淺談新能源汽車火災(zāi)原因及對(duì)策研究

安科瑞 陳聰

摘 要:隨著我國與新能源相關(guān)的科學(xué)技術(shù)發(fā)展迅猛，由此推動(dòng)了我國新能源汽車行業(yè)的發(fā)展，新能源汽車的數(shù)量和種類都出現(xiàn)了較大幅度的增長。但是，在新能源汽車逐漸在市場(chǎng)上推廣之后，與之相關(guān)的火災(zāi)事故也漸漸呈現(xiàn)在人們視野中。基于此，本文簡(jiǎn)要分析新能源汽車火災(zāi)發(fā)生的特點(diǎn)，分析導(dǎo)致新能源汽車出現(xiàn)火災(zāi)的主要原因并探討預(yù)防新能源汽車發(fā)生火災(zāi)可以采取的措施。重點(diǎn)針對(duì)新能源汽車的滅火救援對(duì)策展開深入研究。深入探討新能源汽車發(fā)生火災(zāi)的原因以及滅火的救援措施。充電樁平臺(tái)以及如何提高充電樁充電安全進(jìn)行分析，充電站配電系統(tǒng)的運(yùn)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(jiān)控和預(yù)警，為充電站的可靠、安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供保障，保護(hù)電池。并及時(shí)切除安全隱患、避免電氣火災(zāi)發(fā)生，從而保障人員的生命財(cái)產(chǎn)安全。

關(guān)鍵詞:新能源汽車 汽車火災(zāi) 滅火救援對(duì)策 充電樁平臺(tái)

1新能源汽車發(fā)生火災(zāi)的特點(diǎn)

1.1處理難度大

在新能源汽車遇到劇烈撞擊或者被明火點(diǎn)燃時(shí)新能源汽車的電池就有可能被嚴(yán)重?cái)D壓，出現(xiàn)損壞，導(dǎo)致電池中的液體泄漏，進(jìn)而出現(xiàn)爆炸現(xiàn)象，在導(dǎo)電介質(zhì)的作用下，致使新能源車主或者其他乘客受到電擊。尤其是純電動(dòng)型號(hào)汽車，儲(chǔ)電單元多為鋰離子電池，當(dāng)電池中的負(fù)極接觸到外部的空氣時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)極為嚴(yán)重的氧化反應(yīng)，爆炸現(xiàn)象出現(xiàn)的概率將會(huì)顯著提升，導(dǎo)致更難處理。

1.2需要較長時(shí)間滅火

純電動(dòng)型汽車存在較多的內(nèi)部裝置，擁有極為復(fù)雜的管線，這些管線大多數(shù)可以燃燒，并且在自由燃燒的狀態(tài)下，火焰持續(xù)時(shí)間長甚至可以達(dá)到 90min,局部的溫度可以升高到 900℃，一旦新能源汽車出現(xiàn)火災(zāi)，在短時(shí)間內(nèi)就會(huì)蔓延到整個(gè)車廂，并且使用常規(guī)的滅火器將難以撲滅，完成整個(gè)滅火救援工作需要較長時(shí)間。

1.3燃燒速度較快

根據(jù)相關(guān)調(diào)查可知，新能源汽車電池從開始燃燒到迅速擴(kuò)大只需要6S，而且電池燃燒造成的火焰噴射可以噴射到5m開外的距離，在噴射的過程中除了火舌之外，還會(huì)噴射出電池中有毒的物質(zhì)，比如，在以氫為主要原料的電池中，一旦外部的壓力達(dá)到了 70 MPa，氫原料電池就會(huì)出現(xiàn)氫氣泄漏，周圍的空氣中氫氣的含量超過空氣總量的 4%，一旦遇到明火就會(huì)立即爆炸，嚴(yán)重威脅救援人員的生命安全。

