浅析新能源汽车消防安全研究-电子发烧友网

程瑜 187 0211 2087

安科瑞电气股份有限公司上海嘉定 201801

摘要：随着经济不断发展和技术不断进步，社会各行业积极响应号召，对于环境保护的要求进一步提高，这就促进了新能源汽车的发展。另因现代人对于汽车的便捷性和功能性要求不断提升，汽车系统也逐渐趋向于复杂化发展，且考虑到汽车中的电路、油路和气路浑如一体，运行过程中需要多个系统联合工作，故必然会存在一定的火灾风险性。汽车火灾具有发现晚、燃烧快的特征，且一旦发生汽车火灾，往往无法在一时间进行扑救。基于此，本文就新能源电动汽车消防安全现状与思考进行详细探究。

关键词：新能源；电动汽车；消防安全；现状；思考

0引言

目前新能源研究的重要对象是电动汽车，也是重点扶持项目。但近几年却频繁出现电动汽车火灾事故，严重威胁到电动汽车运行的安全问题，给大众也带来安全风险。目前加大电动汽车消防安全研究力度势在必行，做好火灾的预防工作，才能保障电动汽车运行的安全。

1新能源电动汽车

随着我国经济的快速发展，人民的生活质量不断提高，我国的汽车保有量也不断增加，但能源短缺和环境污染的问题仍然存在，为了兼顾能源安全与环境保护的需求，发展新能源汽车成为了一个重要的途径。新能源汽车与传统汽车的主要差别在于动力源，传统汽车主要依靠燃烧化石燃料提供动力；新能源汽车可分为纯电动汽车、混合动力汽车和燃料电池汽车。纯电动汽车（BEV）不需要其他动力装置，可以完全由可充电电池提供动力的，没有尾气排放，对于环境保护较好；混合动力汽车（HEV）是拥有2个或2个以上动力源的汽车，不完全依靠可充电池提供动力，会对环境有一定的影响，但相比于传统汽车节能效果更好，排放较小；燃料电池汽车（FCEV）主要依靠燃料电池提供动力，对环境污染较小。

2新能源电动汽车火灾特点

新能源电动汽车火灾特性包括：火灾不易探测、火灾复燃风险高，以及火灾有毒烟气产量大、毒性高。

（1）新能源电动汽车火灾不易探测。新能源电动汽车的电池一般位于车体内部，当火灾探测器能够探测到电动汽车的火灾时，火灾很有可能已发展到较为猛烈的阶段。

（2）新能源电动汽车火灾复燃风险高。相比于传统燃油汽车，电动汽车发生火灾后的复燃几率较大，且复燃次数也较多。与普通可燃物不同，动力电池火灾中，火源来自其内部发生的化学反应，即使汽车外部火灾得到抑制，但内部电池在氧含量较低甚至无氧的环境中仍能够发生火灾。

（3）新能源电动汽车火灾有毒烟气产量大、毒性高。新能源电动汽车火灾中，动力电池一旦发生热失控，电池或其安全阀将破裂并释放有毒物质。随着热失控的逐渐发展，电池将产生更多的烟雾和有毒气体。一些蓄电池内部的氟也可能形成氟氧化磷（POF3）。这些有毒气体包括氟化氢（HF）、氰化氢（HCN）和一氧化碳（CO）等。吸入一氧化碳会使人体出现头晕、心悸、全身乏力等症状，重度中毒会使人体痉挛、昏迷甚至死亡。

3新能源电动汽车消防安全现状及原因

新能源汽车与传统燃油汽车的主要区别在动力源，同时也出现了不同的能源补给形式。相比于传统汽车，新能源汽车装备有大容量的电池，当汽车出现过热、短路或机械故障时更容易发生起火事故。目前普遍认为产品质量问题是新能源汽车安全事故频发的罪魁祸首。主要是由于企业过分追求补贴技术的指标，忽略了技术验证，导致技术验证不足，出现问题后解决方案不成熟，给产品的安全质量埋下了隐患。

