淺談新能源汽車火災風險與防范

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，若是不及時對其原因進行綜合分析，將極易導致電氣設備再次出現(xiàn)此類問題，因此足夠有效的監(jiān)督管理對策，將有助于避免此類事故的再次發(fā)生。

關(guān)鍵詞：電氣設備；火災；新能源汽車

0引言

據(jù)公安部交強險數(shù)據(jù)顯示:2022年全國新登記汽車數(shù)量為2323萬輛,新能源新登記汽車535萬輛,占全部新登記汽車的23.05%，且與上年相比增加了240萬輛，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(shù)據(jù)顯示:各類交通工具火災1.9萬起,新能源汽車640起,同比上升32%;電動自行車火災3777起,同比上升35.9%。從數(shù)據(jù)中可以看出,隨著新能源汽車產(chǎn)量銷量日益雙增,其火災風險也不容忽視。

1新能源汽車火災安全風險分析

1.1電池系統(tǒng)過熱

電池系統(tǒng)技術(shù)是傳統(tǒng)燃油汽車走向新能源汽車產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的關(guān)鍵核心技術(shù)，電池熱失控也是電動汽車起火的主因。目前，我國新能源汽車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*主要的新能源汽車動力電池。鋰離子電池具有高容量、高電壓和高放電率的優(yōu)勢，它能滿足用戶對續(xù)航里程和零百加速的需求，但是其容易過熱、性能不穩(wěn)定，電化學過程中不可避免地產(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

新能源汽車有部分起火事故是由過充引起的，如果充電樁沒有過充保護裝置，很容易導致起火，因為新能源汽車使用的電池都是通過串并聯(lián)成組工作，如果單個電池組在過充時發(fā)生熱失控，那么局部釋放產(chǎn)生的熱量就會向周圍擴散傳播，可能引起周圍電池組的熱失控，數(shù)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

新能源汽車的電能在汽車內(nèi)部通過動力線束傳輸至各類電器元件，各種電子線路復雜繁多，這些電器元件、電子線路自身也是不穩(wěn)定、不安全因素，一旦各種高低壓線束破皮導致短路、接觸電阻過大、電器元件單元失效等，極易導致短時間產(chǎn)生過多熱量，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(zhuǎn)配失誤；空調(diào)輔助加熱元件沒有插人扣緊；電池模組內(nèi)的電壓線速受到蓋板擠壓時表皮絕緣材料破損，引起電池包熱失控而起火等。

1.4外界因素觸發(fā)

隨著道路上新能源汽車數(shù)量不斷增加，其交通事故的發(fā)生頻次也越來越多,車輛行駛過程中一旦發(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；新能源汽車的動力電池重量較重，一般安裝于車輛底部，當汽車涉水或進水時，動力電池可能會被淹沒，如果電池組的防水性能不高，容易造成充放電線短路，引起火災；汽車在使用過程中未能做到定期的維護和保養(yǎng)，長時間使用和私自改裝導致動力電池、電器元件未能及時檢修；電池鼓包、接插件失靈、材料老化等導致起火風險增加；城市道路和停車場周邊種植楊樹、柳樹，而大面積楊絮、柳絮堆積導致車輛火災等。

2新能源汽車火災事故防范措施

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

2.1健全補助政策體系

新能源汽車產(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)，然而騙補問題時有發(fā)生。越來越多的汽車企業(yè)與資本涌人新能源汽車領(lǐng)域，補助政策也越來越需要落細、落小、落實。一方面需要引導車企注重產(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(jié)構(gòu)性能等環(huán)節(jié)上存在的不足；另一方面要嚴厲打擊不良車企利用新能源汽車市場熱度，一味追求市場銷量，肆意炒作營銷、周顧產(chǎn)品質(zhì)量的行為。