2新能源汽車出現(xiàn)火災(zāi)的原因

2.1電線出現(xiàn)短路

新能源汽車出現(xiàn)自燃的原因很大程度上都是因?yàn)殡娋€出現(xiàn)短路，線路的接點(diǎn)位置不牢靠，局部的電阻會(huì)產(chǎn)生較大的熱能，導(dǎo)致電線的接點(diǎn)位置起火。新能源車主有可能會(huì)在不了解新能源汽車的情況下亂接亂拉電線，導(dǎo)致整個(gè)車輛線路布局陷入一片混亂，一日超過線路的額定功率就會(huì)導(dǎo)致線路出現(xiàn)過熱的現(xiàn)象，加大燃燒的可能性。此外，在長期線路摩擦的過程中線路磨損也會(huì)導(dǎo)致火災(zāi)的發(fā)生。

2.2電路出現(xiàn)漏電

從某種意義來講，電路漏電也屬于一種短路的情況，新能源汽車中被車主加人了太多的電氣設(shè)備，就會(huì)導(dǎo)致汽車電路在短時(shí)間內(nèi)負(fù)擔(dān)加重，導(dǎo)致火災(zāi)發(fā)生的概率增加。有時(shí)在電路中會(huì)存在微弱的電流，這些電流會(huì)持續(xù)增加汽車的負(fù)擔(dān)，進(jìn)而更加容易形成過熱的高溫，當(dāng)溫度超過材料的燃燒點(diǎn)之后，新能源汽車就會(huì)自燃。

2.3電池質(zhì)量較差

在新能源汽車中大規(guī)模應(yīng)用電池，導(dǎo)致在單位空間內(nèi)，能量密度顯著增強(qiáng)，當(dāng)電池的數(shù)量和質(zhì)量同時(shí)增加時(shí)，安全事故出現(xiàn)的概率也會(huì)顯著增加。比如，在電池單體出現(xiàn)受損，電池箱鍋殼也出現(xiàn)磨損，就會(huì)導(dǎo)致局部電路出現(xiàn)短路的情況，引發(fā)火災(zāi)。在新能源汽車行駛的過程中，一旦受到外力的嚴(yán)重沖擊，蓄電池的外殼就有可能出現(xiàn)破損，此時(shí)產(chǎn)生電火花的概率將顯著增加，由此導(dǎo)致火災(zāi)的發(fā)生。電池極柱接線的部位出現(xiàn)氧化和老化的現(xiàn)象，導(dǎo)致接觸不良，如果在蓄電池上存在金屬器件或產(chǎn)生積水，就會(huì)導(dǎo)致*柱短路，進(jìn)而引發(fā)火災(zāi)。

2.4存在高溫部件可燃物

目前，生產(chǎn)的新能源汽車大多都配備三元催化反 應(yīng)器，在整個(gè)新能源汽車外露部分的部件中，工作溫度部件便是消聲器排氣管，這一部件的溫度可以達(dá)到 800℃，在路面較為復(fù)雜的區(qū)域行車，車底易刮到易燃物。如果司機(jī)不注意，直接碾壓或者停留在可燃物的上方，就會(huì)導(dǎo)致處于高溫狀態(tài)下的排氣管將可燃物點(diǎn)燃，進(jìn)而導(dǎo)致電路或者油路泄露，引發(fā)火災(zāi)。

新能源汽車內(nèi)的鹵素?zé)粼谝欢螘r(shí)間的使用后，溫度會(huì)增加，如果受到撞擊，鹵素?zé)艟蜁?huì)引起周圍的塑料燃燒。在炎熱的夏季，車內(nèi)如果存放有一次性普通打火機(jī)，就可能會(huì)因受太陽暴曬使車內(nèi)溫度過高導(dǎo)致打火機(jī)發(fā)生爆炸，進(jìn)而引發(fā)車內(nèi)皮革類的座椅燃燒，引燃整個(gè)車體，給周圍帶來嚴(yán)重的安全威脅，也給車主造成財(cái)產(chǎn)損失。

