任运业

安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：新能源汽车具有广阔的发展前景,然而在推广和使用过程中存在一些安全隐惠,其中突出

的是火灾问题。因此,通过分析新能源汽车火灾的主要原因和特点,提出针对性的应对策略与防范对策,包括加强电池安全性能的研发、优化电控系统等。措施的实施有助于减少新能源汽车火灾的发生,保护人民生命财产安全,促进新能源汽车行业的健康发展。

关键词：新能源汽车；火灾；原因

1.新能源汽车的相关概念

1.1新能源汽车的概念

新能源汽车采用非传统车载动力系统,主要或完quan依赖非传统车用燃料提供动力。它结合了的车辆控制和驱动技术,展现出的技术原理、创新技术和结构。当前市面上的新能源汽车种类十分可观,不管是插电式混合动力汽车,还是纯电动汽车都销量很好,此外,燃料电池汽车、混合动力电动汽车以及生物燃烧汽车等也颇受用户的喜爱。随着石油资源日趋枯竭以及传统汽车工业对环境造成的危害越发严重,新能源汽车逐渐成为主流,新能源汽车的产生也在逐渐扩大。目前,我国现代化科技的发展趋势更加强调人性化和可持续发展,对新能源的重视程度也越来越高,基于此,新能源汽车拥有着无限广阔的发展潜力和市场前景。

新能源汽车行业的发展逐步改变了当前汽车产业生态,促使整个产业生态向更好的方向不断发展。其中,我国在汽车动力电池方面加大了创新力度,目前的新能源汽车已经可以由多种不同类型、不同特征的动力电池作为动力源,常见的动力电池包括磷酸铁锂电池、钛酸锂电池等,性能良好。

1.2新能源汽车行业树立正确安全理念的必要性

电气线路过负荷引发火灾汽车因线路过载荷引发火灾,一般是由于线路实际的负载超过其额定负载,引起整条线路发热,引起线路外绝缘的燃烧或破损,进而引起线路间的短路,点燃周围可燃物质引发火灾。对汽车内部的装饰,使电器设备和电器装置相对增加,如:大功率音响设备、自动报警系统、自动门等,在增加这些设备时,由于接线位置不正确、接线不规范等原因,经常造成部分线路的过载现象,给火灾的发生埋下了重大隐患。

新能源汽车行业迎来了良好的发展契机,与此同时,新能源汽车行业迎来了良好的发展契机,与此同时,由新能源汽车引发的火灾事故数量也在持续增加。为了能够让新能源汽车行业实现可持续发展,首先要重新认识新能源汽车,以的理念去看待其安全问题,严格树立安全观念。新能源产业作为一种新兴产业,如今发展势头迅猛,大众在关注其产销量的同时对质量也会格外关注。此外,相较于传统的燃油车,新能源汽车出现的时间较短,其生产技术、应用技术等都有较大的发展空间,需要改进和存在安全隐患的地方也较多,如果用户在驾驶过程中存在不恰当之处,很容易引发各类事故。因此,社会大众要更加关注新能源汽车的安全问题,树立正确驾驶及使用观念,充分认识到安全性能在新能源汽车产业发展中的重要性。另外,新能源汽车产业的发展,要增强安全发展意识。产量、销量是新能源产业发展的重要部分,而安全性也是发展的重要部分,安全问题甚至关系到该产业能否实现可持续发展。新能源汽车从业者要充分意识到安全的重要性,才能避免产业停滞不前的情况。

2.新能源汽车火灾特点分析

2.1火灾扑救难度较大

若新能源汽车发生火灾或者严重的撞击事故,其内部的动力电池会出现不同程度的损伤、变形,变形后的电池会因泄漏电池液体而引起着火甚至是爆炸,导电介质也会给司机或乘客带来很多威胁,常会引起人员触电。纯电动汽车使用锂离子电池提供动力,但是这种电池很容易引发触电,一旦锂电池同空气相接触,便会因发生剧烈氧化反应而导致爆炸事故的出现,这种情况会更加危险,也会增加救援和处理难度。

