新能源汽車火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)解決方案有哪些？

簡婷

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：隨著全球?qū)Νh(huán)境保護的日益重視和能源危機的不斷加劇，新能源汽車作為一種綠色、環(huán)保的交通工具，正逐漸成為未來汽車發(fā)展的主流方向。然而，近年來新能源汽車火災(zāi)事故頻發(fā)，給人們的生命財產(chǎn)安全帶來了嚴重威脅。本文通過對新能源汽車火災(zāi)原因的分析，提出了相應(yīng)的對策建議，旨在為新能源汽車的安全發(fā)展提供參考。

1. 電池熱失控
   新能源汽車主要采用鋰離子電池，在充放電過程中會產(chǎn)生熱量。如果電池散熱不良或內(nèi)部出現(xiàn)短路、過充等異常情況，就可能導(dǎo)致電池溫度急劇升高，引發(fā)熱失控。熱失控會使電池內(nèi)部發(fā)生化學反應(yīng)，釋放出大量的熱量和可燃氣體，從而引發(fā)火災(zāi)。

2. 電池老化
   隨著使用時間的延長，電池的性能會逐漸下降，出現(xiàn)老化現(xiàn)象。老化的電池可能會出現(xiàn)內(nèi)阻增大、容量衰減等問題，在充放電過程中容易產(chǎn)生過多的熱量，增加火災(zāi)風險。

1. 高壓線路短路
   新能源汽車的電氣系統(tǒng)中存在大量的高壓線路，如果高壓線路絕緣破損或受到外力擠壓等原因?qū)е露搪?，就會產(chǎn)生瞬間大電流，引發(fā)火災(zāi)。

2. 電氣設(shè)備故障
   新能源汽車中的電機、電控等電氣設(shè)備在運行過程中如果出現(xiàn)故障，可能會產(chǎn)生過熱、火花等現(xiàn)象，從而引發(fā)火災(zāi)。

1. 充電樁故障
   充電樁在使用過程中如果出現(xiàn)電氣故障、散熱不良等問題，可能會導(dǎo)致充電過程中發(fā)生火災(zāi)。

2. 充電操作不當
   用戶在充電過程中如果不按照規(guī)范操作，如使用不合格的充電設(shè)備、過度充電等，也可能引發(fā)火災(zāi)。

1. 高溫環(huán)境
   在高溫環(huán)境下，新能源汽車的電池和電氣系統(tǒng)更容易出現(xiàn)故障，增加火災(zāi)風險。

2. 車輛改裝
   部分用戶對新能源汽車進行非法改裝，如加裝大功率電器設(shè)備等，可能會導(dǎo)致電氣系統(tǒng)負荷過大，引發(fā)火災(zāi)。

1. 優(yōu)化電池設(shè)計
   電池生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)加強對電池的設(shè)計研發(fā)，提高電池的安全性和可靠性。例如，采用更安全的電池材料、優(yōu)化電池結(jié)構(gòu)設(shè)計、增加電池的散熱性能等。

2. 加強電池管理系統(tǒng)
   電池管理系統(tǒng)（BMS）是保障電池安全運行的關(guān)鍵。應(yīng)不斷完善 BMS 的功能，提高其對電池狀態(tài)的監(jiān)測精度和控制能力，及時發(fā)現(xiàn)并處理電池的異常情況，防止熱失控的發(fā)生。

3. 定期檢測維護電池
   用戶應(yīng)按照車輛使用手冊的要求，定期對電池進行檢測維護，及時發(fā)現(xiàn)并處理電池的老化、損壞等問題。同時，汽車生產(chǎn)企業(yè)和售后服務(wù)機構(gòu)也應(yīng)加強對電池的檢測和維護服務(wù)，確保電池的安全性能。

1. 提高電氣系統(tǒng)的絕緣性能
   加強對新能源汽車電氣系統(tǒng)的絕緣設(shè)計和檢測，確保高壓線路和電氣設(shè)備的絕緣性能良好，防止短路等故障的發(fā)生。

2. 優(yōu)化電氣系統(tǒng)布局
   合理布局電氣系統(tǒng)，減少高壓線路的長度和交叉，降低電氣系統(tǒng)的故障風險。同時，應(yīng)加強對電氣設(shè)備的散熱設(shè)計，確保其在運行過程中不會過熱。

