淺析新能源汽車消防安全研究

任運(yùn)業(yè)

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展和技術(shù)不斷進(jìn)步，社會各行業(yè)積極響應(yīng)號召，對于環(huán)境保護(hù)的要求進(jìn)一步提高，這就促進(jìn)了新能源汽車的發(fā)展。另因現(xiàn)代人對于汽車的便捷性和功能性要求不斷提升，汽車系統(tǒng)也逐漸趨向于復(fù)雜化發(fā)展，且考慮到汽車中的電路、油路和氣路渾如一體，運(yùn)行過程中需要多個系統(tǒng)聯(lián)合工作，故必然會存在一定的火災(zāi)風(fēng)險性。汽車火災(zāi)具有發(fā)現(xiàn)晚、燃燒快的特征，且一旦發(fā)生汽車火災(zāi)，往往無法在一時間進(jìn)行撲救?；诖耍疚木托履茉措妱悠囅腊踩F(xiàn)狀與思考進(jìn)行詳細(xì)探究。

關(guān)鍵詞：新能源；電動汽車；消防安全；現(xiàn)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(diǎn)扶持項(xiàng)目。但近幾年卻頻繁出現(xiàn)電動汽車火災(zāi)事故，嚴(yán)重威脅到電動汽車運(yùn)行的安全問題，給大眾也帶來安全風(fēng)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(zāi)的預(yù)防工作，才能保障電動汽車運(yùn)行的安全。

1新能源電動汽車

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人民的生活質(zhì)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(huán)境污染的問題仍然存在，為了兼顧能源安全與環(huán)境保護(hù)的需求，發(fā)展新能源汽車成為了一個重要的途徑。新能源汽車與傳統(tǒng)汽車的主要差別在于動力源，傳統(tǒng)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(huán)境保護(hù)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(huán)境有一定的影響，但相比于傳統(tǒng)汽車節(jié)能效果更好，排放較??；燃料電池汽車（FCEV）主要依靠燃料電池提供動力，對環(huán)境污染較小。

2新能源電動汽車火災(zāi)特點(diǎn)

新能源電動汽車火災(zāi)特性包括：火災(zāi)不易探測、火災(zāi)復(fù)燃風(fēng)險高，以及火災(zāi)有毒煙氣產(chǎn)量大、毒性高。

（1）新能源電動汽車火災(zāi)不易探測。新能源電動汽車的電池一般位于車體內(nèi)部，當(dāng)火災(zāi)探測器能夠探測到電動汽車的火災(zāi)時，火災(zāi)很有可能已發(fā)展到較為猛烈的階段。

（2）新能源電動汽車火災(zāi)復(fù)燃風(fēng)險高。相比于傳統(tǒng)燃油汽車，電動汽車發(fā)生火災(zāi)后的復(fù)燃幾率較大，且復(fù)燃次數(shù)也較多。與普通可燃物不同，動力電池火災(zāi)中，火源來自其內(nèi)部發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，即使汽車外部火災(zāi)得到抑制，但內(nèi)部電池在氧含量較低甚至無氧的環(huán)境中仍能夠發(fā)生火災(zāi)。

（3）新能源電動汽車火災(zāi)有毒煙氣產(chǎn)量大、毒性高。新能源電動汽車火災(zāi)中，動力電池一旦發(fā)生熱失控，電池或其安全閥將破裂并釋放有毒物質(zhì)。隨著熱失控的逐漸發(fā)展，電池將產(chǎn)生更多的煙霧和有毒氣體。一些蓄電池內(nèi)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(xiàn)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(xiàn)狀及原因

新能源汽車與傳統(tǒng)燃油汽車的主要區(qū)別在動力源，同時也出現(xiàn)了不同的能源補(bǔ)給形式。相比于傳統(tǒng)汽車，新能源汽車裝備有大容量的電池，當(dāng)汽車出現(xiàn)過熱、短路或機(jī)械故障時更容易發(fā)生起火事故。目前普遍認(rèn)為產(chǎn)品質(zhì)量問題是新能源汽車安全事故頻發(fā)的罪魁禍?zhǔn)?。主要是由于企業(yè)過分追求補(bǔ)貼技術(shù)的指標(biāo)，忽略了技術(shù)驗(yàn)證，導(dǎo)致技術(shù)驗(yàn)證不足，出現(xiàn)問題后解決方案不成熟，給產(chǎn)品的安全質(zhì)量埋下了隱患。