2.5新能源汽車起步晚

目前，就我國新能源汽車整體的形式來說，我國的新能源汽車發(fā)展較國外晚，但是發(fā)展的速度較快，是我國具代表的新興產(chǎn)業(yè)之一，但是我國目前在新能源方面產(chǎn)業(yè)發(fā)展的質(zhì)量有待提升。尤其在我國對(duì)于新能源產(chǎn)品技術(shù)上的應(yīng)用存在較大的提升空間，與我國在傳統(tǒng)燃油車輛上的技術(shù)無法相提并論。利用不好，缺乏足夠的認(rèn)識(shí)，也有可能導(dǎo)致新能源汽車發(fā)生火災(zāi)。

2.6汽車充電不規(guī)范

充電插頭內(nèi)部短路，導(dǎo)致電路串聯(lián)，或者充電器輸入電壓過高，超過額定輸入電壓標(biāo)準(zhǔn)，引發(fā)變壓線圈燒毀，還可能是由于充電時(shí)間過長，電池過熱，引發(fā)火災(zāi)。充電環(huán)境潮濕，充電器不符合標(biāo)準(zhǔn)。

3新能源汽車火災(zāi)的預(yù)防措施

3.1預(yù)防電線火災(zāi)

預(yù)防來自電線的火災(zāi)，需要安裝電流保護(hù)裝置在電線上可以及時(shí)檢查。電纜外皮的材料要正確選擇，材料要保證具備耐熱性、耐酸堿腐蝕性，在電纜的外部具備一層保護(hù)套，將電線固定起來，避免電線處于雜亂的狀態(tài)下，增加火災(zāi)發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，電纜需要具備防水性能，可以優(yōu)先選擇一些PVC材質(zhì)的管材。

3.2預(yù)防排氣系統(tǒng)

車輛點(diǎn)火裝置盡量選擇電子形式，使用自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備對(duì)車輛排氣管裝置進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)，排氣管周圍區(qū)域保持一定空間隔離，防止其與可燃物質(zhì)接觸發(fā)生燃燒，同時(shí)利用電子模式控制燃料噴射系統(tǒng)，防止發(fā)生二次燃燒現(xiàn)象。車輛維修檢查階段，嚴(yán)禁將棉紗、擦油布等易燃燒物品遺留在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)附近范圍內(nèi)，避免在汽車行駛過程中可燃物與排氣管道接觸，在高溫作用下發(fā)生嚴(yán)重的汽車起火事故。

3.3預(yù)防燃料油系統(tǒng)

在選擇膠管材料時(shí)，需要重點(diǎn)考慮膠管的性能，首先選用抗壓性、抗腐蝕性以及耐候性等較為優(yōu)異的膠管，以保證車輛行駛的安全性與穩(wěn)定性，膠管與金屬管線之間使用金屬夾連接，同時(shí)對(duì)連接點(diǎn)位進(jìn)行定期檢查，以保證其密封性與連接性。車輛出廠后需要進(jìn)行撞擊測(cè)試實(shí)驗(yàn)，防止車輛在實(shí)際使用中出現(xiàn)漏油等問題。車輛內(nèi)需要安裝自動(dòng)控制滅火系統(tǒng)，在車輛出現(xiàn)燃油泄漏問題后，為避免出現(xiàn)嚴(yán)重火災(zāi)事故，可以開啟滅火系統(tǒng)已縮減火災(zāi)造成的損毀。

4、安科瑞AcrelCloud-9000充電站運(yùn)營平臺(tái)

4.1平臺(tái)概述

安科瑞充電站運(yùn)營平臺(tái)依托物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、AI等技術(shù)，對(duì)充電站配電系統(tǒng)的運(yùn)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(jiān)控和預(yù)警，為充電站的可靠、安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供保障，并及時(shí)切除安全隱患、避免電氣火災(zāi)發(fā)生，從而保障人員的生命財(cái)產(chǎn)安全，打造“安全、高效、舒適、綠色”的“人—車—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(jì)價(jià)值。

