淺談電動(dòng)車充電安全事故原因分析與解決方案

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：隨著環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)和技術(shù)的進(jìn)步，新能源汽車逐漸成為未來(lái)出行的主流選擇。然而，隨之而來(lái)的充電安全問(wèn)題也日益凸顯，尤其是電氣火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)，給人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)了嚴(yán)重威脅。本文從電池技術(shù)、充電設(shè)備、安裝維護(hù)、外部環(huán)境和應(yīng)急響應(yīng)等方面，深入分析了新能源汽車充電引發(fā)電氣火災(zāi)的原因，并提出了相應(yīng)的防范措施。文章強(qiáng)調(diào)，防范新能源汽車充電引發(fā)的電氣火災(zāi)需要全社會(huì)的共同努力，包括企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)和公眾等各方，通過(guò)加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新、標(biāo)準(zhǔn)化、教育培訓(xùn)、監(jiān)管執(zhí)法和應(yīng)急體系建設(shè)等方面的工作，共同推動(dòng)新能源汽車產(chǎn)業(yè)的健康、安全、可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：新能源，電氣火災(zāi)，充電

1、引言

在當(dāng)今社會(huì)，隨著環(huán)境問(wèn)題的日益嚴(yán)重，新能源汽車作為綠色、低碳的出行方式，受到了越來(lái)越多的關(guān)注。各國(guó)紛紛出臺(tái)政策扶持新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，推動(dòng)新能源汽車在道路交通中的普及。然而，隨著新能源汽車數(shù)量的激增，與之相關(guān)的安全問(wèn)題也逐漸凸顯出來(lái)，其中為引人矚目的就是電氣火災(zāi)問(wèn)題。因此，對(duì)新能源汽車充電引發(fā)的電氣火災(zāi)進(jìn)行深入分析，探討其產(chǎn)生的原因，可能帶來(lái)的影響，以及我們應(yīng)如何有效防范，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2、新能源汽車充電技術(shù)概述

新能源汽車的充電技術(shù)是新能源汽車的核心技術(shù)之一，直接關(guān)系到新能源汽車的安全性和續(xù)航能力。目前，新能源汽車主要采用的是電動(dòng)充電方式，包括交流充電和直流充電兩種。交流充電一般指的是通過(guò)交流充電樁對(duì)新能源汽車進(jìn)行充電，這種方式的充電速度相對(duì)較慢，適用于家庭慢充和小型公共場(chǎng)所的慢充；直流充電則是通過(guò)直流充電樁對(duì)新能源汽車進(jìn)行充電，這種方式的充電速度較快，適用于高速公路服務(wù)區(qū)、大型商業(yè)等公共場(chǎng)所的快充。

除了以上兩種常見(jiàn)的充電方式外，還有一種名為無(wú)線充電的技術(shù)正在逐步發(fā)展和完善中。無(wú)線充電技術(shù)通過(guò)電磁場(chǎng)的傳遞，實(shí)現(xiàn)了新能源汽車與充電樁之間的無(wú)接觸充電，具有便捷、安全等優(yōu)點(diǎn)。然而，無(wú)線充電技術(shù)目前仍處于初級(jí)階段，存在著充電效率低、成本高等問(wèn)題，需要進(jìn)一步的研究和改進(jìn)。

3、新能源汽車充電引發(fā)電氣火災(zāi)的原因分析

3.1電池問(wèn)題

電池是新能源汽車的“心臟"，其安全性直接關(guān)系到整車的安全性。然而，由于目前電池技術(shù)仍存在一些局限性，如電池材料的熱穩(wěn)定性較差、電池管理系統(tǒng)的不完善等，都給電池帶來(lái)了一定的安全隱患。例如，當(dāng)電池溫度過(guò)高時(shí)，若沒(méi)有及時(shí)采取散熱措施，就可能導(dǎo)致電池?zé)崾Э噩F(xiàn)象的發(fā)生，從而引發(fā)火災(zāi)。此外，電池內(nèi)部的短路、過(guò)充、過(guò)放等也是引發(fā)電池火災(zāi)的重要原因。

為了提高電池的安全性，除了需要在電池設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中加強(qiáng)嚴(yán)格的質(zhì)量控制和安全測(cè)試外，還需要建立完善的電池管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)應(yīng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)電池的工作狀態(tài)，包括電池的電壓、電流、溫度等參數(shù)，并對(duì)異常情況進(jìn)行及時(shí)報(bào)警和處理。同時(shí)，電池管理系統(tǒng)還應(yīng)具備與車輛其他控制系統(tǒng)的通信功能，能夠在必要時(shí)對(duì)車輛的行駛狀態(tài)進(jìn)行干預(yù)和調(diào)整，以確保車輛的安全行駛。

