淺談新能源汽車(chē)火災風(fēng)險與防范

安科瑞電氣股份有限公司  上海嘉定 201801

摘要：電氣設備發(fā)生火災事故的原因復雜多變，若是不及時(shí)對其原因進(jìn)行綜合分析，將極易導致電氣設備再次出現此類(lèi)問(wèn)題，因此足夠有效的監督管理對策，將有助于避免此類(lèi)事故的再次發(fā)生。

關(guān)鍵詞：電氣設備；火災；新能源汽車(chē)

0引言

據公安部交強險數據顯示:2022年全國新登記汽車(chē)數量為2323萬(wàn)輛,新能源新登記汽車(chē)535萬(wàn)輛,占全部新登記汽車(chē)的23.05%，且與上年相比增加了240萬(wàn)輛，增速為81.48%。應急管理部消防救援局公布的2022年一季度交通工具火災數據顯示:各類(lèi)交通工具火災1.9萬(wàn)起,新能源汽車(chē)640起,同比上升32%;電動(dòng)自行車(chē)火災3777起,同比上升35.9%。從數據中可以看出,隨著(zhù)新能源汽車(chē)產(chǎn)量銷(xiāo)量日益雙增,其火災風(fēng)險也不容忽視。

1新能源汽車(chē)火災安全風(fēng)險分析

1.1電池系統過(guò)熱

電池系統技術(shù)是傳統燃油汽車(chē)走向新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)轉型升級的關(guān)鍵核心技術(shù)，電池熱失控也是電動(dòng)汽車(chē)起火的主因。目前，我國新能源汽車(chē)電池主要分為磷酸鐵鋰電池、錳酸鋰電池、鈦酸鋰電池、三元材料電池、多元復合電池、鎳氫電池、超級電容器7種。鋰離子電池是*主要的新能源汽車(chē)動(dòng)力電池。鋰離子電池具有高容量、高電壓和高放電率的優(yōu)勢，它能滿(mǎn)足用戶(hù)對續航里程和零百加速的需求，但是其容易過(guò)熱、性能不穩定，電化學(xué)過(guò)程中不可避免地產(chǎn)生大量熱能，一旦電池熱失控，就可能導致火災和爆燃事故。

1.2充電作業(yè)不當

新能源汽車(chē)有部分起火事故是由過(guò)充引起的，如果充電樁沒(méi)有過(guò)充保護裝置，很容易導致起火，因為新能源汽車(chē)使用的電池都是通過(guò)串并聯(lián)成組工作，如果單個(gè)電池組在過(guò)充時(shí)發(fā)生熱失控，那么局部釋放產(chǎn)生的熱量就會(huì )向周?chē)鷶U散傳播，可能引起周?chē)姵亟M的熱失控，數干顆電芯間連鎖反應很容易造成電池組全面起火爆炸，釋放巨大能量。

1.3電器元件故障

新能源汽車(chē)的電能在汽車(chē)內部通過(guò)動(dòng)力線(xiàn)束傳輸至各類(lèi)電器元件，各種電子線(xiàn)路復雜繁多，這些電器元件、電子線(xiàn)路自身也是不穩定、不安全因素，一旦各種高低壓線(xiàn)束破皮導致短路、接觸電阻過(guò)大、電器元件單元失效等，極易導致短時(shí)間產(chǎn)生過(guò)多熱量，繼而引發(fā)起火。主要起火原因包括：燃油泵回油管設計及轉配失誤；空調輔助加熱元件沒(méi)有插人扣緊；電池模組內的電壓線(xiàn)速受到蓋板擠壓時(shí)表皮絕緣材料破損，引起電池包熱失控而起火等。

1.4外界因素觸發(fā)

隨著(zhù)道路上新能源汽車(chē)數量不斷增加，其交通事故的發(fā)生頻次也越來(lái)越多,車(chē)輛行駛過(guò)程中一旦發(fā)生碰撞，瞬間摩擦起電，甚至產(chǎn)生火花，而電池組也會(huì )受到擠壓而受損、電池液外泄，極易發(fā)生火災和爆燃；新能源汽車(chē)的動(dòng)力電池重量較重，一般安裝于車(chē)輛底部，當汽車(chē)涉水或進(jìn)水時(shí)，動(dòng)力電池可能會(huì )被淹沒(méi)，如果電池組的防水性能不高，容易造成充放電線(xiàn)短路，引起火災；汽車(chē)在使用過(guò)程中未能做到定期的維護和保養，長(cháng)時(shí)間使用和私自改裝導致動(dòng)力電池、電器元件未能及時(shí)檢修；電池鼓包、接插件失靈、材料老化等導致起火風(fēng)險增加；城市道路和停車(chē)場(chǎng)周邊種植楊樹(shù)、柳樹(shù)，而大面積楊絮、柳絮堆積導致車(chē)輛火災等。

