電動自行車火災預警技術研究

孫超 劉森 劉兆杰

摘 ? 要：電動自行車已經(jīng)成為一種普遍的城鄉(xiāng)交通工具，由于市場和監(jiān)管等多方面原因，近年來，電動自行車所引起的電氣火災事故頻發(fā)，如何有效的減少電動自行車火災事故發(fā)生，已成為一個全社會普遍關注的問題。本文通過對電動自行車火災成因的分析，提出了減少此類事故發(fā)生的火災預警技術。

關鍵詞：電動自行車 ?電氣火災 ?火災預警

中圖分類號：U484;TU998.1 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）07（b）-0106-02

電動自行車是以車載蓄電池作為輔助能源，具有腳踏騎行能力，能實現(xiàn)電助動、電驅動的兩輪自行車。電動自行車使用便捷，尾氣排放量低且價格低廉，受廣大消費者的青睞，近年來，電動自行車已經(jīng)成為一種普遍的城鄉(xiāng)交通工具[1]?，F(xiàn)階段，人們對電動自行車的維護和使用不規(guī)范，安全防范意識不足，導致目前電動自行車火災安全事故頻發(fā)。文章通過對電動自行車安全隱患的分析，對電動自行車火災預警技術進行了研究，并提出了電動自行車火災安全防范的建議。

1 ?電動自行車火災產(chǎn)生的原因

電動自行車的質量良莠不齊，一些生產(chǎn)企業(yè)為了追求產(chǎn)品銷量，盲目對車輛進行改裝，如：增加電池電量、增加車輛功率、減少充電時間和內(nèi)部布線不合理等[2]。研究發(fā)現(xiàn)，電動自行車主要起火原因為充電線路、蓄電池及充電器故障[3]。電動自行車行駛中發(fā)生火災的主要原因是車輛電氣線路過負荷、短路，由于電氣安全裝置不合格，不能及時切斷電源，大電流引燃絕緣或其他易燃可燃材料所致。充電過程中發(fā)生火災主要是由車輛自身電氣線路短路、充電器線路過負荷、車輛電池故障引起。

電氣線路安全隱患，一些線路沒有防潮和阻燃的功能，安裝過程線路配置的不規(guī)范，導致線路長期處于損傷狀態(tài)，隨著導線的長期使用，導線磨損嚴重，線路短路、虛連等。電動自行車在生產(chǎn)過程中需要配置短路保護裝置，有的車輛為了削減成本并未配備，導致充電電流過大甚至線路短路后仍然不能得到控制。

充電安全隱患，合格的電動自行車充電器具有多段充電模式，有過流保護電路，充電器的規(guī)格要和蓄電池的規(guī)格相匹配。通常充電在額定電流范圍內(nèi)，不會導致電池過熱，電池電量充滿后進入浮充狀態(tài)。然而，如果充電器的質量不合格、選型不合理或者充電操作不規(guī)范，充電電流超過線路的負荷能力，在電池電量充滿后持續(xù)充電，充電線路和電池持續(xù)發(fā)熱。

電池安全隱患，國家規(guī)定電動自行車蓄電池的電壓不得超過48V，有些用戶為了追求更高的速度和更長的續(xù)航時間，私自改裝車輛供電結構，使用超過48V的蓄電池供電，增加了觸電和火災的風險[4]。電池在使用過程中，由于其本身的特性，加上電池過充電和長時間處于欠壓狀態(tài)的影響，電池內(nèi)部結構會發(fā)生變化，其使用性能和安全性能都會逐漸降低。目前，很少有消費者有及時更換電動自行車內(nèi)部電池的意識，使得不滿足安全要求的電池被長期使用。蓄電池內(nèi)部溫度較高時會產(chǎn)生大量氣體，通過排氣孔釋放，氣化過程吸收了電池的熱量，因此不至于發(fā)生燃燒和爆炸現(xiàn)象。使用過久的電池和劣質的電池不具有這樣的特性。

