淺談新能源汽車火災原因及對策研究

安科瑞 程瑜 187 0211 2087

摘 要:隨著我國與新能源相關的科學技術發(fā)展迅猛，由此推動了我國新能源汽車行業(yè)的發(fā)展，新能源汽車的數量和種類都出現了較大幅度的增長。但是，在新能源汽車逐漸在市場上推廣之后，與之相關的火災事故也漸漸呈現在人們視野中?；诖耍疚暮喴治鲂履茉雌嚮馂陌l(fā)生的特點，分析導致新能源汽車出現火災的主要原因并探討預防新能源汽車發(fā)生火災可以采取的措施。重點針對新能源汽車的滅火救援對策展開深入研究。深入探討新能源汽車發(fā)生火災的原因以及滅火的救援措施。充電樁平臺以及如何提高充電樁充電安全進行分析，充電站配電系統(tǒng)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(jiān)控和預警，為充電站的可靠、安全、經濟運行提供保障，保護電池。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安全。

關鍵詞:新能源汽車 汽車火災 滅火救援對策 充電樁平臺

1新能源汽車發(fā)生火災的特點

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燃時新能源汽車的電池就有可能被嚴重擠壓，出現損壞，導致電池中的液體泄漏，進而出現爆炸現象，在導電介質的作用下，致使新能源車主或者其他乘客受到電擊。尤其是純電動型號汽車，儲電單元多為鋰離子電池，當電池中的負極接觸到外部的空氣時，就會出現極為嚴重的氧化反應，爆炸現象出現的概率將會顯著提升，導致更難處理。

1.2需要較長時間滅火

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

1.3燃燒速度較快

根據相關調查可知，新能源汽車電池從開始燃燒到迅速擴大只需要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，還會噴射出電池中有毒的物質，比如，在以氫為主要原料的電池中，一旦外部的壓力達到了 70 MPa，氫原料電池就會出現氫氣泄漏，周圍的空氣中氫氣的含量超過空氣總量的 4%，一旦遇到明火就會立即爆炸，嚴重威脅救援人員的生命安全。

2新能源汽車出現火災的原因

2.1電線出現短路

新能源汽車出現自燃的原因很大程度上都是因為電線出現短路，線路的接點位置不牢靠，局部的電阻會產生較大的熱能，導致電線的接點位置起火。新能源車主有可能會在不了解新能源汽車的情況下亂接亂拉電線，導致整個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導致線路出現過熱的現象，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導致火災的發(fā)生。

2.2電路出現漏電

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備，就會導致汽車電路在短時間內負擔加重，導致火災發(fā)生的概率增加。有時在電路中會存在微弱的電流，這些電流會持續(xù)增加汽車的負擔，進而更加容易形成過熱的高溫，當溫度超過材料的燃燒點之后，新能源汽車就會自燃。

2.3電池質量較差

在新能源汽車中大規(guī)模應用電池，導致在單位空間內，能量密度顯著增強，當電池的數量和質量同時增加時，安全事故出現的概率也會顯著增加。比如，在電池單體出現受損，電池箱鍋殼也出現磨損，就會導致局部電路出現短路的情況，引發(fā)火災。在新能源汽車行駛的過程中，一旦受到外力的嚴重沖擊，蓄電池的外殼就有可能出現破損，此時產生電火花的概率將顯著增加，由此導致火災的發(fā)生。電池極柱接線的部位出現氧化和老化的現象，導致接觸不良，如果在蓄電池上存在金屬器件或產生積水，就會導致極柱短路，進而引發(fā)火災。

2.4存在高溫部件可燃物

目前，生產的新能源汽車大多都配備三元催化反 應器，在整個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到 800℃，在路面較為復雜的區(qū)域行車，車底易刮到易燃物。如果司機不注意，直接碾壓或者停留在可燃物的上方，就會導致處于高溫狀態(tài)下的排氣管將可燃物點燃，進而導致電路或者油路泄露，引發(fā)火災。

新能源汽車內的鹵素燈在一段時間的使用后，溫度會增加，如果受到撞擊，鹵素燈就會引起周圍的塑料燃燒。在炎熱的夏季，車內如果存放有一次性普通打火機，就可能會因受太陽暴曬使車內溫度過高導致打火機發(fā)生爆炸，進而引發(fā)車內皮革類的座椅燃燒，引燃整個車體，給周圍帶來嚴重的安全威脅，也給車主造成財產損失。

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業(yè)之一，但是我國目前在新能源方面產業(yè)發(fā)展的質量有待提升。尤其在我國對于新能源產品技術上的應用存在較大的提升空間，與我國在傳統(tǒng)燃油車輛上的技術無法相提并論。利用不好，缺乏足夠的認識，也有可能導致新能源汽車發(fā)生火災。

2.6汽車充電不規(guī)范

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

3新能源汽車火災的預防措施

3.1預防電線火災

預防來自電線的火災，需要安裝電流保護裝置在電線上可以及時檢查。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，增加火災發(fā)生的風險。同時，電纜需要具備防水性能，可以優(yōu)先選擇一些PVC材質的管材。

