電動自行車火災機理及防控建議

郭春裕 李偉權

摘要：屢見不鮮的電動自行車起火事故引發(fā)了消費者的廣泛關注和擔憂，極大地影響公共安全。此文通過大量收集電動自行車起火事故信息，先對表層事故原因進行統(tǒng)計分類，并集中分析幾起典型事故案例，深入分析起火事故真因，為電動自行車的設計、開發(fā)、使用和管理提供建議。

關鍵詞：電動自行車；火災分析；數(shù)字化；防控建議。

0? ? 引言

近年來，我國電動自行車行業(yè)迅速發(fā)展。2021年，全國電動自行車產(chǎn)量約4 551.1萬輛，保有量約3.25億輛。2019年4月15日，GB 17761—2018《電動自行車安全技術規(guī)范》正式實施，電動自行車行業(yè)開始實行CCC認證管理制度。

電動自行車在使用過程中易發(fā)生因過充電、過放電、外部短路、振動沖擊等引起的自燃、自爆安全事故，同時該類安全事故呈現(xiàn)逐年增長態(tài)勢。據(jù)消防救援部門統(tǒng)計，2021年共接報因電動自行車及其電池故障引發(fā)的火災近1.8萬起，死亡人數(shù)達57人。從起火原因看，電氣故障和自燃是造成電動自行車火災的主要原因，分別占電動自行車火災總數(shù)的62.1%和23.5%；而過充電、電池故障、電氣線路短路是導致電動自行車電氣火災的主要原因。電動自行車生產(chǎn)使用安全已成為不容忽視的問題。

1? ? 電動自行車火災事故的特點

通過對表1中電動自行車火災事故典型案例分析，我們可以發(fā)現(xiàn)，電動自行車在充電、停放、行駛過程中都可能發(fā)生起火事故。

電動自行車火災事故的特點主要有：充電時起火多發(fā)，火災不易探測，鋰電池爆燃風險高，火災的毒煙氣產(chǎn)量大、毒性高。

電動自行車火災事故可能引發(fā)的危害主要有：

1）充電時起火多發(fā)：電動自行車長時間充電、夜間充電等火災頻發(fā)。

2）火災不易探測：電動自行車電池一般位于車體內部，當火災探測器能夠探測到電動自行車火災時，火災很有可能已發(fā)展到較為猛烈的階段。

3）鋰電池爆燃風險高：發(fā)生火災后，電動自行車電池與普通可燃物不同，其火源來自電池內部發(fā)生的化學反應，即使外部火災得到抑制，但內部電池在氧含量較低甚至無氧的環(huán)境中仍能夠發(fā)生火災。

4）毒煙氣產(chǎn)量大、毒性高：在火災中，動力電池一旦發(fā)生熱失控，電池或其安全閥將破裂并釋放有毒物質。隨著熱失控的逐漸發(fā)展，電池將產(chǎn)生更多的煙霧和有毒氣體。一些鋰電池內部的氟也可能形成氟氧化磷（POF3）。這些有毒氣體包括氟化氫（HF） 、氰化氫（HCN）和一氧化碳（CO）等。吸入一氧化碳會使人體出現(xiàn)頭暈、心悸、全身乏力等癥狀，重度中毒會使人體痙攣、昏迷甚至死亡。

2? ? 電動自行車起火的主要原因

通過火調分析和對電動自行車產(chǎn)品風險的技術研判，我們可總結出引起電動自行車起火的主要因素有：違規(guī)改裝、蓄電池安全、電氣安全等。

2.1? ? 違規(guī)改裝因素

為滿足消費者對行駛速度、續(xù)航里程等性能的需求，市場上存在大量違規(guī)改裝電動自行車的行為。違規(guī)行為主要包括：一是更換不匹配的蓄電池，如更換大功率蓄電池或將鋰電池和鉛酸電池互換，電源輸入端電線被擠壓在蓄電池下，經(jīng)過長期顛簸震動可能導致線路故障，從而引發(fā)火災；二是使用不匹配的充電器[1]，如使用低價、劣質的充電器，以及型號規(guī)格不匹配的充電器，甚至鋰電池使用鉛酸充電器，過度充電等；三是改裝大功率電機，導致蓄電池因長期大電流放電而引發(fā)電池溫度過高、壽命變短，甚至出現(xiàn)鼓包報廢、起火爆炸等情況。