2新能源汽車(chē)火災事故防范措施

一旦新能源汽車(chē)發(fā)生火災事故，其具有燃燒速度快，容易蔓延；燃燒時(shí)會(huì )產(chǎn)生有害氣體，毒性大；燃燒熱值大，滅火難，存在復燃風(fēng)險；對周邊物體造成較大的危害，存在爆炸風(fēng)險等特征。

2.1健全補助政策體系

新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，與和地方的政策傾斜、資金補貼息息相關(guān)，然而騙補問(wèn)題時(shí)有發(fā)生。越來(lái)越多的汽車(chē)企業(yè)與資本涌人新能源汽車(chē)領(lǐng)域，補助政策也越來(lái)越需要落細、落小、落實(shí)。一方面需要引導車(chē)企注重產(chǎn)品屬性，合理利用政策支持、補助支撐,發(fā)揮市場(chǎng)需求優(yōu)勢，強化自身產(chǎn)品質(zhì)量，彌補產(chǎn)品工藝設計、產(chǎn)品結構性能等環(huán)節上存在的不足；另一方面要嚴厲打擊不良車(chē)企利用新能源汽車(chē)市場(chǎng)熱度，一味追求市場(chǎng)銷(xiāo)量，肆意炒作營(yíng)銷(xiāo)、周顧產(chǎn)品質(zhì)量的行為。

2.2強化數據信息賦能

2022年3月，應急管理部等五部門(mén)聯(lián)合印發(fā)了《關(guān)于進(jìn)一步加強新能源汽車(chē)安全體系建設指導意見(jiàn)》，積極探索大數據驅動(dòng)的數字化信息監管模式，有效推動(dòng)新能源汽車(chē)全產(chǎn)業(yè)鏈、全生命周期安全管理。數據信息賦能汽車(chē)安全，一是建立預警機制，利用數據分析挖掘能力，充分發(fā)揮監測作用，排查隱惠車(chē)輛，提前識別新能源汽車(chē)狀態(tài)異常，當車(chē)輛達到火災安全風(fēng)險觸發(fā)條件時(shí)，生產(chǎn)企業(yè)利用監控數據及時(shí)通過(guò)電話(huà)通知、車(chē)輛報警等方式提醒車(chē)主，盡快檢修維護，保障汽車(chē)安全行駛；二是提升產(chǎn)品質(zhì)量，車(chē)企建立完備的可追溯生產(chǎn)信息化管理系統，利用大數據智慧型管控模式，在研發(fā)設計、生產(chǎn)制造、服務(wù)管理等領(lǐng)域建立全流程、專(zhuān)業(yè)化、場(chǎng)景化解決方案，提高產(chǎn)品在線(xiàn)檢測能力，保障產(chǎn)品質(zhì)量；三是強化事后處置能力，企業(yè)應承擔新能源汽車(chē)安全一責任，對發(fā)生起火燃燒事故的，立即開(kāi)展事故原因調查，及時(shí)上報事故信息，通過(guò)分析反饋產(chǎn)品質(zhì)量信息，做出改進(jìn)，以提供更加優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品和服務(wù)。

2.3加強安全隱患排查

自2018年9月工信部發(fā)布《關(guān)于開(kāi)展新能源客車(chē)安全隱惠專(zhuān)項排查工作的通知》以來(lái)，新能源汽車(chē)安全隱惠排查在覆蓋廣度、檢查深度、執行力度上均取得一定成績(jì)。新能源汽車(chē)下一步安全隱患排查工作的重點(diǎn)應當圍繞車(chē)輛動(dòng)力電池、充電裝置、電器元件、高壓線(xiàn)束、防水保護、機械部件和汽車(chē)易損件等。對于城市公交、出租車(chē)、網(wǎng)約車(chē)等高強度使用的運營(yíng)類(lèi)車(chē)輛，應適當增加排查次數。同時(shí)，在安全隱患排查過(guò)程中，如果發(fā)現不滿(mǎn)足安全標準和行業(yè)安全標準，或者可能對人身、財產(chǎn)安全造成威脅的缺陷產(chǎn)品，應當嚴格落實(shí)缺陷產(chǎn)品召回制度，堅決讓具有安全隱患的問(wèn)題產(chǎn)品在市場(chǎng)上無(wú)處藏身、銷(xiāo)聲匿跡。