2.2需要较长灭火时间

相比于其他类型的电动汽车,纯电动汽车内部的装置更多且分布着更复杂的线路,大部分装置属于易燃物,一旦发生火灾,如果没有采取措施任由其自由燃烧,那么火焰会持续燃烧1.5h左右,温度可以达到近1000℃。若汽车的车身或车头着火,会因火势得不到控制而蔓延至整个车身,火势较大的情况下,使用普通灭火器已经效果不大,汽车内部的座椅和护栏等部件也会阻碍救火,因此很难直接将起火点快速扑灭,灭火任务不仅难度大,而且耗费的时间也会更长。

2.3容易造成人员伤亡与财产损失

相比传统燃油汽车,新能源汽车更加环保,为人们的出行带来了便利。但是近年来,新能源汽车火灾事故时有发生,造成了一定的人员伤亡。与燃油汽车不同,新能源汽车的电池燃烧速度更快,燃烧时会产生大量有毒气体,且在发生火灾后,车门会难以打开,这对车内人员的逃脱带来阻碍。如果车内驾驶员和乘客已经受伤,那么逃离和救援难度更大。电动车的动力源来自电池,当汽车燃烧后,汽车功能无法正常使用,这在很大程度上影响到了车内人员的逃生,对车内及周围人员的生命安全造成威胁,如果人员无法逃脱,很容易发生伤亡。尤其是纯电动汽车,一旦发生火灾锂电池将无法再使用,整辆车可能会迅速燃烧甚至发生爆炸,此时不仅汽车会受到较大损失,周围物体也会受到影响。

2.4电气线路漏电、短路引发火灾

汽车在行驶过程中的颠簸、振动,易造成车内线路间的相互摩擦,加上车内温度、湿度等因素以及其它原因的影响,很容易造成车内线路绝缘的自然老化、破损或完quan丧失,于是就可能发生漏电或线路间短路的现象,引起可燃物的燃烧起火成灾。例如,某施工现场的控掘机其工具箱内存放的镰刀由于振动将线路的绝缘破坏,镰刀与线路间发生漏电,引燃了工具箱内的可燃物而引发了火灾。

3.电动汽车火灾统计分析

本文参考了《中国消防年鉴》等重要资料,对发生在2011年至2020年间的典型电动汽车火灾事故进行了详细统计。统计所得的结果有助于相关人员获知事故发生的规律和特征,有助于消防人员采取有针对性的灭火措施,这些策略能够为减少此类事故的发生和降低其危害提供参考。

3.1事故发生原因统计分析

短路和电器故障是新能源汽车发生火灾的主要原因,这些原因导致的火灾事故占据了总数的80%。新能源汽车内的电池一旦出现故障,电池内部温度会在短时间内急剧升高,冲破电池外壳,而新能源汽车内部大部分装置和管线都属于可燃物,一旦接触到火焰就会在短短几秒钟内迅速燃烧、蔓延。而电池过充导致新能源汽车发生火灾的原因占比约为15%。人们不规范的充电习惯是造成电池过充的主要原因,很多人为了方便通常会选择在夜间充电,而充电时间通常为一整晚,这种行为为发生火灾埋下了隐患。且充电过程基本上属于无人监管的状态,一旦发生火灾,很难快速发现及扑灭。另外,自燃、改装、人为纵火等其他行为也是引发新能源汽车火灾的原因。

3.2火灾发生时间段分析

相关数据显示,新能源汽车火灾的高发时段主要集中在凌晨0点至早上6点,这个时段的火灾占比达到了79%。如前所述,电池过充问题很常见,也易引发火灾,过充大多是由于居民充电习惯不好。部分人习惯在夜间充电,时间基本上在夜间10点之后,人们在睡眠中警惕性较低,无法及时关注到充电异常情况。因此,夜间、凌晨是新能源汽车发生火灾事故的高发时段,此时段内的危险很难及时被人发现,这就导致电池在燃烧后无法快速被扑灭,而人们发现火灾时火势已经蔓延开,甚至会影响到周围建筑,造成人员伤亡和财产损失。而晚间6点到深夜12点这段时间内火灾数量占比为13%,这个时间段是大部分人的下班时间,人们通常会选择下班到家后直接进行充电。由于这个时间段内仍有大部分人处于活动状态,因此此时段发生火灾的概率会低于凌晨。在早上6点至中午12点、中午12点至晚上6点这两个时间段内的火灾概率相对较低,分别为6%和2%,此时段内是新能源汽车使用频率较高的时间,且又处于白天,人员活动情况也比较频繁,所以火情更容易被发现和处理,火灾引发的伤亡情况和财产损失也相对少一些。

