確定。

家用電器軟件評估適用性判定方法具體流程如圖2所示。由圖2可知，判定器具是否需要進行軟件評估關鍵在于：器具是否帶有保護電子電路，保護電子電路中是否使用了軟件，以及非正常工作狀態下器具的安全*終是否依賴于軟件的正常運行。
3.?典型小家電產品軟件評估判定案例
針對上述4種常見電氣結構形式，列舉相應結構形式的電熱水壺、風扇、電咖啡壺、電烤箱4種典型產品案例，分析其電氣結構及工作原理，并根據家用電器通用標準IEC?60335-1:2010附錄Q電子電路評估試驗程序及附錄R軟件評估相關要求，進行產品安全軟件評估適用性判定。以便讀者能更好地理解家用電器軟件評估適用性判定方法。?
機械式和普通電子線路式這兩種結構形式被廣泛用于小家電產品中，如圖3給出了常見的機械式電熱水壺產品示例及其電路原理，產品由壺身和加熱底座組成。閉合蒸汽開關，接通市電，加熱器EH進行加熱工作，當溫度達到溫控器ST限值時，ST動作切斷電源，器具停止工作，器具進行非正常工作時，其安全保護措施僅依賴于熱熔斷體FU的動作，類似于這種機械式控制的家電產品不需要進行軟件評估。

圖4給出了一種電子式遙控電風扇產品內部結構示例及其電氣原理圖，由圖可知，產品不僅具有電子線路，還具有電子控制器的程序控制電路，但電子控制器在工作中只起到電機調速、搖頭、紅外控制等功能作用，控制器的軟件失效不會對器具造成危險，不具有保護電子電路，電機電路部分器具非正常試驗按照IEC?60335-1第19.11.2、19.12、19.7及19.13等條款進行考核。類似于這種不具有保護電子電路的家電產品不需要進行軟件評估。

圖5給出了一種具有保護電子電路的電咖啡壺產品外觀及其電路板示例，產品由咖啡機主體和水壺兩部分組成，其電路主要由電源電路、驅動電路、程序控制電路、防干燒電路及加熱器等部分組成。由圖6電氣控制原理圖可看出：器具通過位置感應開關S1?閉合，將電信號發給程序控制IC電路的電子控制器，再由控制器發送電氣指令到常開觸點繼電器HK，繼電線圈通電，觸點閉合，接通電路，加熱器EH開始正常工作，并通過溫控器ST動作，使器具停止工作。當器具工作處于非正常狀態下，比如器具容器內液體燒干，此時防燒電路的探針S將感應到的信號通過電子控制器處理，并傳送給常閉觸點繼電器DK，觸點斷開，切斷電路。由此可以看出，“探針S—IC控制器—繼電器DK”系統構成了器具的保護電子電路。保護電子電路在非正常工作狀態下動作，依據IEC?60335-1:2010附錄Q電子電路評估試驗程序對動作的保護電子電路進行19.11.2?a)~g)的單一故障試驗，即使在非正常條件下繼電器DK失效，一直處于接通狀態，器具仍可以通過熱熔斷體FU1和FU2動作，斷開電源，非正常試驗后按標準19.13條款進行符合性判斷。因此，本案例產品雖具有保護電子電路，可通過軟件控制器實現電子線路保護功能，但非正常工作狀態下器具的安全*終不是依賴于軟件的正常運行，類似這樣具有保護電子電路卻*終不是通過軟件保護的產品也不需要進行軟件評估。


本文接下來分析一種熱解式自清潔烤箱產品是否需要進行軟件評估。標準GB?4706.22-2008《家用和類似用途電器的安全?駐立式電灶、灶臺、烤箱及類似用途器具的特殊要求》第3.105條對熱解式自潔烤箱進行了定義[4]：
“通過加熱烤箱使其溫度超過350℃，從而將烤箱內的烹飪污物清除的一種烤箱。”
為確保烤箱在自清潔狀態的安全，GB?4706.22-2008第22.109條對熱解式自潔烤箱結構提出了要求[4]：
“熱解式自潔烤箱應帶有一個聯鎖裝置，使得烤箱中心溫度超過350℃時，即使出現故障條件時，烤箱也不會發生故障。”
根據標準條款要求，烤箱在自清潔狀態下工作時，爐門應不可能被打開，以防止對人身造成燙傷危險。
圖6給出了一種目前比較典型的熱解式自潔烤箱產品及其內部結構，產品功能部件主要由紅外線加熱管、上/下發熱管、熱風機、排氣電機、門鎖電機、轉盤電機等部分組成。其電路部分主要由電源電路、繼電器驅動電路、程序控電路、門鎖檢測電路、過熱保護電路以及溫度傳感電路等組成。