2.2強化數(shù)據(jù)信息賦能

2022年3月，應急管理部等五部門聯(lián)合印發(fā)了《關(guān)于進一步加強新能源汽車安全體系建設指導意見》，積極探索大數(shù)據(jù)驅(qū)動的數(shù)字化信息監(jiān)管模式，有效推動新能源汽車全產(chǎn)業(yè)鏈、全生命周期安全管理。數(shù)據(jù)信息賦能汽車安全，一是建立預警機制，利用數(shù)據(jù)分析挖掘能力，充分發(fā)揮監(jiān)測作用，排查隱惠車輛，提前識別新能源汽車狀態(tài)異常，當車輛達到火災安全風險觸發(fā)條件時，生產(chǎn)企業(yè)利用監(jiān)控數(shù)據(jù)及時通過電話通知、車輛報警等方式提醒車主，盡快檢修維護，保障汽車安全行駛；二是提升產(chǎn)品質(zhì)量，車企建立完備的可追溯生產(chǎn)信息化管理系統(tǒng)，利用大數(shù)據(jù)智慧型管控模式，在研發(fā)設計、生產(chǎn)制造、服務管理等領(lǐng)域建立全流程、專業(yè)化、場景化解決方案，提高產(chǎn)品在線檢測能力，保障產(chǎn)品質(zhì)量；三是強化事后處置能力，企業(yè)應承擔新能源汽車安全一責任，對發(fā)生起火燃燒事故的，立即開展事故原因調(diào)查，及時上報事故信息，通過分析反饋產(chǎn)品質(zhì)量信息，做出改進，以提供更加優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品和服務。

2.3加強安全隱患排查

自2018年9月工信部發(fā)布《關(guān)于開展新能源客車安全隱惠專項排查工作的通知》以來，新能源汽車安全隱惠排查在覆蓋廣度、檢查深度、執(zhí)行力度上均取得一定成績。新能源汽車下一步安全隱患排查工作的重點應當圍繞車輛動力電池、充電裝置、電器元件、高壓線束、防水保護、機械部件和汽車易損件等。對于城市公交、出租車、網(wǎng)約車等高強度使用的運營類車輛，應適當增加排查次數(shù)。同時，在安全隱患排查過程中，如果發(fā)現(xiàn)不滿足安全標準和行業(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，應當嚴格落實缺陷產(chǎn)品召回制度，堅決讓具有安全隱患的問題產(chǎn)品在市場上無處藏身、銷聲匿跡。

2.4完善科技創(chuàng)新

新能源汽車產(chǎn)品和市場蓬勃發(fā)展的同時，不僅有起火風險的安全問題，也伴隨著電池系統(tǒng)的續(xù)航里程焦慮和充電設施的網(wǎng)絡覆蓋不夠等窘?jīng)r，這些成了生產(chǎn)廠商的技術(shù)“瓶頸"。抓住這一輪新能源汽車發(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(jié)構(gòu)性過剩的問題仍然存在。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，成套自動化裝備水平不高。因此，應著力加快推進新能源汽車安全標準體系建設，加強核心關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，以技術(shù)保安全，持續(xù)提高動力電池產(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(guī)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強化市場消費理性

目前，新能源汽車產(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"的過程在所難免。必然會有一些注重品質(zhì)、創(chuàng)新、追求的車企成功地贏得消費者信任，乃至走出、走向世界，也必然會有一些車企無視產(chǎn)品質(zhì)量、曦頭市場營銷、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)量汽車即使高價，我們也能接受，低質(zhì)量汽車哪怕低價，我們也不去購買。“用腳投票"原理不再是證券市場的名詞，在新能源汽車產(chǎn)品市場上也依然適用，當整體市場消費充分理性時，優(yōu)勝劣汰的過程會倒逼生產(chǎn)廠家加大研發(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；另一方面不能“因壹廢食"，新能源汽車是汽車強國必由之路、未來發(fā)展大勢所趨，我們需要與時俱進學習更多新能源汽車專業(yè)知識，了解危險是預防危險、降低傷害的一步,及時對車輛作出科學的危險評估，公正客觀地對待新能源汽車安全問題，提高對新能源汽車的認知和安全意識。

3安科瑞AcrelCloud-9000充電站運營平臺

3.1平臺概述

安科瑞充電站運營平臺依托物聯(lián)網(wǎng)、云計算、互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、AI等技術(shù)，對充電站配電系統(tǒng)的運行、電能消耗、電能質(zhì)量、充電安全和行為安全進行實時監(jiān)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—樁—電網(wǎng)—互聯(lián)網(wǎng)—多種增值業(yè)務"的智慧充電站，提升充電站的社會和經(jīng)濟價值。