3.3火灾发生季节分析

新能源汽车火灾的发生频率在不同季节中存在差异。从数据来看,秋季和冬季是新能源汽车火灾的高发期,占比分别为36%和26%。相比之下,夏季和春季的火灾发生频率较低,占比分别为25%和13%。这不仅与电池性能有关,也与气温和空气湿度等因素有关。人们常说"天干物燥,小心火烛"这句话,可见干燥的天气更容易发生火灾。再加上秋冬季节气温较低,对汽车电池性能造成一定影响,此时若电池过充,发生电池短路和泄漏的情况,进而引发火灾。而夏季和春季虽然温度较高,但是这个季节内雨水较多,空气也更加湿润,不易引发火灾。

1. 引发新能源汽车火灾的主要原因

4.1汽车电池功能及相关技术不够完善

我国新能源汽车的相关技术正处于发展阶段,相关设备的研发并不完善,尤其是电池相关的技术研发。目前国内新能源汽车的电池普遍存在升温过高、在超过一定温度后就会燃烧的问题,而电池一旦燃烧,很容易引发较大的火灾。虽然燃油车自燃的现象并不少见,但新能源汽车的火灾更难被扑灭。从各类新能源汽车火灾事故案例中可以发现,新能源汽车发生火灾的比例是低于传统燃油车的,但是传统燃油车的保有量却明显高于新能源汽车。这是因为新能源汽车主要起火点在于电池部分,电池功能问题会引发火灾,且电池一旦报废,汽车整体的损失就会更大。汽车电池成为引发火灾的"元凶",成为"元凶"的原因是电池常出现短路、电池液体泄漏以及电池连接不合理等问题,电池处在接触不良状态。此外,如前文所述,电池过充和过度放电也是引发火灾的重要原因。

4.2新能源汽车产业发展质量以及相关技术有待提升

目前,我国新能源汽车行业的发展速度非常快,展现出广阔的发展前景。由于起步时间相对较晚,相关技术尚未完quan成熟,整个产业的发展质量和相关技术仍有待提高,许多问题仍待解决。从当前新能源产品的技术研发情况和应用情况来看,新能源汽车的相关技术与传统的燃油车的相关技术仍有较大差距。

4.3大众普遍缺乏足够的安全防范意识

新能源汽车属于全新的领域,所运用的技术和理念也较为新颖,相关部门、企业乃至群众都较为缺乏安全防范意识和防火意识,同时也缺乏科学有效、完善合理的安全管理制度。新能源汽车的安全问题尤其是电池充电这部分,相关部门和企业并没有对此进行规划和总结,充电基础设施并不完善,数量也相对较少,相关部门对这方面的管理不够深入,群众安全意识比较淡薄。很多用户由于缺乏相关知识和安全意识,容易进行违规操作。同时,用户对检修和保养等方面的了解不足,无法及时发现汽车存在的问题,这也为火灾的发生埋下了隐患。