3.1电源系统事故

蓄电池是电源系统的基础组成部分之一，若在日常使用过程中出现蓄电池长期充放电的状况时，会加快蓄电池的老化速度，进而出现隔板老化、绝缘皮老化等状况，一旦老化程度严重，负极与正极可能会直接接通，并进一步引发短路问题。此外，蓄电池中包含有大量的电解液，电解液本身就具有较强的腐蚀性，若蓄电池外表老化严重，可能会造成电解液泄漏的问题，同样也会出现短路的状况。蓄电池的整体结构相对较为复杂，在长期使用之后可能会出现线路接线口松动的问题，并进一步引发断路和接触不良。若这一阶段电动汽车正处于运行状态，则意味着电动汽车发电机无法顺利向蓄电池进行充电，发电机则会处于一种负荷运转的状态，长期运行会面临发电机烧损的状况，并可能会进一步引发严重的电动汽车火灾。

3.2车辆系统事故

电动汽车系统的火灾可以分为线路火灾和电气设备火灾。线路火灾主要是由于电流过载、漏电、短路和接触不良等原因引起的火灾。电气设备火灾主要是由于电气设备的老化、发热烧毁、电子元件的击穿、电路焊点故障、及机械磨损等原因引起的火灾。电动汽车系统火灾事故的频发，主要跟汽车在行驶过程中不断的颠簸、晃动、长时间的运行使汽车长期处于高温中、尘土、空气侵蚀、电压波动等因素有关。导致电动汽车的各用电设备线路出现磨损、老化、松动、腐蚀等现象引起火灾。另外，汽车额外改装或加装的其他用电设备（比如导航、录像、音响等）以及维修人员在维修时未按技术标准操作和蟑螂、老鼠等动物的啮咬等，均是引起汽车电气火灾的隐患。

3.3充电现场事故

充电站的运行和维护是一个长期的过程。在这一长期过程中，充电场所会遇到各种风险因素。其中容易遇到的就是来自于车辆的危险因素。相比传统的燃油类汽车，电动汽车具有加速度快、油门响应灵敏的特点，因此在车辆起步阶段可能会由于驾驶员一时疏忽，撞击其他车辆或者充电桩。特别是公共汽车的充电现场，由于公共汽车驾驶员驾驶时间长，可能会出现精神恍惚，再加上公交车盲区较大，很容易在充电现场造成事故。充电现场的安全性与管理单位的工作认真程度有密切的关系，如果充电现场管理不善，地面积水持续无人清除、充电枪无人归位、充电桩周围无防撞设施、充电现场消防设施不完备等情况持续存在，充电桩无人维护，那么充电现场的安全风险就更高了。同时，充电现场的电动车辆也是危险因素，由于充电动汽车的维护水平参差不齐，如某电动汽车的温控系统和电池过充保护系统出现故障，在充电过程中就有可能出现电池温度过高甚至汽车自燃的情况。同时，电动汽车使用的电池型号参差不齐，大部分电池在受到撞击后会自燃，因此充电现场的车祸还可能会造成连锁火灾。

4新能源电动汽车消防安全策略

4.1完善汽车结构

从产品质量出发。电动汽车主要通过安全预防，从产品设计入手，严格控制生产质量。

严格制定安全标准和规范，改善准入条件。尽快出台电动汽车安全年检标准，制定更加严格的新能源汽车安全标准。为了达到新的标准，有必要增加成本。

应用新能源汽车监控网络。一旦车辆安全事故或隐患得到准确判断，车辆信息、地理信息、人员、货物信息等所有必要信息将立即与智能消防数据平台共享，使应急管理部门能够制定救援措施，及时进行救援。

（4）配备车载灭火装置，一旦发生安全事故立即灭火。

4.2合理充电

电动汽车蓄电池的电量一般在还有20%的情况下进行充电是好的，不能将电用完再进行充电且每次充电不要充满，只需要充到80%以上就可以了。这样充电的目的主要是为了确保电池内部电极活化，延长电池的使用寿命。电池一直在带电的状态，但是电量又不至于过高或过低，电池一直处于循环状态，可以有效的延长电池的使用寿命。在电池的充电模式上，应尽量选择慢充，还可以使用随用随充的方式，这样可以对电池起到很好的养护作用。总体而言对于电动汽车的电池来说，关乎着整个车辆的用车和电池的使用寿命，在使用的电池的时候保持良好的驾驶习惯，同时慢充为主，快充为辅，并严格按照要求定期进行维护，这样才能将电池养护到状态。