3.1電源系統(tǒng)事故

蓄電池是電源系統(tǒng)的基礎(chǔ)組成部分之一，若在日常使用過程中出現(xiàn)蓄電池長期充放電的狀況時，會加快蓄電池的老化速度，進(jìn)而出現(xiàn)隔板老化、絕緣皮老化等狀況，一旦老化程度嚴(yán)重，負(fù)極與正極可能會直接接通，并進(jìn)一步引發(fā)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(qiáng)的腐蝕性，若蓄電池外表老化嚴(yán)重，可能會造成電解液泄漏的問題，同樣也會出現(xiàn)短路的狀況。蓄電池的整體結(jié)構(gòu)相對較為復(fù)雜，在長期使用之后可能會出現(xiàn)線路接線口松動的問題，并進(jìn)一步引發(fā)斷路和接觸不良。若這一階段電動汽車正處于運(yùn)行狀態(tài)，則意味著電動汽車發(fā)電機(jī)無法順利向蓄電池進(jìn)行充電，發(fā)電機(jī)則會處于一種負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài)，長期運(yùn)行會面臨發(fā)電機(jī)燒損的狀況，并可能會進(jìn)一步引發(fā)嚴(yán)重的電動汽車火災(zāi)。

3.2車輛系統(tǒng)事故

電動汽車系統(tǒng)的火災(zāi)可以分為線路火災(zāi)和電氣設(shè)備火災(zāi)。線路火災(zāi)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(zāi)。電氣設(shè)備火災(zāi)主要是由于電氣設(shè)備的老化、發(fā)熱燒毀、電子元件的擊穿、電路焊點(diǎn)故障、及機(jī)械磨損等原因引起的火災(zāi)。電動汽車系統(tǒng)火災(zāi)事故的頻發(fā)，主要跟汽車在行駛過程中不斷的顛簸、晃動、長時間的運(yùn)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(guān)。導(dǎo)致電動汽車的各用電設(shè)備線路出現(xiàn)磨損、老化、松動、腐蝕等現(xiàn)象引起火災(zāi)。另外，汽車額外改裝或加裝的其他用電設(shè)備（比如導(dǎo)航、錄像、音響等）以及維修人員在維修時未按技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)操作和蟑螂、老鼠等動物的嚙咬等，均是引起汽車電氣火災(zāi)的隱患。

3.3充電現(xiàn)場事故

充電站的運(yùn)行和維護(hù)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(fēng)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(tǒng)的燃油類汽車，電動汽車具有加速度快、油門響應(yīng)靈敏的特點(diǎn)，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(xiàn)場，由于公共汽車駕駛員駕駛時間長，可能會出現(xiàn)精神恍惚，再加上公交車盲區(qū)較大，很容易在充電現(xiàn)場造成事故。充電現(xiàn)場的安全性與管理單位的工作認(rèn)真程度有密切的關(guān)系，如果充電現(xiàn)場管理不善，地面積水持續(xù)無人清除、充電槍無人歸位、充電樁周圍無防撞設(shè)施、充電現(xiàn)場消防設(shè)施不完備等情況持續(xù)存在，充電樁無人維護(hù)，那么充電現(xiàn)場的安全風(fēng)險就更高了。同時，充電現(xiàn)場的電動車輛也是危險因素，由于充電動汽車的維護(hù)水平參差不齊，如某電動汽車的溫控系統(tǒng)和電池過充保護(hù)系統(tǒng)出現(xiàn)故障，在充電過程中就有可能出現(xiàn)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(xiàn)場的車禍還可能會造成連鎖火災(zāi)。

4新能源電動汽車消防安全策略

4.1完善汽車結(jié)構(gòu)

1. 從產(chǎn)品質(zhì)量出發(fā)。電動汽車主要通過安全預(yù)防，從產(chǎn)品設(shè)計入手，嚴(yán)格控制生產(chǎn)質(zhì)量。

