电动自行车火灾预警技术研究

孙超 刘森 刘兆杰

摘   要：电动自行车已经成为一种普遍的城乡交通工具，由于市场和监管等多方面原因，近年来，电动自行车所引起的电气火灾事故频发，如何有效的减少电动自行车火灾事故发生，已成为一个全社会普遍关注的问题。本文通过对电动自行车火灾成因的分析，提出了减少此类事故发生的火灾预警技术。

关键词：电动自行车  电气火灾  火灾预警

中图分类号：U484;TU998.1                     文献标识码：A                       文章编号：1674-098X（2019）07（b）-0106-02

电动自行车是以车载蓄电池作为辅助能源，具有脚踏骑行能力，能实现电助动、电驱动的两轮自行车。电动自行车使用便捷，尾气排放量低且价格低廉，受广大消费者的青睐，近年来，电动自行车已经成为一种普遍的城乡交通工具[1]。现阶段，人们对电动自行车的维护和使用不规范，安全防范意识不足，导致目前电动自行车火灾安全事故频发。文章通过对电动自行车安全隐患的分析，對电动自行车火灾预警技术进行了研究，并提出了电动自行车火灾安全防范的建议。

1  电动自行车火灾产生的原因

电动自行车的质量良莠不齐，一些生产企业为了追求产品销量，盲目对车辆进行改装，如：增加电池电量、增加车辆功率、减少充电时间和内部布线不合理等[2]。研究发现，电动自行车主要起火原因为充电线路、蓄电池及充电器故障[3]。电动自行车行驶中发生火灾的主要原因是车辆电气线路过负荷、短路，由于电气安全装置不合格，不能及时切断电源，大电流引燃绝缘或其他易燃可燃材料所致。充电过程中发生火灾主要是由车辆自身电气线路短路、充电器线路过负荷、车辆电池故障引起。

电气线路安全隐患，一些线路没有防潮和阻燃的功能，安装过程线路配置的不规范，导致线路长期处于损伤状态，随着导线的长期使用，导线磨损严重，线路短路、虚连等。电动自行车在生产过程中需要配置短路保护装置，有的车辆为了削减成本并未配备，导致充电电流过大甚至线路短路后仍然不能得到控制。

充电安全隐患，合格的电动自行车充电器具有多段充电模式，有过流保护电路，充电器的规格要和蓄电池的规格相匹配。通常充电在额定电流范围内，不会导致电池过热，电池电量充满后进入浮充状态。然而，如果充电器的质量不合格、选型不合理或者充电操作不规范，充电电流超过线路的负荷能力，在电池电量充满后持续充电，充电线路和电池持续发热。

电池安全隐患，国家规定电动自行车蓄电池的电压不得超过48V，有些用户为了追求更高的速度和更长的续航时间，私自改装车辆供电结构，使用超过48V的蓄电池供电，增加了触电和火灾的风险[4]。电池在使用过程中，由于其本身的特性，加上电池过充电和长时间处于欠压状态的影响，电池内部结构会发生变化，其使用性能和安全性能都会逐渐降低。目前，很少有消费者有及时更换电动自行车内部电池的意识，使得不满足安全要求的电池被长期使用。蓄电池内部温度较高时会产生大量气体，通过排气孔释放，气化过程吸收了电池的热量，因此不至于发生燃烧和爆炸现象。使用过久的电池和劣质的电池不具有这样的特性。

2  电动自行车火灾预警

可以从以下3个方面研究电动自行车火灾预警技术。

通过对电池持续大电流充电，测量电池表面温度变化，研究电池表面温度对电动自行车火灾的影响。在户外较为开阔的操场上，以48V恒压源的对36V蓄电池持续充电，保持充电电流在4.5A左右，充电过程中不加入智能充电控制和充电保护，充电至电池鼓胀并冒出大量的烟为止。将热电偶紧密连接在电池表面，观察电池表面的温度变化，试验结果如图1所示。

试验发现，当电池表面温度达到70℃，电池表面开始发生鼓胀，内部的酸溶液开始气化，产生大量气体，继续充电会产生火灾危险，甚至发生爆炸。在电池充电过程中，如果电池表面温度到达70℃，应该及时提醒使用者，断电并找到出现问题的原因。

电动自行车的充电电压会受到电池电压和充电器参数影响。以单节12V蓄电池为例，在电池充满时，电池两端电压为13.8V，适配的充电器在电池充满后，两端电压平衡，不会对电池进一步充电，而如果选用更大规格的充电器，在电池充满后，充电过程会继续，使电池持续充电，线路和电池表面持续发热。

在充电器充电瞬间，充电电压与电池两端的电压不平衡，此时测量电压为充电器的输出电压。当充电线路稳定，充电电压与电池两端电压相等。充电过程中，如果充电器的选型不规范，会测量到一个高于电池两端满电压的瞬时电压，此时可以及时提醒使用者，告知充电器存在的安全隐患。

电动自行车在使用和充电过程中会产生电流，当内部线路质量出现问题，电池内部结构发生变化或充电器输出电流过高会产生非预期的电流，这样的电流超过了电动自行车本身的负荷能力，从而引发火灾。电动自行车可配置电流监视功能，当电流超过预警值时，及时提醒使用者，并及时切断充电线路。

电动自行车内部可配置火灾预警装置，对车辆充电电压、充电电流和电池表面温度进行监视，必要时可以控制线路通断来保证车辆安全。并通过与消防物联网结合，将探测到的数据和车辆的状态上传到远程平台，通过APP发送给用户，使用户及时知晓车辆状态，能够及时采取相应措施。平台对采集到的数据进行大数据分析，对电动自行车的火灾预警技术提供更有效的数据支持。

3  结语

本文通过对电动自行车火灾发生原因的分析，针对电动自行车可能存在的内部线路不规范、电源充电器规格不匹配和电池质量等问题，提出了对电动自行车充电电压、充电电流和电池表面温度进行监视的火灾预警技术。相信通过全社会对电动自行车火灾问题的关注，电动自行车火灾预防一定会取得进一步成效，电动自行车的火灾数量会持续下降。

参考文献

[1] 吴礼龙， 胡安. 电动车火灾防范对策[J]. 中国消防， 2014（4）：39-41.

[2] 王刚， 张万民. 电动车充电过程起火原因分析及技术防范措施[J]. 消防科学与技术， 2012， 31（12）.

[3] 施化龙. 电动自行车火灾调查研究[J]. 消防技术与产品信息， 2015（6）：37-39.

[4] 李云浩， 金德洙. 电动自行车蓄电池火灾原因研究及防范[J]. 消防技术与产品信息， 2013（12）：14-16.