2.2? ? 蓄電池安全因素

電動自行車常用蓄電池主要有鉛酸電池和鋰電池，其中電池熱失控往往是起火、燃爆的導火索。這種情況包括：一是鋰電池穩(wěn)定性相對較低，容易在過度充電、短路、重物沖擊、熱濫用和外殼阻燃等檢測項目出現(xiàn)熱失控等情況。二是鋰電池未及時報廢，長期使用的鋰電池內部材質老化，易因內部短路起火。三是鋰電池缺乏回收途徑。我國現(xiàn)行法律、法規(guī)對鉛酸電池回收有相應規(guī)定，但對鋰電池回收暫無明確規(guī)定，導致大量舊電池重新流入市場，廉價銷售，同時還有退役汽車動力鋰電池在電動自行車上梯次利用等問題。四是鉛酸蓄電池在充電過程中先釋放出氧氣，即將充足電時溢出的氫氣因通風不好，積聚在相對密閉的電池倉處，一遇電火花就會引起燃燒。

2.3? ? 電氣安全因素

電氣安全是電動自行車安全的重要指標，GB 17761—2018《電動自行車安全技術規(guī)范》中有相關的電氣安全要求，其有效性與電動自行車起火爆炸息息相關，但目前一些電動自行車產(chǎn)品仍存在電氣安全風險。其中包括：一是電器元件因質量或老化問題引起的電路電氣故障導致的火災，如選用質量差的電線、接插件及電氣部件采用非金屬材料。電動自行車電氣回路中主要的電氣部件有電池、保護裝置、控制器、電機、儀表和燈具等。二是導線布線不規(guī)范，致使導線容易受到擠壓或其絕緣材料易受損，造成線路短路、漏電等安全隱患。三是電動自行車進水。電動自行車在使用過程中遇雨淋或經(jīng)過積水較深的水潭后，內部控制器、電機、電池盒等部件會由于進水造成線路短路[2]。

3? ? 電動自行車火災事故防控建議

3.1 監(jiān)管部門應加大對違規(guī)改裝電動自行車的管理力度，開展專項整治或重點查處；加強電動自行車鋰電池產(chǎn)品的監(jiān)管，加大相關標準的宣貫力度，建立電芯生產(chǎn)企業(yè)和電池組裝企業(yè)的認證制度；大力宣傳《產(chǎn)品質量法》和各地電動自行車管理條例等法律法規(guī)，提高產(chǎn)品生產(chǎn)者、銷售者及維修者的質量安全意識。

3.2 提高整車及零部件質量，落實主體責任，對設計、制造、工藝等進行全方面考慮，嚴格把好質量關，使產(chǎn)品質量得到有效控制；從提高零部件質量入手，加強對問題較突出的零部件品質管控，重點關注涉及安全的電池、充電器、電機和控制器等零部件質量問題。

3.3 完善電池回收體系，綜合運用區(qū)塊鏈、射頻技術、溯源碼等手段，制定電動自行車電池產(chǎn)品回收處理的相關規(guī)定，推動建立規(guī)范化的回收處理機制，構建電動自行車電池產(chǎn)品全生命周期管理系統(tǒng)，有效避免廢舊電池重新流入市場違規(guī)利用[3]。

3.4 實施整車、電池通信協(xié)議，推動電動自行車和電池物聯(lián)感知技術的應用：在硬件上，要求電池包內部具備BMS（電池管理系統(tǒng)）、無線物聯(lián)模塊等硬件；在軟件上，對電池包內的無線物聯(lián)模塊和云端后臺之間要求統(tǒng)一通信協(xié)議，以便不同廠家生產(chǎn)的電池產(chǎn)品與電動自行車進行合規(guī)匹配綁定，并向管理平臺提供電池充、放電的異常運行數(shù)據(jù)，便于有效監(jiān)測電池的運行安全。

3.5 推廣共享換電，深化電動自行車智能化、數(shù)字化應用，加強電動自行車充換電、停放場所消防安全管理，布局“車電分離、以換代充”的模式，有效地進行物理隔離，避免電動自行車集中充停的火災事故發(fā)生。

3.6 在選購和安全使用方面，加大對消費者的宣傳引導，及時向社會發(fā)布風險預警；增強消費者的質量安全意識，避免因盲目購買價格低廉的電動自行車產(chǎn)品和零部件，以及違規(guī)改裝電動自行車造成的安全隱患。

4? ? 結束語

本文認為，建立健全電動自行車、共享充換電的建設運營管理規(guī)范和標準，推廣“車電分離”的共享換電模式；建立電動自行車、蓄電池通信協(xié)議的溯源機制，推進跨平臺安全預警信息交換共享機制，是有效遏制電動自行車消防安全事故的必由之路。

參考文獻

[1]周全，湯培勇，曹寅，俞毅敏.電動自行車用便攜式充電器的質量安全風險研究[J].日用電器，2015（4）：46—50+55.

[2]邱正，陳鑠.淺析電動自行車標準中的防火要求[J].中國自行車，2020（5）：62—65.

[3]郭春裕，盧騁，李偉權，王瑾，鄒建華.動力鋰離子電池退役后不宜在電動自行車上實施梯次利用[J].中國自行車，2022（1）：110—112.