淺析新能源汽車消防安全研究

任運業

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：隨著經濟不斷發展和技術不斷進步，社會各行業積極響應號召，對于環境保護的要求進一步提高，這就促進了新能源汽車的發展。另因現代人對于汽車的便捷性和功能性要求不斷提升，汽車系統也逐漸趨向于復雜化發展，且考慮到汽車中的電路、油路和氣路渾如一體，運行過程中需要多個系統聯合工作，故必然會存在一定的火災風險性。汽車火災具有發現晚、燃燒快的特征，且一旦發生汽車火災，往往無法在一時間進行撲救。基于此，本文就新能源電動汽車消防安全現狀與思考進行詳細探究。

關鍵詞：新能源；電動汽車；消防安全；現狀；思考

0引言

目前新能源研究的重要對象是電動汽車，也是重點扶持項目。但近幾年卻頻繁出現電動汽車火災事故，嚴重威脅到電動汽車運行的安全問題，給大眾也帶來安全風險。目前加大電動汽車消防安全研究力度勢在必行，做好火災的預防工作，才能保障電動汽車運行的安全。

1新能源電動汽車

隨著我國經濟的快速發展，人民的生活質量不斷提高，我國的汽車保有量也不斷增加，但能源短缺和環境污染的問題仍然存在，為了兼顧能源安全與環境保護的需求，發展新能源汽車成為了一個重要的途徑。新能源汽車與傳統汽車的主要差別在于動力源，傳統汽車主要依靠燃燒化石燃料提供動力；新能源汽車可分為純電動汽車、混合動力汽車和燃料電池汽車。純電動汽車（BEV）不需要其他動力裝置，可以完quan由可充電電池提供動力的，沒有尾氣排放，對于環境保護較好；混合動力汽車（HEV）是擁有2個或2個以上動力源的汽車，不完quan依靠可充電池提供動力，會對環境有一定的影響，但相比于傳統汽車節能效果更好，排放較小；燃料電池汽車（FCEV）主要依靠燃料電池提供動力，對環境污染較小。

2新能源電動汽車火災特點

新能源電動汽車火災特性包括：火災不易探測、火災復燃風險高，以及火災有毒煙氣產量大、毒性高。

（1）新能源電動汽車火災不易探測。新能源電動汽車的電池一般位于車體內部，當火災探測器能夠探測到電動汽車的火災時，火災很有可能已發展到較為猛烈的階段。

（2）新能源電動汽車火災復燃風險高。相比于傳統燃油汽車，電動汽車發生火災后的復燃幾率較大，且復燃次數也較多。與普通可燃物不同，動力電池火災中，火源來自其內部發生的化學反應，即使汽車外部火災得到抑制，但內部電池在氧含量較低甚至無氧的環境中仍能夠發生火災。

（3）新能源電動汽車火災有毒煙氣產量大、毒性高。新能源電動汽車火災中，動力電池一旦發生熱失控，電池或其安全閥將破裂并釋放有毒物質。隨著熱失控的逐漸發展，電池將產生更多的煙霧和有毒氣體。一些蓄電池內部的氟也可能形成氟氧化磷（POF3）。這些有毒氣體包括氟化氫（HF）、氰化氫（HCN）和一氧化碳（CO）等。吸入一氧化碳會使人體出現頭暈、心悸、全身乏力等癥狀，重度中毒會使人體痙攣、昏迷甚至死亡。

3新能源電動汽車消防安全現狀及原因

新能源汽車與傳統燃油汽車的主要區別在動力源，同時也出現了不同的能源補給形式。相比于傳統汽車，新能源汽車裝備有大容量的電池，當汽車出現過熱、短路或機械故障時更容易發生起火事故。目前普遍認為產品質量問題是新能源汽車安全事故頻發的罪魁禍首。主要是由于企業過分追求補貼技術的指標，忽略了技術驗證，導致技術驗證不足，出現問題后解決方案不成熟，給產品的安全質量埋下了隱患。