2.4完善科技創(chuàng )新

新能源汽車(chē)產(chǎn)品和市場(chǎng)蓬勃發(fā)展的同時(shí)，不僅有起火風(fēng)險的安全問(wèn)題，也伴隨著(zhù)電池系統的續航里程焦慮和充電設施的網(wǎng)絡(luò )覆蓋不夠等窘?jīng)r，這些成了生產(chǎn)廠(chǎng)商的技術(shù)“瓶頸"。抓住這一輪新能源汽車(chē)發(fā)展機遇，加快技術(shù)創(chuàng )新和提升產(chǎn)品綜合質(zhì)量，對我國汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展全局至關(guān)重要。目前，磷酸鐵鋰電池及鋰離子電池單體能量密度已經(jīng)達到140Wh/kg、220Wh/kg，接近國際水平，但產(chǎn)能結構性過(guò)剩的問(wèn)題仍然存在。我國新型材料、固態(tài)材料電池等新體系電池及原料電池研發(fā)投入不足，核心技術(shù)較為缺乏，成套自動(dòng)化裝備水平不高。因此，應著(zhù)力加快推進(jìn)新能源汽車(chē)安全標準體系建設，加強核心關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，以技術(shù)保安全，持續提高動(dòng)力電池產(chǎn)品一致性、可靠性、能量密度、使用壽命和智能化制造水平，加大新型材料、固態(tài)材料電池等新體系電池的工程化研究，加快成套裝備和大規模智能制造技術(shù)的研發(fā)，不斷提升產(chǎn)品的綜合性能、生產(chǎn)效率和質(zhì)量水平。

2.5強化市場(chǎng)消費理性

目前，新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)整體發(fā)展還處于起步階段，“百花齊放"的品牌層出不窮，“大浪淘沙"的過(guò)程在所難免。必然會(huì )有一些注重品質(zhì)、創(chuàng )新、追求的車(chē)企成功地贏(yíng)得消費者信任，乃至走出、走向世界，也必然會(huì )有一些車(chē)企無(wú)視產(chǎn)品質(zhì)量、曦頭市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)、騙取政策補貼、售后推扯皮，甚至知錯不改、明知故犯，*終避免不了被吞并、破產(chǎn)和淘汰的命運。作為消費者，一方面需要“用腳投票"，高質(zhì)量汽車(chē)即使高價(jià)，我們也能接受，低質(zhì)量汽車(chē)哪怕低價(jià)，我們也不去購買(mǎi)?！坝媚_投票"原理不再是證券市場(chǎng)的名詞，在新能源汽車(chē)產(chǎn)品市場(chǎng)上也依然適用，當整體市場(chǎng)消費充分理性時(shí)，優(yōu)勝劣汰的過(guò)程會(huì )倒逼生產(chǎn)廠(chǎng)家加大研發(fā)投人、提升生產(chǎn)效率、加強產(chǎn)品質(zhì)量、優(yōu)化售后服務(wù)；另一方面不能“因壹廢食"，新能源汽車(chē)是汽車(chē)強國必由之路、未來(lái)發(fā)展大勢所趨，我們需要與時(shí)俱進(jìn)學(xué)習更多新能源汽車(chē)專(zhuān)業(yè)知識，了解危險是預防危險、降低傷害的一步,及時(shí)對車(chē)輛作出科學(xué)的危險評估，公正客觀(guān)地對待新能源汽車(chē)安全問(wèn)題，提高對新能源汽車(chē)的認知和安全意識。

3安科瑞AcrelCloud-9000充電站運營(yíng)平臺

3.1平臺概述

安科瑞充電站運營(yíng)平臺依托物聯(lián)網(wǎng)、云計算、互聯(lián)網(wǎng)、大數據、AI等技術(shù)，對充電站配電系統的運行、電能消耗、電能質(zhì)量、充電安全和行為安全進(jìn)行實(shí)時(shí)監控和預警，為充電站的可靠、安全、經(jīng)濟運行提供保障，并及時(shí)切除安全隱患、避免電氣火災發(fā)生，從而保障人員的生命財產(chǎn)安全，打造“安全、高效、舒適、綠色"的“人—車(chē)—樁—電網(wǎng)—互聯(lián)網(wǎng)—多種增值業(yè)務(wù)"的智慧充電站，提升充電站的社會(huì )和經(jīng)濟價(jià)值。