2. 嚴(yán)格制定安全標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，改善準(zhǔn)入條件。盡快出臺電動汽車安全年檢標(biāo)準(zhǔn)，制定更加嚴(yán)格的新能源汽車安全標(biāo)準(zhǔn)。為了達(dá)到新的標(biāo)準(zhǔn)，有必要增加成本。

3. 應(yīng)用新能源汽車監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。一旦車輛安全事故或隱患得到準(zhǔn)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(shù)據(jù)平臺共享，使應(yīng)急管理部門能夠制定救援措施，及時進(jìn)行救援。

（4）配備車載滅火裝置，一旦發(fā)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(jìn)行充電是好的，不能將電用完再進(jìn)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(nèi)部電極活化，延長電池的使用壽命。電池一直在帶電的狀態(tài)，但是電量又不至于過高或過低，電池一直處于循環(huán)狀態(tài)，可以有效的延長電池的使用壽命。在電池的充電模式上，應(yīng)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(yǎng)護(hù)作用?？傮w而言對于電動汽車的電池來說，關(guān)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(xí)慣，同時慢充為主，快充為輔，并嚴(yán)格按照要求定期進(jìn)行維護(hù)，這樣才能將電池養(yǎng)護(hù)到狀態(tài)。

4.3汽車檢測

新能源汽車的結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的汽車的結(jié)構(gòu)不同，在性能方面也存在著很大差別。關(guān)于新能源汽車的維修，其主要依靠維修技術(shù)和完善的檢測設(shè)備，因此，我們需要加強(qiáng)對新能源汽車設(shè)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(shù)，再輔助設(shè)備，這是完成新能源汽車維修的基礎(chǔ)條件。二是需要根據(jù)新能源汽車實(shí)際的性能特點(diǎn)，不斷強(qiáng)化檢測設(shè)備的功能，保障在檢測和維修過程中能夠提供科學(xué)的檢測設(shè)施，保障檢測具備和全面性，從而打破當(dāng)前環(huán)境下對新能源汽車檢測和維修設(shè)備問題的局限。另外，在檢測環(huán)節(jié)中，為了保障檢測質(zhì)量，對專業(yè)人才的檢測監(jiān)督是當(dāng)前采取的主要措施，并不斷加強(qiáng)對人才市場環(huán)境分析，從中篩選專業(yè)素養(yǎng)過硬的專業(yè)人才，不斷對這類人才進(jìn)行引進(jìn)，有必要的情況下可以通過校企合作的方式，加強(qiáng)對專業(yè)人員的培養(yǎng)，不斷使這類人才參與到企業(yè)的實(shí)踐和實(shí)習(xí)過程中，滿足專業(yè)人才需求的同時，為后期人才引進(jìn)奠定了堅實(shí)的基礎(chǔ)。

4.4加強(qiáng)充電現(xiàn)場安全管理

1. 加強(qiáng)安全防護(hù)措施。①管理方面：首先相關(guān)安全防護(hù)裝備需要配備齊全，在充電樁的工作區(qū)域放置絕緣手套、鋪設(shè)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(fēng)吹日曬，可以加裝攝像頭，建立可視化的安全監(jiān)控系統(tǒng)，以期提高安全管理的信息化水平。②技術(shù)方面：根據(jù)充電樁功率、交直流充電方式等方面配置相應(yīng)的安全保護(hù)功能，應(yīng)配置漏電保護(hù)、防雷保護(hù)、輸入測保護(hù)、輸出測保護(hù)、整機(jī)保護(hù)等功能。

（2）加強(qiáng)安全隱患排查。安全隱患的調(diào)查和處理是預(yù)防安全事故的前期工作。制定定期檢查、安全巡視和專項(xiàng)檢查制度，可以有效的確保安全和消防工作全面調(diào)查的有序進(jìn)行。加強(qiáng)專業(yè)人員對充電樁、電氣設(shè)備的專業(yè)性安全檢查，可以有效防止因?yàn)樵O(shè)備問題而產(chǎn)生的安全事故，因?yàn)樵O(shè)備的安全是保障充電樁安全的基礎(chǔ)。（3）做好安全教育工作。①組織召集管理人員進(jìn)行相關(guān)的安全知識培訓(xùn)；②做好公司管理人員、充電運(yùn)維人員、設(shè)備維護(hù)人員的安全教育工作，普及電氣、交通應(yīng)急知識，進(jìn)行電氣操作的人員取得相應(yīng)的資質(zhì)證書，持證上崗；③在充電站懸掛警示標(biāo)語、張貼宣傳畫等安全宣傳。