3.1電源系統事故

蓄電池是電源系統的基礎組成部分之一，若在日常使用過程中出現蓄電池長期充放電的狀況時，會加快蓄電池的老化速度，進而出現隔板老化、絕緣皮老化等狀況，一旦老化程度嚴重，負極與正極可能會直接接通，并進一步引發短路問題。此外，蓄電池中包含有大量的電解液，電解液本身就具有較強的腐蝕性，若蓄電池外表老化嚴重，可能會造成電解液泄漏的問題，同樣也會出現短路的狀況。蓄電池的整體結構相對較為復雜，在長期使用之后可能會出現線路接線口松動的問題，并進一步引發斷路和接觸不良。若這一階段電動汽車正處于運行狀態，則意味著電動汽車發電機無法順利向蓄電池進行充電，發電機則會處于一種負荷運轉的狀態，長期運行會面臨發電機燒損的狀況，并可能會進一步引發嚴重的電動汽車火災。

3.2車輛系統事故

電動汽車系統的火災可以分為線路火災和電氣設備火災。線路火災主要是由于電流過載、漏電、短路和接觸不良等原因引起的火災。電氣設備火災主要是由于電氣設備的老化、發熱燒毀、電子元件的擊穿、電路焊點故障、及機械磨損等原因引起的火災。電動汽車系統火災事故的頻發，主要跟汽車在行駛過程中不斷的顛簸、晃動、長時間的運行使汽車長期處于高溫中、塵土、空氣侵蝕、電壓波動等因素有關。導致電動汽車的各用電設備線路出現磨損、老化、松動、腐蝕等現象引起火災。另外，汽車額外改裝或加裝的其他用電設備（比如導航、錄像、音響等）以及維修人員在維修時未按技術標準操作和蟑螂、老鼠等動物的嚙咬等，均是引起汽車電氣火災的隱患。

3.3充電現場事故

充電站的運行和維護是一個長期的過程。在這一長期過程中，充電場所會遇到各種風險因素。其中容易遇到的就是來自于車輛的危險因素。相比傳統的燃油類汽車，電動汽車具有加速度快、油門響應靈敏的特點，因此在車輛起步階段可能會由于駕駛員一時疏忽，撞擊其他車輛或者充電樁。特別是公共汽車的充電現場，由于公共汽車駕駛員駕駛時間長，可能會出現精神恍惚，再加上公交車盲區較大，很容易在充電現場造成事故。充電現場的安全性與管理單位的工作認真程度有密切的關系，如果充電現場管理不善，地面積水持續無人清除、充電槍無人歸位、充電樁周圍無防撞設施、充電現場消防設施不完備等情況持續存在，充電樁無人維護，那么充電現場的安全風險就更高了。同時，充電現場的電動車輛也是危險因素，由于充電動汽車的維護水平參差不齊，如某電動汽車的溫控系統和電池過充保護系統出現故障，在充電過程中就有可能出現電池溫度過高甚至汽車自燃的情況。同時，電動汽車使用的電池型號參差不齊，大部分電池在受到撞擊后會自燃，因此充電現場的車禍還可能會造成連鎖火災。

4新能源電動汽車消防安全策略

4.1完善汽車結構

1. 從產品質量出發。電動汽車主要通過安全預防，從產品設計入手，嚴格控制生產質量。

2. 嚴格制定安全標準和規范，改善準入條件。盡快出臺電動汽車安全年檢標準，制定更加嚴格的新能源汽車安全標準。為了達到新的標準，有必要增加成本。

3. 應用新能源汽車監控網絡。一旦車輛安全事故或隱患得到準確判斷，車輛信息、地理信息、人員、貨物信息等所有必要信息將立即與智能消防數據平臺共享，使應急管理部門能夠制定救援措施，及時進行救援。