3.2適用場(chǎng)合

可廣泛應用于醫院、學(xué)校、酒店、體育場(chǎng)等公共建筑；商業(yè)廣場(chǎng)、產(chǎn)業(yè)園等綜合園區；企業(yè)、住宅小區等場(chǎng)所。

3.3系統結構

平臺采用分層分布式結構，主要由感知層、網(wǎng)絡(luò )層和平臺層三個(gè)部分組成，詳細拓撲結構如下：

現場(chǎng)設備層：連接于網(wǎng)絡(luò )中的各類(lèi)傳感器，包括多功能電力儀表、汽車(chē)充電樁、電瓶車(chē)充電樁、電能質(zhì)量分析儀表、電氣火災探測器、限流式保護器、煙霧傳感器、測溫裝置、智能插座、攝像頭等。

網(wǎng)絡(luò )通訊層：包含現場(chǎng)智能網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)絡(luò )交換機等設備。智能網(wǎng)關(guān)主動(dòng)采集現場(chǎng)設備層設備的數據，并可進(jìn)行規約轉換，數據存儲，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò )把數據上傳至搭建好的數據庫服務(wù)器，智能網(wǎng)關(guān)可在網(wǎng)絡(luò )故障時(shí)將數據存儲在本地，待網(wǎng)絡(luò )恢復時(shí)從中斷的位置繼續上傳數據，保證服務(wù)器端數據不丟失。

平臺管理層：包含應用服務(wù)器和數據服務(wù)器，完成對現場(chǎng)所有智能設備的數據交換，可在PC端或移動(dòng)端實(shí)現實(shí)時(shí)監測充電站配電系統運行狀態(tài)、充電樁的工作狀態(tài)、充電過(guò)程及人員行為，并完成微信、支付寶在線(xiàn)支付等應用。

多功能電力儀表、汽車(chē)充電樁、電瓶車(chē)充電樁、電氣火災探測器、限流式保護器、智能插座可通過(guò)全網(wǎng)通4G通訊模組與平臺直接通訊。

電能質(zhì)量分析儀表、煙霧傳感器和測溫裝置通過(guò)RS485，攝像頭通過(guò)RJ45與智能網(wǎng)關(guān)通訊，再由智能網(wǎng)關(guān)通訊通過(guò)4G統一與平臺通訊。

限流式保護器既可以通過(guò)4G連接平臺，也可以通過(guò)RS485連接網(wǎng)關(guān)。

平臺搭建在客戶(hù)自己配置的服務(wù)器上。搭建完成之后，客戶(hù)可以在任意能聯(lián)網(wǎng)的地方，通過(guò)有權限的賬號登陸網(wǎng)頁(yè)以及手機APP查看各處的運行情況。

3.4相關(guān)產(chǎn)品介紹

3.4.17KW交流充電樁AEV-AC007D

產(chǎn)品功能

1）智能監測：充電樁智能控制器對充電樁具備測量、控制與保護的功能，如運行狀態(tài)監測、故障狀態(tài)監測、充電計量與計費以及充電過(guò)程的聯(lián)動(dòng)控制等。

2）智能計量：輸出配置智能電能表，進(jìn)行充電計量，具備完善的通信功能，可將計量信息通過(guò)RS485分別上傳給充電樁智能控制器和網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)平臺。

3）云平臺：具備連接云平臺的功能，可以實(shí)現實(shí)時(shí)監控，財務(wù)報表分析等等。

4）保護功能：具備防雷保護、過(guò)載保護、短路保護，漏電保護和接地保護等功能。

5）材質(zhì)可靠：保證長(cháng)期使用并抵御復雜天氣環(huán)境。

6）適配車(chē)型：滿(mǎn)足國標充電接口，適配所有符合GB/T20234.2-2015國標的電動(dòng)汽車(chē)，適應不同車(chē)型的不同功率。