4.3汽车检测

新能源汽车的结构与传统的汽车的结构不同，在性能方面也存在着很大差别。关于新能源汽车的维修，其主要依靠维修技术和完善的检测设备，因此，我们需要加强对新能源汽车设备检测方面的重视。一是在维修过程中，需要具备较高的检测技术，再辅助设备，这是完成新能源汽车维修的基础条件。二是需要根据新能源汽车实际的性能特点，不断强化检测设备的功能，保障在检测和维修过程中能够提供科学的检测设施，保障检测具备和全面性，从而打破当前环境下对新能源汽车检测和维修设备问题的局限。另外，在检测环节中，为了保障检测质量，对专业人才的检测监督是当前采取的主要措施，并不断加强对人才市场环境分析，从中筛选专业素养过硬的专业人才，不断对这类人才进行引进，有必要的情况下可以通过校企合作的方式，加强对专业人员的培养，不断使这类人才参与到企业的实践和实习过程中，满足专业人才需求的同时，为后期人才引进奠定了坚实的基础。

4.4加强充电现场安全管理

加强安全防护措施。①管理方面：首先相关安全防护装备需要配备齐全，在充电桩的工作区域放置绝缘手套、铺设绝缘毯等。其次，在条件允许的情况下，为充电桩安装顶棚防风吹日晒，可以加装摄像头，建立可视化的安全监控系统，以期提高安全管理的信息化水平。②技术方面：根据充电桩功率、交直流充电方式等方面配置相应的安全保护功能，应配置漏电保护、防雷保护、输入测保护、输出测保护、整机保护等功能。

（2）加强安全隐患排查。安全隐患的调查和处理是预防安全事故的前期工作。制定定期检查、安全巡视和专项检查制度，可以有效的确保安全和消防工作全面调查的有序进行。加强专业人员对充电桩、电气设备的专业性安全检查，可以有效防止因为设备问题而产生的安全事故，因为设备的安全是保障充电桩安全的基础。（3）做好安全教育工作。①组织召集管理人员进行相关的安全知识培训；②做好公司管理人员、充电运维人员、设备维护人员的安全教育工作，普及电气、交通应急知识，进行电气操作的人员取得相应的资质证书，持证上岗；③在充电站悬挂警示标语、张贴宣传画等安全宣传。

4.5运用灭火药剂

根据当前灭火药剂的使用种类发现，主要包括细水雾灭火剂、干粉灭火剂、惰性气体灭火剂、热气溶胶灭火剂以及氢氟碳类灭火剂等。在此基础上还包括新型灭火剂，主要应用于特殊火灾场所。当蓄电池出现火灾时，首先是就近灭火，灭火器是常用选择。但是由于蓄电池火灾属性的特殊，考虑到周围环境因素以及火灾中会产生的喷射物，还要综合灭火效果，需要科学选择灭火剂。蓄电池火灾明确起火原因，不能使用气体灭火剂，如果火灾环境开阔，会对周边环境造成损伤。灭火剂的研究，还要考虑到蓄电池燃烧强度变化，以惰性较大类型的灭火剂。结合当时的情况，需要加大对灭火药剂的研究。

5安科瑞智慧消防云平台

5.1平台概述

安科瑞智慧消防云平台依托物联网、云计算、互联网、大数据、AI等技术，对充电站配电系统的运行、电能消耗、电能质量、充电安全和行为安全进行实时监控和预警，为充电站的可靠、安全、经济运行提供保障，并及时切除安全隐患、避免电气火灾发生，从而保障人员的生命财产安全，打造“安全、高效、舒适、绿色”的“人—车—桩—电网—互联网—多种增值业务”的智慧充电站，提升充电站的社会和经济价值。