1. 新能源汽车火灾问题防范对策

5.1不断优化和改进电池材料及相关技术

电池的稳定性高,能够在很大程度上避免新能源汽车火灾事故的发生,而优化和改进电池材料及相关技术能够有效提高电池的稳定性。一,在生产新能源汽车时,首要任务是确保汽车配备符合标准、性能稳定的电池。这不仅是为了保障安全,也是为了赋予车辆更高的质量、更稳定的性能。二,保障车辆内部的电控系统处在平稳运行状态。使电池保持在合理工作环境中,电池使用良好的情况下不易出现火灾。因此相关人员要优化电池,不仅要保证产品的质量和安全,还要提高其实用性。这样,优化后的电池才能投入实际使用。三,在优化和改进新能源电池的过程中,还要优化和规范电池的使用方式,具体来说就是要尽可能统一电池的使用方式和充电方式,这样才能让电池使用更加规范,减少火灾的发生。四,电池技术要根据不同类型新能源汽车的实际需要采取相应的火灾防护措施,如电池冷却、电池隔热、室息措施等。在所有类型的电池中,锂离子电池热失控相对更加严重,一旦锂电池发生燃烧,很难对其扑灭,锂电池通常只有自行燃烧完毕后才能熄灭火焰,但是在锂电池出现热失控的初期阶段采取有效的预警措施和防护手段,及时降低热失控传播,就能够有效避免电池燃烧。

5.2熟练掌握电池灭火方法以及加强火灾处置工作

当新能源汽车发生火灾后,需要在场能够正常活动的人员启动紧急处理工作,采取相应的处理措施,并及时拨da119。首先,消防救援队伍要紧急召集充足的人员,调集相应的装备赶往火灾现场开展救援。新能源汽车电源一旦起火,很难在燃烧过程中扑灭火焰。因此,相关人员要立即断开车辆电源,并将车辆钥匙放置在距离车辆较远的位置,或者将其放入信号屏蔽袋中,避免车辆再次启动。其次,参与火灾救援的人员要加强个人防护措施,确保在救火过程中佩戴绝缘手套,以防止因故障产生的电击。另外,在灭火过程中还需要注意预防高温毒气。新能源汽车与传统燃油汽车的区别是动力源不同,新能源汽车的动力来源是电。在火灾发生时,传统燃油汽车所使用的汽油燃烧温度只有500℃,而新能源汽车的电池起火后温度高达1000℃,新能源汽车除了火灾温度过高,可能会伴有漏电危险外,电池还会因燃烧释放氟化氢、氰化氢等有毒有害气体。如果消防员未佩戴空气呼吸器、专业面罩等防护用具,就会吸入有毒气体,进而威胁到健康和安全。因此,消防人员及其他灭火人员要佩戴好能够正常使用的呼吸器,并选择相应的灭火剂。要准确判断火灾火势。目前市场上的大部分新能源汽车所配备的电池是锂离子电池,并且大部分汽车品牌也会在为用户提供的应急救援手册标注出灭火方法。通常情况下,锂电池一旦燃烧很难被扑灭,并且燃烧时间较长,可达24h。在电池燃烧的时间内,电池内部一直会处于高温状态,因此在灭火过程中,电池不再产生烟雾后1h内仍然要对其进行监控,否则很容易出现复燃的情况。

5.3做好火灾现场清理工作

进行新能源汽车火灾现场清理工作的主要目的在于防止再次发生意外伤害,因此在开展工作过程中要时刻保持谨慎、细致的状态,切忌麻痹大意,一旦发生二次伤害,后果不堪设想。开展火灾现场清理工作,首先要将涉事车辆的温度降至安全范围,之后再将车辆现场移交给车主或相关部门。在移交过程中,工作人员要提醒车主或相关部门采取正确的运转方法或处理方法,避免出现二次伤害。其次,工作人员在引导现场人员进行撤离的过程中,要认真清点人数,并整理好火灾处理设备和器材,并将现场垃圾清理干净。工作人员要认真检查事故现场,防止事故现场物品,避免因事故现场物品丢失而导致无法查清事故原因的情况。工作人员在车辆移交工作结束后还要协助相关部门和相关人员探查事故原因。