（4）配備車載滅火裝置，一旦發生安全事故立即滅火。

4.2合理充電

電動汽車蓄電池的電量一般在還有20%的情況下進行充電是好的，不能將電用完再進行充電且每次充電不要充滿，只需要充到80%以上就可以了。這樣充電的目的主要是為了確保電池內部電極活化，延長電池的使用壽命。電池一直在帶電的狀態，但是電量又不至于過高或過低，電池一直處于循環狀態，可以有效的延長電池的使用壽命。在電池的充電模式上，應盡量選擇慢充，還可以使用隨用隨充的方式，這樣可以對電池起到很好的養護作用。總體而言對于電動汽車的電池來說，關乎著整個車輛的用車和電池的使用壽命，在使用的電池的時候保持良好的駕駛習慣，同時慢充為主，快充為輔，并嚴格按照要求定期進行維護，這樣才能將電池養護到狀態。

4.3汽車檢測

新能源汽車的結構與傳統的汽車的結構不同，在性能方面也存在著很大差別。關于新能源汽車的維修，其主要依靠維修技術和完善的檢測設備，因此，我們需要加強對新能源汽車設備檢測方面的重視。一是在維修過程中，需要具備較高的檢測技術，再輔助設備，這是完成新能源汽車維修的基礎條件。二是需要根據新能源汽車實際的性能特點，不斷強化檢測設備的功能，保障在檢測和維修過程中能夠提供科學的檢測設施，保障檢測具備和全面性，從而打破當前環境下對新能源汽車檢測和維修設備問題的局限。另外，在檢測環節中，為了保障檢測質量，對專業人才的檢測監督是當前采取的主要措施，并不斷加強對人才市場環境分析，從中篩選專業素養過硬的專業人才，不斷對這類人才進行引進，有必要的情況下可以通過校企合作的方式，加強對專業人員的培養，不斷使這類人才參與到企業的實踐和實習過程中，滿足專業人才需求的同時，為后期人才引進奠定了堅實的基礎。

4.4加強充電現場安全管理

1. 加強安全防護措施。①管理方面：首先相關安全防護裝備需要配備齊全，在充電樁的工作區域放置絕緣手套、鋪設絕緣毯等。其次，在條件允許的情況下，為充電樁安裝頂棚防風吹日曬，可以加裝攝像頭，建立可視化的安全監控系統，以期提高安全管理的信息化水平。②技術方面：根據充電樁功率、交直流充電方式等方面配置相應的安全保護功能，應配置漏電保護、防雷保護、輸入測保護、輸出測保護、整機保護等功能。

（2）加強安全隱患排查。安全隱患的調查和處理是預防安全事故的前期工作。制定定期檢查、安全巡視和專項檢查制度，可以有效的確保安全和消防工作全面調查的有序進行。加強專業人員對充電樁、電氣設備的專業性安全檢查，可以有效防止因為設備問題而產生的安全事故，因為設備的安全是保障充電樁安全的基礎。（3）做好安全教育工作。①組織召集管理人員進行相關的安全知識培訓；②做好公司管理人員、充電運維人員、設備維護人員的安全教育工作，普及電氣、交通應急知識，進行電氣操作的人員取得相應的資質證書，持證上崗；③在充電站懸掛警示標語、張貼宣傳畫等安全宣傳。

4.5運用滅火yao劑

根據當前滅火yao劑的使用種類發現，主要包括細水霧滅火劑、干粉滅火劑、惰性氣體滅火劑、熱氣溶膠滅火劑以及氫氟碳類滅火劑等。在此基礎上還包括新型滅火劑，主要應用于特殊火災場所。當蓄電池出現火災時，首先是就近滅火，滅火器是常用選擇。但是由于蓄電池火災屬性的特殊，考慮到周圍環境因素以及火災中會產生的噴射物，還要綜合滅火效果，需要科學選擇滅火劑。蓄電池火災明確起火原因，不能使用氣體滅火劑，如果火災環境開闊，會對周邊環境造成損傷。滅火劑的研究，還要考慮到蓄電池燃燒強度變化，以惰性較大類型的滅火劑。結合當時的情況，需要加大對滅火yao劑的研究。