2 ?電動自行車火災預警

可以從以下3個方面研究電動自行車火災預警技術。

通過對電池持續(xù)大電流充電，測量電池表面溫度變化，研究電池表面溫度對電動自行車火災的影響。在戶外較為開闊的操場上，以48V恒壓源的對36V蓄電池持續(xù)充電，保持充電電流在4.5A左右，充電過程中不加入智能充電控制和充電保護，充電至電池鼓脹并冒出大量的煙為止。將熱電偶緊密連接在電池表面，觀察電池表面的溫度變化，試驗結果如圖1所示。

試驗發(fā)現(xiàn)，當電池表面溫度達到70℃，電池表面開始發(fā)生鼓脹，內(nèi)部的酸溶液開始氣化，產(chǎn)生大量氣體，繼續(xù)充電會產(chǎn)生火災危險，甚至發(fā)生爆炸。在電池充電過程中，如果電池表面溫度到達70℃，應該及時提醒使用者，斷電并找到出現(xiàn)問題的原因。

電動自行車的充電電壓會受到電池電壓和充電器參數(shù)影響。以單節(jié)12V蓄電池為例，在電池充滿時，電池兩端電壓為13.8V，適配的充電器在電池充滿后，兩端電壓平衡，不會對電池進一步充電，而如果選用更大規(guī)格的充電器，在電池充滿后，充電過程會繼續(xù)，使電池持續(xù)充電，線路和電池表面持續(xù)發(fā)熱。

在充電器充電瞬間，充電電壓與電池兩端的電壓不平衡，此時測量電壓為充電器的輸出電壓。當充電線路穩(wěn)定，充電電壓與電池兩端電壓相等。充電過程中，如果充電器的選型不規(guī)范，會測量到一個高于電池兩端滿電壓的瞬時電壓，此時可以及時提醒使用者，告知充電器存在的安全隱患。

電動自行車在使用和充電過程中會產(chǎn)生電流，當內(nèi)部線路質量出現(xiàn)問題，電池內(nèi)部結構發(fā)生變化或充電器輸出電流過高會產(chǎn)生非預期的電流，這樣的電流超過了電動自行車本身的負荷能力，從而引發(fā)火災。電動自行車可配置電流監(jiān)視功能，當電流超過預警值時，及時提醒使用者，并及時切斷充電線路。

電動自行車內(nèi)部可配置火災預警裝置，對車輛充電電壓、充電電流和電池表面溫度進行監(jiān)視，必要時可以控制線路通斷來保證車輛安全。并通過與消防物聯(lián)網(wǎng)結合，將探測到的數(shù)據(jù)和車輛的狀態(tài)上傳到遠程平臺，通過APP發(fā)送給用戶，使用戶及時知曉車輛狀態(tài)，能夠及時采取相應措施。平臺對采集到的數(shù)據(jù)進行大數(shù)據(jù)分析，對電動自行車的火災預警技術提供更有效的數(shù)據(jù)支持。

3 ?結語

本文通過對電動自行車火災發(fā)生原因的分析，針對電動自行車可能存在的內(nèi)部線路不規(guī)范、電源充電器規(guī)格不匹配和電池質量等問題，提出了對電動自行車充電電壓、充電電流和電池表面溫度進行監(jiān)視的火災預警技術。相信通過全社會對電動自行車火災問題的關注，電動自行車火災預防一定會取得進一步成效，電動自行車的火災數(shù)量會持續(xù)下降。

參考文獻

[1] 吳禮龍， 胡安. 電動車火災防范對策[J]. 中國消防， 2014（4）：39-41.

[2] 王剛， 張萬民. 電動車充電過程起火原因分析及技術防范措施[J]. 消防科學與技術， 2012， 31（12）.

[3] 施化龍. 電動自行車火災調(diào)查研究[J]. 消防技術與產(chǎn)品信息， 2015（6）：37-39.

[4] 李云浩， 金德洙. 電動自行車蓄電池火災原因研究及防范[J]. 消防技術與產(chǎn)品信息， 2013（12）：14-16.