5.4相关部门要加大管理力度

相关部门要加强对新能源汽车的管理,才能有效减少火灾事故的发生。首先,相关管理部门要对新能源汽车的锂电池生产出台更加严格、有效的安全标准和生产规范,确保新能源汽车在制定好的安全生产标准的指导下拥有更好的质量,还要进一步细化完善相关生产标准,同时要加强对新能源汽车的全过程管理,从生产到投入使用再到报废停用的整个过程,都要依照标准进行安全管理。相关部门还要出台具体的法律法规,从企业到消费者再到执法部门全部做到有法可依,从法律角度有力规范新能源汽车的生产和使用。其次,消防部门是处理和解决新能源汽车火灾的主要部门,因此,消防部门要针对新能源汽车火灾制定具有针对性的灭火方案。与传统燃油汽车相比,新能源汽车引发的火灾具有更大的危险性,同时危害更大,因此灭火救援行动要更具针对性和科学性。救援方案要注意以下几方面：①了解火灾情况,有效规避风险；②快速疏散人群,防止高温毒气伤害到无保护人员；③在灭火过程中,要科学选择灭火剂,确保其能够有效扑灭火灾,并防止火灾复燃和产生毒气；火灾扑灭后,要做好善后工作,清理现场并调查火灾原因。要及时总结事故教训和灭火经验,这些都会成为相关人员在进行后续灭火工作时的重要参考依据。

6.安科瑞AcrelCloud-9000充电站运营平台

6.1平台概述

安科瑞充电站运营平台依托物联网、云计算、互联网、大数据、AI等技术,对充电站配电系统的运行、电能消耗、电能质量、充电安全和行为安全进行实时监控和预警,为充电站的可靠、安全、经济运行提供保障,并及时切除安全隐患、避免电气火灾发生,从而保障人员的生命财产安全,打造"安全、高效、舒适、绿色"的"人—车—桩—电网—互联网—多种增值业务"的智慧充电站,提升充电站的社会和经济价值。

6.2适用场合

可广泛应用于医院、学校、酒店、体育场等公共建筑；商业广场、产业园等综合园区；企业、住宅小区等场所。

6.3系统结构

平台采用分层分布式结构,主要由感知层、网络层和平台层三个部分组成,详细拓扑结构如下：

现场设备层：连接于网络中的各类传感器,包括多功能电力仪表、汽车充电桩、电瓶车充电桩、电能质量分析仪表、电气火灾探测器、限流式保护器、烟雾传感器、测温装置、智能插座、摄像头等。

网络通讯层：包含现场智能网关、网络交换机等设备。智能网关主动采集现场设备层设备的数据,并可进行规约转换,数据存储,并通过网络把数据上传至搭建好的数据库服务器,智能网关可在网络故障时将数据存储在本地,待网络恢复时从中断的位置继续上传数据,保证服务器端数据不丢失。

平台管理层：包含应用服务器和数据服务器,完成对现场所有智能设备的数据交换,可在PC端或移动端实现实时监测充电站配电系统运行状态、充电桩的工作状态、充电过程及人员行为,并完成微信、支付宝在线支付等应用。

多功能电力仪表、汽车充电桩、电瓶车充电桩、电气火灾探测器、限流式保护器、智能插座可通过全网通4G通讯模组与平台直接通讯。

电能质量分析仪表、烟雾传感器和测温装置通过RS485,摄像头通过RJ45与智能网关通讯,再由智能网关通讯通过4G统一与平台通讯。

限流式保护器既可以通过4G连接平台,也可以通过RS485连接网关。

平台搭建在客户自己配置的服务器上。搭建完成之后,客户可以在任意能联网的地方,通过有权限的账号登陆网页以及手机APP查看各处的运行情况。

6.4相关产品介绍

6.4.1 7KW交流充电桩AEV-AC007D

产品功能

1）智能监测：充电桩智能控制器对充电桩具备测量、控制与保护的功能,如运行状态监测、故障状态监测、充电计量与计费以及充电过程的联动控制等。

2）智能计量：输出配置智能电能表,进行充电计量,具备完善的通信功能,可将计量信息通过RS485分别上传给充电桩智能控制器和网络运营平台。

3）云平台：具备连接云平台的功能,可以实现实时监控,财务报表分析等等。

4）保护功能：具备防雷保护、过载保护、短路保护,漏电保护和接地保护等功能。

5）材质可靠：保证长期使用并抵御复杂天气环境。

6）适配车型：满足国标充电接口,适配所有符合GB/T20234.2-2015国标的电动汽车,适应不同车型的不同功率。

7）资产安全：产品全部由中国平安保险承保,充分保障设备、车辆、人员的安全。

6.4.2直流充电桩系列

6.4.3电气火灾探测器ARCM300T-Z-4G

产品功能：

1）电表由独立的计量芯片进行电压、电流、电能的计量；

2）LCD字段显示,支持四按键编程；

3）支持470Mhz~510MhzLora无线通讯,频道和扩频因数可设置、支持RS485通讯,波特率1200bps-9600bps可设,奇偶校验位可设、支持红外通讯；

