低压电气火灾成因对防范电动自行车火灾的启示

史东和

摘要：为了進一步研究电动自行车火灾事故发生机理，提升安全防范的针对性，文章分析了低压电气系统发生火灾的原理，解构了电动自行车内低压电气线路的分类分布和火灾风险因素，从提升电气线路本体安全的角度，探讨了如何进一步加强电动自行车火灾防控工作，保障人民群众生命财产安全。

关键词：低压电气;电动自行车;火灾

众所周知，电动自行车是以轮毂电机、电机控制器、金属车架等部件为主要结构，以动力电池为行动能源，以多元化低压电气系统为控制手段。其以轻便快捷、价格便宜、绿色环保、通行性高、停车不设限等先天优势，在我国的城乡迅速普及，成为广大群众出行的主要代步工具。与此同时，电动自行车引发的火灾事故不断上升，亡人伤人风险与日俱增。防范电动自行车火灾是当前消防安全管理的重要内容之一。本文从电动自行车构成部分低压电气系统的致灾因素角度，粗略分析电动自行车消防安全风险源头，旨在启示电动自行车火灾防控方向。

1  低压电气火灾成因

从电力学的角度来看，低压电气线路形成火灾事故主要成因有四方面。

成因一：电路短路。在常用电气设备或电力传输网络中，不同电位的导电部分，直接用金属导线或小电阻设备连接在一起，造成短路回路电流突然剧增，从而致使导线瞬间产生高温、电弧甚至线路熔断，点燃绝缘层和故障点附近可燃物，继而引发火灾事故。在实际生产生活中，电路短路是引发电力故障和电气火灾事故的重要原因之一。

成因二：接触不良。导线与导线、导线与配电、用电设备之间连接时，因接触不良或接触电阻过大，在电气线路持续电流的作用下，致使导线接触处产生高温或电弧，同样可以引燃绝缘层或附近可燃物引发火灾事故。接触不良是线路火灾容易忽略并难以防止的一种。

成因三：线路漏电。低压电气线路的绝缘材料受外部因素影响或自然老化，绝缘性能下降甚至消失，电流从电流回路内泄漏出来，流到周边可接地物体上，形成漏电电流路径。在该路径上可能产生高温、电弧、电火花，从而引燃周围可燃物形成火灾事故。此类火灾难以预防，可发生于相线与中性线、相线与接地之间。它通常还易形成人员触电事故。

成因四：电路过载。通过电气线路的电流超过其安全载流量，导致电气线路产生高温，引燃绝缘层或周围可燃物形成火灾事故。线路过载是造成线路电气火灾的又一重要因素。过载不仅能直接引起火灾，而且过载会损坏线路绝缘材料，又往往是引起线路短路、接触不良、漏电等故障的先导因素，需重点加以防范。

2  电动自行车中低压电气构成

当前，国内普及的电动自行车电气系统由用电设备、电源设备和连接导线等部分组成，其主要构件有充电器、控制器、动力电池、控制电路、辅助电路。这些部件日常工作电压皆处于300V之下，属于典型的低压电气系统。此构成部件所在电路主要功能如下：

（1）充电器电路。充电器是电动自行车补充电力能源的第一道关卡，其产品质量好坏和充电模式优劣将直接影响电动自行车动力电池的寿命周期和使用安全。目前市场中，家庭用户所普遍使用的充电器原理是将交流220V电压经整流滤波电路转变为300V左右的电压，并通过高压开关和电压变换，产生充电时所需的低压直流电，再由充电控制电路控制后对电动自行车动力电池进行充电。其内部主要构成为高压开关电路、电压变换电路、整流滤波电路和恒压恒流充电控制电路等部分。充电器外壳通常为工程塑料，两端电流导线分别为三相交流绝缘线和直流绝缘线，其质量可能参差不齐。根据火灾情况不完全统计，充电器引发的火灾事故占有较大比例。