3. 加強電氣系統(tǒng)的故障監(jiān)測和診斷
   安裝先進的電氣系統(tǒng)故障監(jiān)測和診斷設(shè)備，及時發(fā)現(xiàn)并處理電氣系統(tǒng)的故障，防止火災(zāi)的發(fā)生。

1. 加強充電樁的質(zhì)量監(jiān)管
   政府相關(guān)部門應(yīng)加強對充電樁生產(chǎn)企業(yè)的質(zhì)量監(jiān)管，確保充電樁的質(zhì)量符合國家標準和安全要求。同時，應(yīng)建立充電樁的定期檢測和維護制度，及時發(fā)現(xiàn)并處理充電樁的故障。

2. 規(guī)范充電操作
   用戶應(yīng)嚴格按照充電操作規(guī)范進行充電，使用合格的充電設(shè)備，避免過度充電、長時間充電等不當操作。同時，應(yīng)加強對充電過程的監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)并處理異常情況。

3. 推廣智能充電技術(shù)
   推廣智能充電技術(shù)，如智能充電樁、無線充電等，可以實現(xiàn)對充電過程的智能化管理，提高充電的安全性和效率。

1. 加強車身結(jié)構(gòu)設(shè)計
   汽車生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)加強新能源汽車的車身結(jié)構(gòu)設(shè)計，提高車輛的碰撞安全性。例如，采用高強度材料、優(yōu)化車身結(jié)構(gòu)等，減少碰撞事故對電池和電氣系統(tǒng)的損害。

2. 安裝碰撞安全裝置
   安裝碰撞安全裝置，如碰撞傳感器、自動斷電裝置等，可以在車輛發(fā)生碰撞事故時及時切斷電源，防止火災(zāi)的發(fā)生。

1. 加強宣傳教育
   政府相關(guān)部門和汽車生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)加強對新能源汽車用戶的宣傳教育，提高用戶的安全意識和操作技能。例如，通過宣傳手冊、網(wǎng)絡(luò)媒體等方式，向用戶普及新能源汽車的安全知識和操作規(guī)范。

2. 加強監(jiān)管力度
   政府相關(guān)部門應(yīng)加強對新能源汽車生產(chǎn)、銷售、使用等環(huán)節(jié)的監(jiān)管力度，嚴厲打擊非法改裝、違規(guī)充電等行為，確保新能源汽車的安全運行。

四、安科瑞AcrelCloud-9000充電站運營平臺

（一）平臺概述

安科瑞充電站運營平臺依托物聯(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)的運行、電能消耗、電能質(zhì)量、充電安全和行為安全進行實時監(jiān)控和預(yù)警，為充電站的可靠、安全、經(jīng)濟運行提供保障，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)濟價值。

（二）適用場合

可廣泛應(yīng)用于醫(yī)院、學校、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。

（三）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

平臺采用分層分布式結(jié)構(gòu)，主要由感知層、網(wǎng)絡(luò)層和平臺層三個部分組成，詳細拓撲結(jié)構(gòu)如下：

現(xiàn)場設(shè)備層：連接于網(wǎng)絡(luò)中的各類傳感器，包括多功能電力儀表、汽車充電樁、電瓶車充電樁、電能質(zhì)量分析儀表、電氣火災(zāi)探測器、限流式保護器、煙霧傳感器、測溫裝置、智能插座、攝像頭等。

網(wǎng)絡(luò)通訊層：包含現(xiàn)場智能網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)絡(luò)交換機等設(shè)備。智能網(wǎng)關(guān)主動采集現(xiàn)場設(shè)備層設(shè)備的數(shù)據(jù)，并可進行規(guī)約轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)存儲，并通過網(wǎng)絡(luò)把數(shù)據(jù)上傳至搭建好的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，智能網(wǎng)關(guān)可在網(wǎng)絡(luò)故障時將數(shù)據(jù)存儲在本地，待網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)時從中斷的位置繼續(xù)上傳數(shù)據(jù)，保證服務(wù)器端數(shù)據(jù)不丟失。