4.2適用場(chǎng)合

可廣泛應(yīng)用于醫(yī)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(qū)；企業(yè)、住宅小區(qū)等場(chǎng)所。

4.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

平臺(tái)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，主要由感知層、網(wǎng)絡(luò)層和平臺(tái)層三個(gè)部分組成，詳細(xì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如下：

現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層：連接于網(wǎng)絡(luò)中的各類傳感器，包括多功能電力儀表、汽車充電樁、電瓶車充電樁、電能質(zhì)量分析儀表、電氣火災(zāi)探測(cè)器、限流式保護(hù)器、煙霧傳感器、測(cè)溫裝置、智能插座、攝像頭等。

網(wǎng)絡(luò)通訊層：包含現(xiàn)場(chǎng)智能網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)等設(shè)備。智能網(wǎng)關(guān)主動(dòng)采集現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層設(shè)備的數(shù)據(jù)，并可進(jìn)行規(guī)約轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，并通過網(wǎng)絡(luò)把數(shù)據(jù)上傳至搭建好的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，智能網(wǎng)關(guān)可在網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在本地，待網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)時(shí)從中斷的位置繼續(xù)上傳數(shù)據(jù)，保證服務(wù)器端數(shù)據(jù)不丟失。

平臺(tái)管理層：包含應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)服務(wù)器，完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)所有智能設(shè)備的數(shù)據(jù)交換，可在PC端或移動(dòng)端實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)充電站配電系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)、充電樁的工作狀態(tài)、充電過程及人員行為，并完成微信、支付寶在線支付等應(yīng)用。

多功能電力儀表、汽車充電樁、電瓶車充電樁、電氣火災(zāi)探測(cè)器、限流式保護(hù)器、智能插座可通過全網(wǎng)通4G通訊模組與平臺(tái)直接通訊。

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

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

平臺(tái)搭建在客戶自己配置的服務(wù)器上。搭建完成之后，客戶可以在任意能聯(lián)網(wǎng)的地方，通過有權(quán)限的賬號(hào)登陸網(wǎng)頁以及手機(jī)APP查看各處的運(yùn)行情況。

4.4相關(guān)產(chǎn)品介紹

4.4.17KW交流充電樁AEV-AC007D

產(chǎn)品功能

1）智能監(jiān)測(cè)：充電樁智能控制器對(duì)充電樁具備測(cè)量、控制與保護(hù)的功能，如運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)、故障狀態(tài)監(jiān)測(cè)、充電計(jì)量與計(jì)費(fèi)以及充電過程的聯(lián)動(dòng)控制等。

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

3）云平臺(tái)：具備連接云平臺(tái)的功能，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控，財(cái)務(wù)報(bào)表分析等等。

4）保護(hù)功能：具備防雷保護(hù)、過載保護(hù)、短路保護(hù)，漏電保護(hù)和接地保護(hù)等功能。

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

6）適配車型：滿足國標(biāo)充電接口，適配所有符合GB/T20234.2-2015國標(biāo)的電動(dòng)汽車，適應(yīng)不同車型的不同功率。

7）資產(chǎn)安全：產(chǎn)品全部由中國平安保險(xiǎn)承保，充分保障設(shè)備、車輛、人員的安全。

4.4.2直流充電樁系列

4.4.3電氣火災(zāi)探測(cè)器ARCM300-Z

4.4.4限流式保護(hù)器ASCP200

產(chǎn)品功能：

1）短路保護(hù)：保護(hù)器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)用電線路電流，當(dāng)線路發(fā)生短路故障時(shí)，能在150微秒內(nèi)實(shí)現(xiàn)快速限流保護(hù)，并發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)；

2）過載保護(hù)：當(dāng)線路電流過載且持續(xù)時(shí)間超過動(dòng)作時(shí)間（3~60秒可設(shè)）時(shí)，保護(hù)器啟動(dòng)限流保護(hù)，并發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)；