3.2適用場合

可廣泛應用于醫(yī)院、學校、酒店、體育場等公共建筑；商業(yè)廣場、產(chǎn)業(yè)園等綜合園區(qū)；企業(yè)、住宅小區(qū)等場所。

3.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

平臺采用分層分布式結(jié)構(gòu)，主要由感知層、網(wǎng)絡層和平臺層三個部分組成，詳細拓撲結(jié)構(gòu)如下：

現(xiàn)場設備層：連接于網(wǎng)絡中的各類傳感器，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)絡通訊層：包含現(xiàn)場智能網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)絡交換機等設備。智能網(wǎng)關(guān)主動采集現(xiàn)場設備層設備的數(shù)據(jù)，并可進行規(guī)約轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)存儲，并通過網(wǎng)絡把數(shù)據(jù)上傳至搭建好的數(shù)據(jù)庫服務器，智能網(wǎng)關(guān)可在網(wǎng)絡故障時將數(shù)據(jù)存儲在本地，待網(wǎng)絡恢復時從中斷的位置繼續(xù)上傳數(shù)據(jù)，保證服務器端數(shù)據(jù)不丟失。

平臺管理層：包含應用服務器和數(shù)據(jù)服務器，完成對現(xiàn)場所有智能設備的數(shù)據(jù)交換，可在PC端或移動端實現(xiàn)實時監(jiān)測充電站配電系統(tǒng)運行狀態(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用。

多功能電力儀表、汽車充電樁、電瓶車充電樁、電氣火災探測器、限流式保護器、智能插座可通過全網(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)一與平臺通訊。

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

平臺搭建在客戶自己配置的服務器上。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)限的賬號登陸網(wǎng)頁以及手機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(jiān)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(jiān)測、故障狀態(tài)監(jiān)測、充電計量與計費以及充電過程的聯(lián)動控制等。

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

3）云平臺：具備連接云平臺的功能，可以實現(xiàn)實時監(jiān)控，財務報表分析等等。

4）保護功能：具備防雷保護、過載保護、短路保護，漏電保護和接地保護等功能。

5）材質(zhì)可靠：保證長期使用并抵御復雜天氣環(huán)境。

6）適配車型：滿足國標充電接口，適配所有符合GB/T20234.2-2015國標的電動汽車，適應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承保，充分保障設備、車輛、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：保護器實時監(jiān)測用電線路電流，當線路發(fā)生短路故障時，能在150微秒內(nèi)實現(xiàn)快速限流保護，并發(fā)出聲光報警信號；

2）過載保護：當線路電流過載且持續(xù)時間超過動作時間（3~60秒可設）時，保護器啟動限流保護，并發(fā)出聲光報警信號；

3）表內(nèi)超溫保護：當保護器內(nèi)部器件工作溫度過高時，保護器實施超溫限流保護，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(shù)據(jù)發(fā)送到后臺監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)遠程監(jiān)控。

3.5平臺功能

3.5.1首頁

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

3.5.2實時監(jiān)控

1）充電站監(jiān)控

可以按站點名稱進行篩選，顯示站點詳情、充電槍列表、統(tǒng)計訂單信息、故障記錄，點擊某個充電槍編號后在進入充電槍監(jiān)控頁面實時監(jiān)測變壓器負荷（搭配ACM300T、ADW300），當負荷超過50%時，系統(tǒng)會限制新增開始充電的充電樁的功率，降為50%，當變壓器負荷超過80%時，系統(tǒng)將不允許新增充電樁開始充電，直到負荷下降為止。如圖所示：

統(tǒng)計當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)；可以對充電中的回路進行手動終止；顯示訂單信息、故障信息；如圖所示：

3）設備監(jiān)控

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

3.5.3故障管理

1）故障查詢

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，可查看時段關(guān)聯(lián)站點和關(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)時間內(nèi)的故障數(shù)、故障狀態(tài)、故障類型、趨勢分析以及故障列表。如圖所示：

3.5.6財務報表

在財務報表中，可根據(jù)時間查看關(guān)聯(lián)站點的財務數(shù)據(jù)。如圖所示：

3.5.7收益查詢

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

4結(jié)語

綜上所述，隨著新能源汽車市場的快速增長，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.淺談新能源汽車火災風險與防范。

2. 陶樟濤，黃佳偉，新能源汽車火災滅火技術(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.新能源汽車火災風險與防范