4）支持2G、NB、4G通过直接上传平台；

5）支持监测设备主动上报停上电信息；

6）支持穿刺夹取电、磁钢取电等,满足不断电施工的技术要求；

7）支持标准的DIN35导轨安装、安装完成后可加装铅封盖,防止私自拆卸；

8）支持全电力参数测量（U、I、P、Q、S、PF、F）,电压及电流不平衡度,电压电流相

6.4.4限流式保护器ASCP200

产品功能：

1）短路保护：保护器实时监测用电线路电流,当线路发生短路故障时,能在150微秒内实现快速限流保护,并发出声光报警信号；

2）过载保护：当线路电流过载且持续时间超过动作时间（3~60秒可设）时,保护器启动限流保护,并发出声光报警信号；

3）表内超温保护：当保护器内部器件工作温度过高时,保护器实施超温限流保护,并发出声光报警信号；

4）组网通讯：保护器具有1路RS485接口,可以将数据发送到后台监控系统,实现远程监控。

6.5平台功能

6.5.1首页

平台首页显示充电站的位置及在线情况,统计充电站的充电数据

6.5.2实时监控

1）充电站监控

可以按站点名称进行筛选,显示站点详情、充电枪列表、统计订单信息、故障记录,点击某个充电枪编号后在进入充电枪监控页面实时监测变压器负荷（搭配ACM300T、ADW300）,当负荷超过50%时,系统会限制新增开始充电的充电桩的功率,降为50%,当变压器负荷超过80%时,系统将不允许新增充电桩开始充电,直到负荷下降为止。如图所示：

统计当前充电站各充电桩回路的数据；通过卡片的形式展现充电桩的数据；显示故障列表；如图所示：

2）充电桩监控

显示充电桩充电数据；显示各回路的充电状态；可以对充电中的回路进行手动终止；显示订单信息、故障信息；如图所示：

3）设备监控

显示限流式保护器的状态,包括线路中的剩余电流、温度及异常报警,如图所示：

6.5.3故障管理

1）故障查询

故障查询中记录了登录用户相关联的所有故障信息。如图所示：

2）故障派发

故障派发中记录了当前待派发的故障信息。如图所示：

3）故障处理

故障处理中记录了当前待处理的故障信息。如图所示：

6.5.4能耗分析

在能耗分析中,可查看指ding时段关联站点和关联桩的能耗信息并显示对应的能耗趋势图。如图所示：

6.5.5故障分析

在故障分析中,可查看相关时间内的故障数、故障状态、故障类型、趋势分析以及故障列表。如图所示：

6.5.6财务报表

在财务报表中,可根据时间查看关联站点的财务数据。如图所示：

6.5.7收益查询

在收益查询中,可查看总的收益统计、收益变化曲线图、支付占比饼图以及实际收益报表。如图所示：

7.结语

目前,我国新能源汽车的产量和销量迅速增长,其适用范围也在不断扩大。新能源汽车在成为社会大众重点关注的同时,其相关技术也在不断发展。但是随着越来越多新能源汽车被投入到使用中,由其引发的火灾事故风险也在不断增加。为了有效保障人民的生命财产安全,维护好社会的稳定,需要深入研究和分析新能源汽车火灾的原因,并找到具有针对性的应对措施,才能有效解决新能源汽车火灾问题,推动我国新能源汽车可持续发展。

参考文献

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[2]唐博,王立华,康进军.汽车火灾特性及"油电一体化"事故成因调查技术路线研究[J].宁夏工程技术.

[3]任建运.汽车电气火灾原因及对策分析[J].

[4]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2022.05版.

作者简介：

任运业,男,安科瑞电气股份有限公司。