5安科瑞智慧消防云平臺

5.1平臺概述

安科瑞智慧消防云平臺依托物聯網、云計算、互聯網、大數據、AI等技術，對充電站配電系統的運行、電能消耗、電能質量、充電安全和行為安全進行實時監控和預警，為充電站的可靠、安全、經濟運行提供保障，并及時切除安全隱患、避免電氣火災發生，從而保障人員的生命財產安全，打造“安全、高效、舒適、綠色”的“人—車—樁—電網—互聯網—多種增值業務”的智慧充電站，提升充電站的社會和經濟價值。

5.2適用場合

可廣泛應用于醫院、學校、酒店、體育場等公共建筑；商業廣場、產業園等綜合園區；企業、住宅小區等場所。

5.3組網架構

平臺采用分層分布式結構，主要由終端感知設備、邊緣計算網關和能效管理平臺層三個部分組成，詳細拓撲結構如下：

5.4參考選型

6相關產品介紹

6.1 7KW交流充電樁AEV-AC007D

產品功能

（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，如運行狀態監測、故障狀態監測、充電計量與計費以及充電過程的聯動控制等。

（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絡運營平臺。

（3）云平臺：具備連接云平臺的功能，可以實現實時監控，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）材質可靠：保證長期使用并抵御復雜天氣環境。

（6）適配車型：滿足國標充電接口，適配所有符合GB/T 20234.2-2015國標的電動汽車，適應不同車型的不同功率。

（7）資產安全：產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。

6.2 直流充電樁系列

6.3電氣火災探測器ARCM300-Z

6.4限流式保護器ASCP200

產品功能：

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

（2）過載保護：當線路電流過載且持續時間超過動作時間（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高時，保護器實施超溫限流保護，并發出聲光報警信號；

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

7平臺功能

7.1 登錄

7.2首頁

平臺首頁顯示充電站的位置及在線情況，統計充電站的充電數據

7.3實時監控

（1）充電站監控

可以按站點名稱進行篩選，顯示站點詳情、充電槍列表、統計訂單信息、故障記錄，點擊某個充電槍編號后在進入充電槍監控頁面實時監測變壓器負荷（搭配ACM300T、ADW300），當負荷超過50%時，系統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：

統計當前充電站各充電樁回路的數據；通過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；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）設備監控

顯示限流式保護器的狀態，包括線路中的剩余電流、溫度及異常報警，如圖所示：

7.4 故障管理

（1）故障查詢

故障查詢中記錄了登錄用戶相關聯的所有故障信息。如圖所示：

（2）故障派發

故障派發中記錄了當前待派發的故障信息。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：

7.5能耗分析

在能耗分析中，可查看指ding時段關聯站點和關聯樁的能耗信息并顯示對應的能耗趨勢圖。如圖所示：

7.6故障分析

在故障分析中，可查看相關時間內的故障數、故障狀態、故障類型、趨勢分析以及故障列表。如圖所示：

7.7財務報表

在財務報表中，可根據時間查看關聯站點的財務數據。如圖所示：

7.8收益查詢

在收益查詢中，可查看總的收益統計、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：

8案例實景

9結論

綜上所述，隨著我國經濟的快速發展，汽車消防安全已經成為社會穩定和發展的重要內容，新能源電動汽車相關單位要給予高度重視，根據實際情況對傳統的消防模式進行有效的創新和完善，這樣不但可以確保消防工作的順利開展，同時對汽車行業的經濟發展也有積極作用。

參考文獻

[1]蔣祥林.電動車火災現存問題分析與對策研究[J].今日消防，2019，4（10）.

[2]姬留新，彭雨婷，夏德行.電動汽車動力電池系統熱失控預防措施研究[J].汽車世界，2019，000（020）.

[3]張永成.新能源電動汽車消防安全現狀與思考.

[4]安科瑞企業微電網設計與應用手冊2022.05版.

作者介紹：
任運業，男，現任職于安科瑞電氣股份有限公司。