3.2預防排氣系統(tǒng)

車輛點火裝置盡量選擇電子形式，使用自動檢測設備對車輛排氣管裝置進行自動檢測，排氣管周圍區(qū)域保持一定空間隔離，防止其與可燃物質接觸發(fā)生燃燒，同時利用電子模式控制燃料噴射系統(tǒng)，防止發(fā)生二次燃燒現象。車輛維修檢查階段，嚴禁將棉紗、擦油布等易燃燒物品遺留在汽車發(fā)動機附近范圍內，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)生嚴重的汽車起火事故。

3.3預防燃料油系統(tǒng)

在選擇膠管材料時，需要重點考慮膠管的性能，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，同時對連接點位進行定期檢查，以保證其密封性與連接性。車輛出廠后需要進行撞擊測試實驗，防止車輛在實際使用中出現漏油等問題。車輛內需要安裝自動控制滅火系統(tǒng)，在車輛出現燃油泄漏問題后，為避免出現嚴重火災事故，可以開啟滅火系統(tǒng)已縮減火災造成的損毀。

4、安科瑞AcrelCloud-9000充電站運營平臺

4.1平臺概述

安科瑞充電站運營平臺依托物聯網、云計算、互聯網、大數據、AI等技術，對充電站配電系統(tǒng)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(jiān)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(fā)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(yè)務”的智慧充電站，提升充電站的社會和經濟價值。

4.2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、產業(yè)園等綜合園區(qū)；企業(yè)、住宅小區(qū)等場所。

4.3系統(tǒng)結構

平臺采用分層分布式結構，主要由感知層、網絡層和平臺層三個部分組成，詳細拓撲結構如下：

現場設備層：連接于網絡中的各類傳感器，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。

網絡通訊層：包含現場智能網關、網絡交換機等設備。智能網關主動采集現場設備層設備的數據，并可進行規(guī)約轉換，數據存儲，并通過網絡把數據上傳至搭建好的數據庫服務器，智能網關可在網絡故障時將數據存儲在本地，待網絡恢復時從中斷的位置繼續(xù)上傳數據，保證服務器端數據不丟失。

平臺管理層：包含應用服務器和數據服務器，完成對現場所有智能設備的數據交換，可在PC端或移動端實現實時監(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通4G通訊模組與平臺直接通訊。

電能質量分析儀表、煙霧傳感器和測溫裝置通過RS485，攝像頭通過RJ45與智能網關通訊，再由智能網關通訊通過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連接網關。

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網的地方，通過有權限的賬號登陸網頁以及手機APP查看各處的運行情況。

4.4相關產品介紹

4.4.17KW交流充電樁AEV-AC007D

產品功能

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(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。

4.4.2直流充電樁系列

4.4.3電氣火災探測器ARCM300-Z

名稱	圖片	功能
電氣火災監(jiān)控裝置		三相（I、U、Kw、Kvar、Kwh、Kvarh、Hz、COSφ），視在電能、四象限電能計算，單回路剩余電流監(jiān)測，4路溫度監(jiān)測，2路繼電器輸出，2路開關量輸入，事件記錄，內置時鐘，點陣式LCD顯示，1路獨立RS485/Modbus通訊，支持4G/NB等多種無線上傳方案，支持斷電報警上傳功能。

4.4.4限流式保護器ASCP200

產品功能：

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微秒內實現快速限流保護，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(fā)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(fā)送到后臺監(jiān)控系統(tǒng)，實現遠程監(jiān)控。

4.5平臺功能

4.5.1首頁

平臺首頁顯示充電站的位置及在線情況，統(tǒng)計充電站的充電數據

4.5.2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(jiān)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：

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聯的所有故障信息。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：

4.5.4能耗分析

在能耗分析中，可查看指定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：

4.5.5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(tài)、故障類型、趨勢分析以及故障列表。如圖所示：

4.5.6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：

4.5.7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：

5、結語

綜上所述，要降低新能源汽車火災事故的概率，需要根據新能源汽車的內部結構和動力電池的火災特點，采取多樣化的防控措施，如提升新能源汽車的產品質量安全，實現智能車載監(jiān)控系統(tǒng)與智慧消防監(jiān)管平臺的信息共享，完善制定更加嚴格的安全標準和規(guī)范，細化充電樁的設置要求和強化充電樁消防安全管理，規(guī)范用車和科學保養(yǎng)等，以便新能源汽車在發(fā)生安全故障提醒及火災事故時，能夠及時預警，方便車主或廠家提前介入，有針對性地進行高效處置，限度地減少新能源車汽車火災事故的發(fā)生概率。

參考文獻:

[1]胡超.新能源汽車電池熱失控火災原因和防控措施[J].價值工程，2021，40(1)

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

[3]徐松寶.淺析新能源汽車火災原因及其滅火救援對策研究[J].

[7]安科瑞企業(yè)微電網設計與應用手冊2022.05版.

審核編輯 黃宇