平臺管理層：包含應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)服務(wù)器，完成對現(xiàn)場所有智能設(shè)備的數(shù)據(jù)交換，可在PC端或移動端實現(xiàn)實時監(jiān)測充電站配電系統(tǒng)運行狀態(tài)、充電樁的工作狀態(tài)、充電過程及人員行為，并完成微信、支付寶在線支付等應(yīng)用。

多功能電力儀表、汽車充電樁、電瓶車充電樁、電氣火災(zāi)探測器、限流式保護器、智能插座可通過全網(wǎng)通4G通訊模組與平臺直接通訊。

電能質(zhì)量分析儀表、煙霧傳感器和測溫裝置通過RS485，攝像頭通過RJ45與智能網(wǎng)關(guān)通訊，再由智能網(wǎng)關(guān)通訊通過4G統(tǒng)一與平臺通訊。

限流式保護器既可以通過4G連接平臺，也可以通過RS485連接網(wǎng)關(guān)。

平臺搭建在客戶自己配置的服務(wù)器上。搭建完成之后，客戶可以在任意能聯(lián)網(wǎng)的地方，通過有權(quán)限的賬號登陸網(wǎng)頁以及手機APP查看各處的運行情況

（四）相關(guān)產(chǎn)品介紹

1、1.7KW交流充電樁AEV-AC007D

2、直流充電樁系列

3、電氣火災(zāi)探測器ARCM300-Z

4、限流式保護器ASCP200

產(chǎn)品功能：

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

（2）過載保護：當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，保護器啟動限流保護，并發(fā)出聲光報警信號；

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

（4）組網(wǎng)通訊：保護器具有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)遠程監(jiān)控。

（五）平臺功能

1、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)

2、實時監(jiān)控

2.1充電站監(jiān)控

可以按站點名稱進行篩選，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入充電槍監(jiān)控頁面實時監(jiān)測變壓器負荷（搭配ACM300T、ADW300），當負荷超過50%時，系統(tǒng)會限制新增開始充電的充電樁的功率，降為50%，當變壓器負荷超過80%時，系統(tǒng)將不允許新增充電樁開始充電，直到負荷下降為止。如圖所示：

統(tǒng)計當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：

2.2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行手動終止；顯示訂單信息、故障信息；如圖所示：

2.3設(shè)備監(jiān)控

顯示限流式保護器的狀態(tài)，包括線路中的剩余電流、溫度及異常報警，如圖所示：

3、故障管理

3.1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：

3.2故障派發(fā)

故障派發(fā)中記錄了當前待派發(fā)的故障信息。如圖所示：

3.3故障處理

故障處理中記錄了當前待處理的故障信息。如圖所示：

3.4能耗分析

在能耗分析中，可查看關(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：

3.5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：

3.6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：

五、結(jié)語

新能源汽車作為一種新興的交通工具，具有廣闊的發(fā)展前景。然而，新能源汽車火災(zāi)事故的頻發(fā)也給其發(fā)展帶來了一定的挑戰(zhàn)。通過對新能源汽車火災(zāi)原因的分析，我們可以看出，電池故障、電氣系統(tǒng)故障、充電設(shè)施故障、碰撞事故等是引發(fā)新能源汽車火災(zāi)的主要原因。為了有效預(yù)防和減少新能源汽車火災(zāi)事故的發(fā)生，我們應(yīng)從提高電池安全性、加強電氣系統(tǒng)安全管理、規(guī)范充電設(shè)施建設(shè)和使用、提高車輛碰撞安全性、加強宣傳教育和監(jiān)管力度等方面入手，采取有效的對策措施。只有這樣，才能確保新能源汽車的安全運行，推動新能源汽車產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。

參考文獻:

[1]胡超.新能源汽車電池熱失控火災(zāi)原因和防控措施[J].價值工程，2021，40(1)

[2]鄭文君.新能源汽車火災(zāi)危險性分析[J].安防科技，2021(5)[3]邰鋒.新能源汽車火災(zāi)原因分析及對策研究[J].安防科技2021(11).

[3]徐松寶.淺析新能源汽車火災(zāi)原因及其滅火救援對策研究[J].

[7]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊2022.05版.