3.2充電設(shè)備問(wèn)題

充電設(shè)備是連接電池和外部電源的重要橋梁，其質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到充電過(guò)程的安全性。目前市場(chǎng)上存在著各種各樣的充電設(shè)備，其質(zhì)量參差不齊。一些低質(zhì)量的充電設(shè)備在設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中可能存在著偷工減料、電路設(shè)計(jì)不合理等問(wèn)題，這些問(wèn)題都可能給充電過(guò)程帶來(lái)安全隱患。例如，如果充電設(shè)備的保護(hù)電路設(shè)計(jì)不合理，就可能導(dǎo)致在充電過(guò)程中發(fā)生過(guò)壓、過(guò)流等異常情況，從而引發(fā)火災(zāi)。

為了保障充電設(shè)備的安全性，首先需要制定和完善充電設(shè)備的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量檢測(cè)制度。對(duì)生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行嚴(yán)格的資質(zhì)審查和產(chǎn)品質(zhì)量抽查，確保其生產(chǎn)的充電設(shè)備符合和行業(yè)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。其次，需要加強(qiáng)對(duì)充電設(shè)備的日常維護(hù)和保養(yǎng)工作。定期對(duì)充電設(shè)備進(jìn)行檢查和維護(hù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理存在的安全隱患。例如，對(duì)于發(fā)現(xiàn)外殼破損、線路老化等問(wèn)題的充電設(shè)備，應(yīng)立即停止使用并進(jìn)行維修或更換。

3.3安裝和維護(hù)問(wèn)題

充電設(shè)施的安裝和維護(hù)環(huán)節(jié)也是影響充電安全的重要因素之一。如果充電設(shè)施的安裝位置選擇不當(dāng)、安裝環(huán)境不符合要求或者維護(hù)不及時(shí)等，都可能給充電過(guò)程帶來(lái)安全隱患。例如，如果充電設(shè)施安裝在通風(fēng)不良的環(huán)境中，就可能導(dǎo)致充電設(shè)備在長(zhǎng)時(shí)間使用過(guò)程中溫度過(guò)高，從而加速設(shè)備老化、降低設(shè)備性能甚至引發(fā)火災(zāi)。

為了保障充電設(shè)施的安裝和維護(hù)安全，首先需要制定完善的充電設(shè)施規(guī)劃和建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)城市規(guī)劃和交通流量等因素合理布局充電設(shè)施的建設(shè)地點(diǎn)和數(shù)量，確保充電設(shè)施的便捷性和實(shí)用性。同時(shí)，要明確充電設(shè)施的安裝環(huán)境和要求，如通風(fēng)、排水、防火等方面的規(guī)定，確保充電設(shè)施在良好的環(huán)境中運(yùn)行。其次，需要加強(qiáng)對(duì)充電設(shè)施安裝和維護(hù)人員的培訓(xùn)和管理。提高他們的專業(yè)技能和安全意識(shí)，確保他們能夠按照規(guī)范進(jìn)行充電設(shè)施的安裝和維護(hù)工作。對(duì)于違反操作規(guī)程、造成安全事故的人員，應(yīng)依法追究其責(zé)任。

3.4外部因素

除了上述內(nèi)部因素外，外部因素也是影響新能源汽車充電安全的重要因素之一。例如，惡劣的天氣條件（如暴雨、雷電等）可能導(dǎo)致充電設(shè)施損壞或者短路引發(fā)火災(zāi)；不規(guī)范的停車行為可能導(dǎo)致充電設(shè)備受損或者誤用引發(fā)火災(zāi)；惡意破壞或者違法行為也可能導(dǎo)致充電設(shè)施損壞或者引發(fā)火災(zāi)。

為了應(yīng)對(duì)這些外部因素對(duì)新能源汽車充電安全的影響，我們需要采取一系列措施。首先，要加強(qiáng)對(duì)天氣等自然環(huán)境的監(jiān)測(cè)和預(yù)警能力，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并應(yīng)對(duì)惡劣天氣對(duì)充電設(shè)施的影響。例如，在雷雨天氣來(lái)臨前暫停戶外充電設(shè)施的使用并進(jìn)行檢查加固等工作。其次，要加強(qiáng)對(duì)公共停車場(chǎng)等場(chǎng)所的管理和監(jiān)督力度，確保充電設(shè)施的安全使用和規(guī)范管理。例如，可以設(shè)置專門的新能源汽車停車位并配備相應(yīng)的充電設(shè)施；對(duì)于違規(guī)停車或者損壞充電設(shè)施的行為要及時(shí)制止并進(jìn)行處罰等。后，要加強(qiáng)社會(huì)治安綜合治理工作力度營(yíng)造良好的社會(huì)氛圍保障新能源汽車充電設(shè)施的安全運(yùn)行。例如可以加大對(duì)盜竊、破壞等違法行為的打擊力度提高違法成本起到震懾作用；同時(shí)也可以通過(guò)宣傳教育等方式提高公眾對(duì)新能源汽車充電設(shè)施的認(rèn)知度和保護(hù)意識(shí)形成全社會(huì)共同關(guān)注和支持新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的良好氛圍。