7）資產(chǎn)安全：產(chǎn)品全部由中國平安保險承保，充分保障設備、車(chē)輛、人員的安全。

3.4.2直流充電樁系列

3.4.3電氣火災探測器ARCM300-Z

3.4.4限流式保護器ASCP200

產(chǎn)品功能：

1）短路保護：保護器實(shí)時(shí)監測用電線(xiàn)路電流，當線(xiàn)路發(fā)生短路故障時(shí)，能在150微秒內實(shí)現快速限流保護，并發(fā)出聲光報警信號；

2）過(guò)載保護：當線(xiàn)路電流過(guò)載且持續時(shí)間超過(guò)動(dòng)作時(shí)間（3~60秒可設）時(shí)，保護器啟動(dòng)限流保護，并發(fā)出聲光報警信號；

3）表內超溫保護：當保護器內部器件工作溫度過(guò)高時(shí)，保護器實(shí)施超溫限流保護，并發(fā)出聲光報警信號；

4）組網(wǎng)通訊：保護器具有1路RS485接口，可以將數據發(fā)送到后臺監控系統，實(shí)現遠程監控。

3.5平臺功能

3.5.1首頁(yè)

平臺首頁(yè)顯示充電站的位置及在線(xiàn)情況，統計充電站的充電數據

3.5.2實(shí)時(shí)監控

1）充電站監控

可以按站點(diǎn)名稱(chēng)進(jìn)行篩選，顯示站點(diǎn)詳情、充電槍列表、統計訂單信息、故障記錄，點(diǎn)擊某個(gè)充電槍編號后在進(jìn)入充電槍監控頁(yè)面實(shí)時(shí)監測變壓器負荷（搭配ACM300T、ADW300），當負荷超過(guò)50%時(shí)，系統會(huì )限制新增開(kāi)始充電的充電樁的功率，降為50%，當變壓器負荷超過(guò)80%時(shí)，系統將不允許新增充電樁開(kāi)始充電，直到負荷下降為止。如圖所示：

統計當前充電站各充電樁回路的數據；通過(guò)卡片的形式展現充電樁的數據；顯示故障列表；如圖所示：

2）充電樁監控

顯示充電樁充電數據；顯示各回路的充電狀態(tài)；可以對充電中的回路進(jìn)行手動(dòng)終止；顯示訂單信息、故障信息；如圖所示：

3）設備監控

顯示限流式保護器的狀態(tài)，包括線(xiàn)路中的剩余電流、溫度及異常報警，如圖所示：

3.5.3故障管理

1）故障查詢(xún)

故障查詢(xún)中記錄了登錄用戶(hù)相關(guān)聯(lián)的所有故障信息。如圖所示：

2）故障派發(fā)

故障派發(fā)中記錄了當前待派發(fā)的故障信息。如圖所示：

3）故障處理

故障處理中記錄了當前待處理的故障信息。如圖所示：

3.5.4能耗分析

在能耗分析中，可查看時(shí)段關(guān)聯(lián)站點(diǎn)和關(guān)聯(lián)樁的能耗信息并顯示對應的能耗趨勢圖。如圖所示：

3.5.5故障分析

在故障分析中，可查看相關(guān)時(shí)間內的故障數、故障狀態(tài)、故障類(lèi)型、趨勢分析以及故障列表。如圖所示：

3.5.6財務(wù)報表

在財務(wù)報表中，可根據時(shí)間查看關(guān)聯(lián)站點(diǎn)的財務(wù)數據。如圖所示：

3.5.7收益查詢(xún)

在收益查詢(xún)中，可查看總的收益統計、收益變化曲線(xiàn)圖、支付占比餅圖以及實(shí)際收益報表。如圖所示：

4結語(yǔ)

綜上所述，隨著(zhù)新能源汽車(chē)市場(chǎng)的快速增長(cháng)，針對其火災滅火技術(shù)的研究具有至關(guān)重要的意義。其不僅關(guān)系到乘員和救援人員的生命安全，也關(guān)系到財產(chǎn)損失和環(huán)境保護。通過(guò)對各種滅火技術(shù)的研究應用，滅火劑、救援器材的合理選擇，才能為人民群眾和消防救援人員的生命安全提供有力的保障。

參考文獻

1. 資帥，東川.淺談新能源汽車(chē)火災風(fēng)險與防范。

2. 陶樟濤，黃佳偉，新能源汽車(chē)火災滅火技術(shù)的研究，2023.

3. 于虎娜,鞠彬彬,劉聰.電氣火災綜合防治及滅火對策[J].消防界(電子版)

4. 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊2022.5版

5. 吳牧宇.新能源汽車(chē)火災風(fēng)險與防范