（2）动力电池系统。因历史存量原因，用户使用层面存在较大部分的铅酸蓄电池，此类电池因技术成熟、结构简单、单位能量密度不高，其安全系数也相对较高，火灾发生几率相应较低。但是随着电动自行车新国标的推进，对电动自行车整车质量进行了严格管控，致使厂商无一例外地全部选择质量轻、便于抽取充电的锂离子电池。因此目前市面上销售的电动自行车动力电池主要为48V以下的锂离子电池（不排除私自组装高容量电池的行为）。此类电池采用密闭封装、内部构造紧凑、单位能量密度高，由于组装工艺精度、使用寿命等因素影响，在长时间使用后电池内部易形成类似短路现象，造成锂电池内部热失控而产生爆燃，火灾风险、致灾风险非常高。

（3）电机控制电路。电动机控制电路主要分为控制器电路、调速转把电路、闸阀电路等部分，主要作用是根据用户使用需求实现改变电动机转速、控制逆充电等功能。其中控制器电路犹如电动自行车的大脑，用来控制电动车电机的启动、运行、进退、停止、转动速度，并对整车的其他电气系统进行有效保护控制。控制器内部电路有PWN发生器电路、电源管理电路、功率驱动电路、控制部件、信号采集单元与处理电路、过电流欠电压保护电路等组成。此处电源管理调度频繁、流向复杂、用电负荷较高，容易集聚高温。

（4）辅助电路。辅助电路包含信号系统，照明系统和仪表装置。信号系统由电喇叭及开关、转向灯及开关、制动灯及开关组成，照明系统由前后大灯、照明及变光开关、仪表灯等组成，仪表系统由车速里程表、电量表等组成。部分车型还集成了定位模块、usb充电模块、soc测量模块等电子附件。此类电路存在自行改装不规范的风险。

3  电动自行车火灾风险因素

从具体个案来看，电动自行车的火灾成因比较复杂，有的是人为因素，有的是客观因素。但从宏观角度来看，绝大部分电动自行车火灾原因归根结底都是由内部低压电气线路因短路、过载故障引发热失控和动力电池内部故障的热失控所引起。

（1）电气线路材质不合格。价格实惠是电动自行车主要优点之一，电动车用户对于价格因素较为敏感，于是部分厂家或商家在利润驱使下，擅自降低质量标准，选用绝缘层不过关、导线线径不合格的线材进行电机控制电路和辅助电路的组装;部分品牌的电动车在销售端组装过程中，安装人员敷设辅助电路时未按照标准对线路进行规范捆绑，部分电气线路金属接头质量不过关，防水防锈处理不合格，导致长时间使用后线路氧化电阻增大，易过负荷发热引起火灾。

（2）改装电气线路不合规。有的用户为了解除限速和车辆美容，违规对电动自行车电机控制电路、辅助电路等进行改装，以安装额外的灯具音响等电子设备，有的甚至更换轮毂电机、更换大容量动力电池。这些行为一方面增大用电负荷，另一方面忽视电力元器件的匹配和安全检测，导致整个电动自行车电力系统短路、过负荷等风险增大，继而增加了火灾风险因素。

（3）充电电路功能不全面。部分质量较低的电动自行车充电器没有过充、过流保护功能，动力电池充满电后不能转入涓流充电模式，导致动力电池极板腐蚀、隔膜击穿，引发电池漏液或内部短路爆燃。另外，充电电路内未安装短路和过载保护装置，长期使用后充电器内电容、变压线圈等元器件易形成短路故障发生火灾。

（4）外观组件材质不达标。目前，由于群众对电动自行车的舒适性和美观性的需求，电动自行车逐渐向着摩托车样式发展，在车身构成上大量使用塑料装饰外壳、泡沫式座垫、皮质座椅套、塑料灯具外壳、塑料尾箱等组件，这些组件均采用高分子材料制作，其燃烧性能好、燃烧速度快，有的虽然达到难燃标准，但在外焰作用下仍能燃烧。这些因素综合叠加，导致摩托型电动自行车在其低压电气系统产生电路短路、电路过载、电路漏电和电池爆燃故障后，极易引燃外观组件增加火灾风险几率。据不完全统计，此类电动自行车火灾占比可达90%以上。

