淺談電動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)保意識的增強(qiáng)和技術(shù)的進(jìn)步，新能源汽車逐漸成為未來出行的主流選擇。然而，隨之而來的充電安全問題也日益凸顯，尤其是電氣火災(zāi)風(fēng)險，給人們的生命和財產(chǎn)安全帶來了嚴(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)需要全社會的共同努力，包括企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)和公眾等各方，通過加強(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，隨著環(huán)境問題的日益嚴(yán)重，新能源汽車作為綠色、低碳的出行方式，受到了越來越多的關(guān)注。各國紛紛出臺政策扶持新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，推動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)的安全問題也逐漸凸顯出來，其中為引人矚目的就是電氣火災(zāi)問題。因此，對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交流充電樁對新能源汽車進(jìn)行充電，這種方式的充電速度相對較慢，適用于家庭慢充和小型公共場所的慢充；直流充電則是通過直流充電樁對新能源汽車進(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)等公共場所的快充。

除了以上兩種常見的充電方式外，還有一種名為無線充電的技術(shù)正在逐步發(fā)展和完善中。無線充電技術(shù)通過電磁場的傳遞，實現(xiàn)了新能源汽車與充電樁之間的無接觸充電，具有便捷、安全等優(yōu)點。然而，無線充電技術(shù)目前仍處于初級階段，存在著充電效率低、成本高等問題，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，都給電池帶來了一定的安全隱患。例如，當(dāng)電池溫度過高時，若沒有及時采取散熱措施，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、過充、過放等也是引發(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)計和制造過程中加強(qiáng)嚴(yán)格的質(zhì)量控制和安全測試外，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監(jiān)測電池的工作狀態(tài)，包括電池的電壓、電流、溫度等參數(shù)，并對異常情況進(jìn)行及時報警和處理。同時，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，能夠在必要時對車輛的行駛狀態(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)系到充電過程的安全性。目前市場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)計和制造過程中可能存在著偷工減料、電路設(shè)計不合理等問題，這些問題都可能給充電過程帶來安全隱患。例如，如果充電設(shè)備的保護(hù)電路設(shè)計不合理，就可能導(dǎo)致在充電過程中發(fā)生過壓、過流等異常情況，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)量檢測制度。對生產(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)對充電設(shè)備的日常維護(hù)和保養(yǎng)工作。定期對充電設(shè)備進(jìn)行檢查和維護(hù)，及時發(fā)現(xiàn)并處理存在的安全隱患。例如，對于發(fā)現(xiàn)外殼破損、線路老化等問題的充電設(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)不及時等，都可能給充電過程帶來安全隱患。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)備在長時間使用過程中溫度過高，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)地點和數(shù)量，確保充電設(shè)施的便捷性和實用性。同時，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，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)對這些外部因素對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)對天氣等自然環(huán)境的監(jiān)測和預(yù)警能力，及時發(fā)現(xiàn)并應(yīng)對惡劣天氣對充電設(shè)施的影響。例如，在雷雨天氣來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)對公共停車場等場所的管理和監(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；對于違規(guī)停車或者損壞充電設(shè)施的行為要及時制止并進(jìn)行處罰等。后，要加強(qiáng)社會治安綜合治理工作力度營造良好的社會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；同時也可以通過宣傳教育等方式提高公眾對新能源汽車充電設(shè)施的認(rèn)知度和保護(hù)意識形成全社會共同關(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)和使用過程中始終放在的原則之一。

財產(chǎn)安全：除了對人員安全構(gòu)成威脅外新能源汽車充電引發(fā)的電氣火災(zāi)還會對財產(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；同時火勢可能蔓延至周圍的建筑物和設(shè)施對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)對財產(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環(huán)境造成污染。此外火災(zāi)還會產(chǎn)生大量的二氧化碳等溫室氣體加劇全球氣候變暖問題。因此防范新能源汽車充電引發(fā)的電氣火災(zāi)對于保護(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：

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：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，可以實現(xiàn)實時監(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。

7.3 直流充電樁系列

7.4電氣火災(zāi)探測器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)，實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。

8平臺功能

8.1 登錄

8.2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)

8.3實時監(jiān)控

（1）充電站監(jiān)控

可以按站點名稱進(jìn)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(jìn)入充電槍監(jiān)控頁面實時監(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

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：

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，可查看時段關(guān)聯(lián)站點和關(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：

8.6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：

8.7財務(wù)報表

在財務(wù)報表中，可根據(jù)時間查看關(guān)聯(lián)站點的財務(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、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：

9案例實景

綜上所述，防范新能源汽車充電引發(fā)的電氣火災(zāi)是一項復(fù)雜而艱巨的任務(wù)需要、企業(yè)和社會各方面的共同努力才能實現(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、提升公眾安全意識以及建立健全應(yīng)急機(jī)制等多個方面入手全面加強(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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