如圖7所示電氣工作原理圖，以高溫自清潔工作過程為例：接通市電AC，器具處于待機狀態，轉動編碼開關選擇“高溫自清潔”功能，通過編碼器輸入確認信號，時間控制繼電器REL1閉合，接通定時器選擇自清潔時間，門鎖繼電器REL3常開觸點閉合，啟動門鎖電機M1對門爐上鎖，一旦爐門成功上鎖后，門鎖開關處于閉合狀態，門鎖繼電器REL3斷開，紅外加熱管繼電器REL7、高檔排氣電機繼電器REL5工作，如果上鎖不成功，門鎖開關處于斷開狀態，則門鎖繼電器REL2常閉觸點斷開，切斷所有發熱電路；爐心溫度通過PT1000傳感器獲得，其AD采樣電路見圖8所示，當爐心溫度在200℃與?400℃之間時，高檔排氣電機REL5、紅外發熱管REL7、下發熱管REL8工作;?當爐心溫度高于設定溫度（450度）時，繼電器REL7斷開，紅外發熱管E1停止工作，而當爐心溫度低于默認設定溫度值時，繼電器REL7又重新接通，紅外發熱管E1繼續工作，從而保持爐心溫度在設定值范圍內，直至高溫自清潔結束，門鎖繼電器工作直至門鎖正常開鎖后停止。?
從上述烤箱高溫自清潔工作原理可以看出，門鎖繼電器REL2、REL3以及門鎖開關構成一個聯鎖裝置，使得爐門在未關閉狀態，無法啟動器具。?在工作過程中，意外打開爐門，加熱管繼電器將停止工作，蜂鳴器BU并一直報警，通知用戶，以避免對用戶造成傷害?！盃t心溫度PT1000傳感器-可編程控制器MC9S08AW32CFUE-門鎖繼電器REL2、REL3-門鎖電機M1-門鎖開關狀態（繼電器反饋信號）”電路系統構成保護電子電路。門鎖電機控制檢測電路和門鎖檢測電路分別如圖9、圖10所示，門鎖工作時反饋信號I/O為高電平，門鎖停止時反饋信號I/O為低電平，當檢測到門及門鎖檢測I/O為低電平時，表示門已經上鎖。對保護電子電路實施IEC?60335-1:2010第19.11.2a)~g)模擬單一故障試驗，如進行19.11.2f):“集成電路的失效。要考慮集成電路故障條件下所有可能的輸出信號?！崩?，爐心溫度PT1000傳感器I/O口或門鎖控制I/O口出現輸出故障，器具就可能在非正常工作狀態下，因過熱或門鎖開關被意外打開而發生危險，造成不符合19.13條的要求。因此，類似于這種非正常工作狀態下安全（過熱保護、門鎖）*終依賴于軟件保護實現的器具，應按照IEC?60335-1:2010第22.46條款：“如果使用可編程保護電子電路來滿足本標準要求，則軟件中應含有用于控制表R.1?所述的故障/錯誤條件的措施。”進行軟件評估考核。

4.?結論
本文通過解讀標準IEC?60335-1:2010第19章非正常工作、附錄Q電子電路評估試驗程序，以及附錄R軟件評估相關技術，探究了家用電器實施軟件評估的適用性判定方法，并結合典型小家電產品安全測試實例，對電熱水壺、風扇、電咖啡壺、電烤箱產品進行了軟件評估適用性判定。但對家電產品是否需要進行軟件評估不能一概而論，而要結合附錄Q電子電路評估試驗程序及非正常試驗，對其控制器進行功能分析和相應試驗才可判定。

（來源：《日用電器》雜志??整理：CVC威凱）

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