4  电动自行车的火灾防范

通过以上分析，防范电动自行车火灾事故既要提高安全管理措施，还要从本质上改善车辆内在致灾因素入手。综合考虑低压电气线路防范短路、过载、漏电、接触不良等情况的措施，最有效的是严格选择电线电缆、合理规划线路敷设路径、稳定电气设备电压电流温度等参数，保持电气连接部位接触良好、使用熔断器等安全保护装置、优化绝缘材料性能，辅之以减少周边可燃物（即电动自行车易燃外壳）等方式。相应来讲，电动自行车防范火灾事故，可以从以下方面进行着手。

（1）优化安全技术规范。在车身制造上，优化整车结构研发，加大优质创新防火材料和超轻耐用金属材质的使用，使电动自行车能够兼顾美观、耐用的客户要求和轻量、安全的标准要求。在内部电气线路上，要科学布置线路走位，采用优质线缆材料和电气设备。在元件使用上，要加大各电气系统模块化整合设置，尽量减少分散的辅助电气线路的连接，从而降低导线连接点的安全风险。同时，相关部门可研究制定相应的指导意见，鼓励电动自行车生产企业主动提升安全技术规范，采用成熟优质稳定的动力电池，从本质上降低电动自行车发生火灾风险因素，提升电动自行车防控火灾的能力。

（2）严把安全质量关口。在生产环节，电动车产业集聚地区要严格核查电动自行车生产企业的生产资质，要督促电动车生产企业严格按照《电动自行车安全技术规范》（GB 17761-2018）合法生产合规产品。在销售环节，各地要按照相应出台非机动车安全管理条例，建立市场监管、安监、公安等联合执法机制，加大销售、组装等。在使用环节，公安、交管等部门要加大群众电动自行车日常使用的监督管理，查处违规改装电气线路、超规配置电池等行为。在维修环节，要严格把控电动自行车修理维护质量，规范维修网点的零配件质量和安装规范，确保维修后的整车电气线路性能合规。

（3）规范充电场所建设。从用户使用场景来看，要参考《电动自行车集中停放充电场所建设消防安全参考技术要点》，规范电动自行车集中停放充电装置建设，持续开展高质量的充电设施建设，力争实现有条件的住宅小区及人员密集场所电动自行车充电设施建设全覆盖，从而解决电动自行车或锂电池进门入户充电行为，最大限度减少电动自行车火灾形成时造成的人员伤亡风险。对于新建小区，将电动自行车棚和充电桩规划纳入新小区的建设设计中，实现电动自行车的停放和充电至少达到1：1的条件。对于老旧社区，协同住房城乡建设管理部门做好电动自行车集中停放场所后续增设工作。同时，辅助建设电梯智能阻车系统、电动自行车充电棚安防设备，主动接入政府一网统管系统，积极提升电动自行车安全使用的监管成效。

（4）安全用車用电宣传。对人民群众开展经常性的宣传教育，提示电动自行车的安全隐患、正确使用方法包括充电停放、保养维护等，引导群众安全合法使用电动自行车。严格依法查处违规停放、充电等行为，依法追究相应责任。定期组织电动车火灾警示教育，加强对群众电动车火灾处置和逃生知识的宣传，提升群众安全防范意识，扭转电动自行车火灾防范被动应付的局面。

参考文献：

[1]李默.低压线路常见电气火灾原因分析认定及预防措施研究[J].科技风，2016（19）：1.

[2]李智超，刘建伟.住宅小区电动自行车消防安全的探讨[J].消防界（电子版），2018，4（24）：2.

The enlightenment of the causes of low-voltage electrical fire on preventing electric bicycle fires

Shi Donghe

（Yangpu District Fire and Rescue Brigade of Shanghai）

Abstract：In order to further study the mechanism of electric bicycle fire accidents and improve the pertinence of safety precautions， the paper analyzes the principle of low-voltage electrical system fires， deconstructs the classification and distribution of low-voltage electrical circuits in electric bicycles and fire risk factors. From the perspective of improving the safety of the electrical circuits， the paper discusses how to further strengthen the fire prevention and control of electric bicycles to ensure the safety of people's lives and property.

Keywords：low-voltage electrical; electric bicycle; fire