4.5運(yùn)用滅火yao劑

根據(jù)當(dāng)前滅火yao劑的使用種類發(fā)現(xiàn)，主要包括細(xì)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(chǔ)上還包括新型滅火劑，主要應(yīng)用于特殊火災(zāi)場所。當(dāng)蓄電池出現(xiàn)火災(zāi)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(zāi)屬性的特殊，考慮到周圍環(huán)境因素以及火災(zāi)中會產(chǎn)生的噴射物，還要綜合滅火效果，需要科學(xué)選擇滅火劑。蓄電池火災(zāi)明確起火原因，不能使用氣體滅火劑，如果火災(zāi)環(huán)境開闊，會對周邊環(huán)境造成損傷。滅火劑的研究，還要考慮到蓄電池燃燒強(qiáng)度變化，以惰性較大類型的滅火劑。結(jié)合當(dāng)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(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(yùn)行、電能消耗、電能質(zhì)量、充電安全和行為安全進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控和預(yù)警，為充電站的可靠、安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供保障，并及時切除安全隱患、避免電氣火災(zāi)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(wù)”的智慧充電站，提升充電站的社會和經(jīng)濟(jì)價值。

5.2適用場合

可廣泛應(yīng)用于醫(yī)院、學(xué)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。

5.3組網(wǎng)架構(gòu)

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

5.4參考選型

6相關(guān)產(chǎn)品介紹

6.1 7KW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(hù)的功能，如運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測、故障狀態(tài)監(jiān)測、充電計量與計費(fèi)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(jìn)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(luò)運(yùn)營平臺。

（3）云平臺：具備連接云平臺的功能，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時監(jiān)控，財務(wù)報表分析等等。

（4）保護(hù)功能：具備防雷保護(hù)、過載保護(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：保證長期使用并抵御復(fù)雜天氣環(huán)境。

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

（7）資產(chǎn)安全：產(chǎn)品全部由中國平安保險承保，充分保障設(shè)備、車輛、人員的安全。

6.2 直流充電樁系列

6.3電氣火災(zāi)探測器ARCM300-Z

6.4限流式保護(hù)器ASCP200

產(chǎn)品功能：

（1）短路保護(hù)：保護(hù)器實(shí)時監(jiān)測用電線路電流，當(dāng)線路發(fā)生短路故障時，能在150微秒內(nèi)實(shí)現(xiàn)快速限流保護(hù)，并發(fā)出聲光報警信號；

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

（3）表內(nèi)超溫保護(hù)：當(dāng)保護(hù)器內(nèi)部器件工作溫度過高時，保護(hù)器實(shí)施超溫限流保護(hù)，并發(fā)出聲光報警信號；

（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)送到后臺監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)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(tǒng)計充電站的充電數(shù)據(jù)

7.3實(shí)時監(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)計訂單信息、故障記錄，點(diǎn)擊某個充電槍編號后在進(jìn)入充電槍監(jiān)控頁面實(shí)時監(jiān)測變壓器負(fù)荷（搭配ACM300T、ADW300），當(dāng)負(fù)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(dāng)變壓器負(fù)荷超過80%時，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。如圖所示：

統(tǒng)計當(dāng)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(jìn)行手動終止；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(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：

7.5能耗分析

在能耗分析中，可查看指ding時段關(guān)聯(lián)站點(diǎn)和關(guān)聯(lián)樁的能耗信息并顯示對應(yīng)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(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：

7.7財務(wù)報表

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

7.8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(shí)際收益報表。如圖所示：

8案例實(shí)景

9結(jié)論

綜上所述，隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，汽車消防安全已經(jīng)成為社會穩(wěn)定和發(fā)展的重要內(nèi)容，新能源電動汽車相關(guān)單位要給予高度重視，根據(jù)實(shí)際情況對傳統(tǒng)的消防模式進(jìn)行有效的創(chuàng)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(yè)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展也有積極作用。

參考文獻(xiàn)

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作者介紹：
任運(yùn)業(yè)，男，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司。