5.2适用场合

可广泛应用于医院、学校、酒店、体育场等公共建筑；商业广场、产业园等综合园区；企业、住宅小区等场所。

5.3组网架构

平台采用分层分布式结构，主要由终端感知设备、边缘计算网关和能效管理平台层三个部分组成，详细拓扑结构如下：

5.4参考选型

序号	名称	单位
1	智慧用电云平台	EIOT
2	电气火灾探测器	ARCM300系列
3	限流式保护器	ASCP系列
4	汽车充电桩	AEV200系列

6相关产品介绍

6.1 7KW交流充电桩AEV-AC007D

产品功能

（1）智能监测：充电桩智能控制器对充电桩具备测量、控制与保护的功能，如运行状态监测、故障状态监测、充电计量与计费以及充电过程的联动控制等。

（2）智能计量：输出配置智能电能表，进行充电计量，具备完善的通信功能，可将计量信息通过RS485分别上传给充电桩智能控制器和网络运营平台。

（3）云平台：具备连接云平台的功能，可以实现实时监控，财务报表分析等等。

（4）保护功能：具备防雷保护、过载保护、短路保护，漏电保护和接地保护等功能。

（5）材质可靠：保证长期使用并抵御复杂天气环境。

（6）适配车型：满足国标充电接口，适配所有符合GB/T 20234.2-2015国标的电动汽车，适应不同车型的不同功率。

（7）资产安全：产品全部由中国平安保险承保，充分保障设备、车辆、人员的安全。

6.2 直流充电桩系列

6.3电气火灾探测器ARCM300-Z

序号	名称	型号、规格	单位	数量	备注
1	电气火灾监控装置	三相（I、U、Kw、Kvar、Kwh、Kvarh、Hz、COSφ），视在电能、四象限电能计算，单回路剩余电流监测，4路温度监测，2路继电器输出，2路开关量输入，事件记录，内置时钟，点阵式LCD显示，1路独立RS485/Modbus通讯，支持4G/NB等多种无线上传方案，支持断电报警上传功能。	只	1	安科瑞

6.4限流式保护器ASCP200

项目		指标
输入电压		AC85~265V，45~65HZ
功耗		功耗≤5VA(无负载情况下)
额定电流		0~63A可设置
短路保护时间		<150μs
过载保护		动作范围:110%~140%;动作延时:3~60s
过压保护		动作范围:100%~120%;动作延时:0~60s
欠压保护		动作范围:60%~100%;动作延时:0~60s
线缆温度监测	监测范围	-20~120℃(精度±2℃)
	报警设置	动作范围:45~110℃;动作延时:0~60s
漏电流监测	监测范围	20~1000mA(精度:±2%或±5nA)
	报警设置	动作范围:30~1000mA;动作延时:0~60s
故障记录		20条记录(故障类型、故障值、故障时间)
报警方式		声光报警(其中声音可以通过消音按键消除)
通讯		1路RS485接口，Modbus-RTU协议;1路2G无线通讯

产品功能：

（1）短路保护：保护器实时监测用电线路电流，当线路发生短路故障时，能在150微秒内实现快速限流保护，并发出声光报警信号；

（2）过载保护：当线路电流过载且持续时间超过动作时间（3~60秒可设）时，保护器启动限流保护，并发出声光报警信号；

（3）表内超温保护：当保护器内部器件工作温度过高时，保护器实施超温限流保护，并发出声光报警信号；

（4）组网通讯：保护器具有1路RS485接口，可以将数据发送到后台监控系统，实现远程监控。

7平台功能

7.1 登录

7.2首页

平台首页显示充电站的位置及在线情况，统计充电站的充电数据

7.3实时监控

（1）充电站监控

可以按站点名称进行筛选，显示站点详情、充电枪列表、统计订单信息、故障记录，点击某个充电枪编号后在进入充电枪监控页面实时监测变压器负荷（搭配ACM300T、ADW300），当负荷超过50%时，系统会限制新增开始充电的充电桩的功率，降为50%，当变压器负荷超过80%时，系统将不允许新增充电桩开始充电，直到负荷下降为止。如图所示：