4、新能源汽車充電引發(fā)電氣火災(zāi)的影響

人員安全：新能源汽車充電引發(fā)的電氣火災(zāi)可能導(dǎo)致人員傷亡事故?；馂?zāi)產(chǎn)生的濃煙和有毒氣體可能導(dǎo)致人員窒息身亡；火焰可能直接灼傷人員或者引發(fā)爆炸等次生災(zāi)害對(duì)人員造成更嚴(yán)重的傷害。因此保障人員安全是新能源汽車充電設(shè)施建設(shè)和使用過(guò)程中始終放在的原則之一。

財(cái)產(chǎn)安全：除了對(duì)人員安全構(gòu)成威脅外新能源汽車充電引發(fā)的電氣火災(zāi)還會(huì)對(duì)財(cái)產(chǎn)安全造成嚴(yán)重?fù)p失?；馂?zāi)可能燒毀新能源汽車本身造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失；同時(shí)火勢(shì)可能蔓延至周圍的建筑物和設(shè)施對(duì)其造成不同程度的損壞甚至損毀；此外火災(zāi)還可能造成電力系統(tǒng)的癱瘓影響周邊地區(qū)的正常供電秩序等等。因此加強(qiáng)對(duì)財(cái)產(chǎn)安全的保護(hù)也是防范新能源汽車充電引發(fā)的電氣火災(zāi)需要重點(diǎn)考慮的方面之一。

環(huán)境安全：新能源汽車的電池中含有大量的重金屬和有害物質(zhì)如鋰、鈷、鎳等這些物質(zhì)在火災(zāi)中可能被釋放到大氣中對(duì)環(huán)境造成污染。此外火災(zāi)還會(huì)產(chǎn)生大量的二氧化碳等溫室氣體加劇全球氣候變暖問(wèn)題。因此防范新能源汽車充電引發(fā)的電氣火災(zāi)對(duì)于保護(hù)環(huán)境安全也具有重要意義。

5、組網(wǎng)架構(gòu)

平臺(tái)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，主要由終端感知設(shè)備、邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)和能效管理平臺(tái)層三個(gè)部分組成，詳細(xì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如下：

6、參考選型

7、相關(guān)產(chǎn)品介紹

7.1 7KW交流充電樁AEV-AC007D

7.2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(guò)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(guò)RS485分別上傳給充電樁智能控制器和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)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(guò)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(zhǎng)期使用并抵御復(fù)雜天氣環(huán)境。

（6）適配車型：滿足國(guó)標(biāo)充電接口，適配所有符合GB/T 20234.2-2015國(guó)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(guó)平安保險(xiǎn)承保，充分保障設(shè)備、車輛、人員的安全。

7.3 直流充電樁系列

7.4電氣火災(zāi)探測(cè)器ARCM300-Z

7.5限流式保護(hù)器ASCP200

7.6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(guò)載保護(hù)：當(dāng)線路電流過(guò)載且持續(xù)時(shí)間超過(guò)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(guò)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。

8平臺(tái)功能

8.1 登錄

8.2首頁(yè)

平臺(tái)首頁(yè)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)

8.3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(yè)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(guò)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(guò)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

統(tǒng)計(jì)當(dāng)前充電站各充電樁回路的數(shù)據(jù)；通過(guò)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：

8.4 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：

8.5能耗分析

在能耗分析中，可查看時(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：

8.6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：

8.7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：

8.8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：

9案例實(shí)景

綜上所述，防范新能源汽車充電引發(fā)的電氣火災(zāi)是一項(xiàng)復(fù)雜而艱巨的任務(wù)需要、企業(yè)和社會(huì)各方面的共同努力才能實(shí)現(xiàn)。我們應(yīng)該從提高技術(shù)水平、加強(qiáng)監(jiān)管和標(biāo)準(zhǔn)制定、提升公眾安全意識(shí)以及建立健全應(yīng)急機(jī)制等多個(gè)方面入手全面加強(qiáng)防范工作確保新能源汽車產(chǎn)業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展為人們創(chuàng)造更加安全、環(huán)保、便捷的出行環(huán)境。

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