3）表內(nèi)超溫保護(hù)：當(dāng)保護(hù)器內(nèi)部器件工作溫度過高時(shí)，保護(hù)器實(shí)施超溫限流保護(hù)，并發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)；

4）組網(wǎng)通訊：保護(hù)器具有1路RS485接口，可以將數(shù)據(jù)發(fā)送到后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。

4.5平臺(tái)功能

4.5.1首頁

平臺(tái)首頁顯示充電站的位置及在線情況，統(tǒng)計(jì)充電站的充電數(shù)據(jù)

4.5.2實(shí)時(shí)監(jiān)控

1）充電站監(jiān)控

可以按站點(diǎn)名稱進(jìn)行篩選，顯示站點(diǎn)詳情、充電槍列表、統(tǒng)計(jì)訂單信息、故障記錄，點(diǎn)擊某個(gè)充電槍編號(hào)后在進(jìn)入充電槍監(jiān)控頁面實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)變壓器負(fù)荷（搭配ACM300T、ADW300），當(dāng)負(fù)荷超過50%時(shí)，系統(tǒng)會(huì)限制新增開始充電的充電樁的功率，降為50%，當(dāng)變壓器負(fù)荷超過80%時(shí)，系統(tǒng)將不允許新增充電樁開始充電，直到負(fù)荷下降為止。如圖所示：

統(tǒng)計(jì)當(dāng)前充電站各充電樁回路的數(shù)據(jù)；通過卡片的形式展現(xiàn)充電樁的數(shù)據(jù)；顯示故障列表；如圖所示：

2）充電樁監(jiān)控

顯示充電樁充電數(shù)據(jù)；顯示各回路的充電狀態(tài)；可以對(duì)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(shè)備監(jiān)控

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

4.5.3故障管理

1）故障查詢

故障查詢中記錄了登錄用戶相關(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(dāng)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(dāng)前待處理的故障信息。如圖所示：

4.5.4能耗分析

在能耗分析中，可查看指*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(duì)應(yīng)的能耗趨勢(shì)圖。如圖所示：

4.5.5故障分析

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

4.5.6財(cái)務(wù)報(bào)表

在財(cái)務(wù)報(bào)表中，可根據(jù)時(shí)間查看關(guān)聯(lián)站點(diǎn)的財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)。如圖所示：

4.5.7收益查詢

在收益查詢中，可查看總的收益統(tǒng)計(jì)、收益變化曲線圖、支付占比餅圖以及實(shí)際收益報(bào)表。如圖所示：

5、結(jié)語

綜上所述，要降低新能源汽車火災(zāi)事故的概率，需要根據(jù)新能源汽車的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和動(dòng)力電池的火災(zāi)特點(diǎn)，采取多樣化的防控措施，如提升新能源汽車的產(chǎn)品質(zhì)量安全，實(shí)現(xiàn)智能車載監(jiān)控系統(tǒng)與智慧消防監(jiān)管平臺(tái)的信息共享，完善制定更加嚴(yán)格的安全標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，細(xì)化充電樁的設(shè)置要求和強(qiáng)化充電樁消防安全管理，規(guī)范用車和科學(xué)保養(yǎng)等，以便新能源汽車在發(fā)生安全故障提醒及火災(zāi)事故時(shí)，能夠及時(shí)預(yù)警，方便車主或廠家提前介入，有針對(duì)性地進(jìn)行高效處置，限度地減少新能源車汽車火災(zāi)事故的發(fā)生概率。

參考文獻(xiàn):

[1]胡超.新能源汽車電池?zé)崾Э鼗馂?zāi)原因和防控措施[J].價(jià)值工程，2021，40(1)

[2]鄭文君.新能源汽車火災(zāi)危險(xiǎn)性分析[J].安防科技，2021(5)[3]邰鋒.新能源汽車火災(zāi)原因分析及對(duì)策研究[J].安防科技2021(11).

[3]徐松寶.淺析新能源汽車火災(zāi)原因及其滅火救援對(duì)策研究[J].

[7]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè)2022.05版.