電動自行車集中充電設(shè)施標準的安全項目評估

朱應(yīng)陳 李小利 劉亞云

摘 要：本文介紹了電動自行車集中充電設(shè)施的產(chǎn)品分類和標準現(xiàn)狀，分析了相關(guān)起火事故的風險因素，并基于充電安全風險點，指出團體標準先進性的不足以及現(xiàn)行國標與行標中“同品異標”的矛盾。據(jù)此，提出了若干問題和建議措施，包括建議對標提升的充電安全項目，修訂交叉重復(fù)行業(yè)標準的必要性，建立強制性國家標準的必要性，以及強化標準執(zhí)行后的風險監(jiān)測與研判等。為提升電動自行車集中充電設(shè)施的質(zhì)量安全，推動相關(guān)標準的制修訂，提升產(chǎn)業(yè)綜合治理水平和高質(zhì)量監(jiān)管帶來參考和啟示。

關(guān)鍵詞：電動自行車，集中充電設(shè)施，充電樁，充電柜，換電柜，標準評估，充電安全

DOI編碼：10.3969/j.issn.1002-5944.2024.07.037

0 引 言

近年電動車起火事故頻發(fā)。據(jù)國家消防救援局通報，2022年前10個月，電動助力車及居住場所內(nèi)蓄電池故障等火災(zāi)共發(fā)生1.8萬起，比2021年同期上升25.7%，呈連年攀升趨勢[1]。國務(wù)院安全生產(chǎn)委員會辦公室于2022年8月印發(fā)《加強電動自行車全鏈條安全監(jiān)管重點工作任務(wù)及分工方案》，要求加快鋰電池和充電器等關(guān)鍵核心部件強制性國家標準的制定，推動完善電動自行車充電設(shè)施[2]。目前，電動自行車用充電器國家強制標準出臺，蓄電池國家強制標準已立項在研，作為公共充電重要一環(huán)的集中充電設(shè)施也正大步邁入百姓生活。據(jù)“全國標準信息公共服務(wù)平臺”顯示，電動自行車集中充電設(shè)施的多項推薦性國家標準、行業(yè)標準和團體標準均已發(fā)布，相關(guān)標準的出臺將為公共場所的充電安全進一步筑牢安全防線?；诔潆姲踩L險點，對多項團體標準的技術(shù)指標，以及現(xiàn)行國行標之間重復(fù)交叉的技術(shù)指標進行了先進性分析。

1 產(chǎn)品和標準概況

1.1 產(chǎn)品分類

根據(jù)最新國家標準和行業(yè)標準的適用范圍及其術(shù)語定義，將集中充電設(shè)施分為以下四類：

（1）直流充電控制器（直流充電樁）：具有直流輸出電源通斷控制、充電安全控制、計量計費功能于一體的直流供電裝置，該裝置可直接為電動自行車用電池提供相匹配的直流充電電源[3]。

（2）交流充電樁：由交流充電控制器和配電線路及插座組成，可為多輛電動自行車或蓄電池組同時進行充電提供220 V交流電源并進行管理的設(shè)施[4]。

（3）換電柜：采用柜體結(jié)構(gòu)，將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，具有為多個電動自行車用鋰離子蓄電池組進行充電，能實現(xiàn)蓄電池組租賃和交換的設(shè)備[4]。

（4）充電柜：采用柜體結(jié)構(gòu)，通過充電控制器，提供多路220 V交流電，為多個電動自行車用蓄電池組進行充電的設(shè)備[4]。

1.2 現(xiàn)行標準

根據(jù)全國標準信息公共服務(wù)平臺信息，近年國內(nèi)電動自行車集中充電設(shè)施主要產(chǎn)品標準見表1。

2 起火事故分析

2022年電動自行車集中充電起火事故多發(fā)，各類設(shè)施均有涉及，如：2022年5月14日夜21時深圳南山區(qū)西麗街道的電動車智能充電柜起火[5]；2022年7月5日晨2時上海金山區(qū)電動自行車電池換電柜起火[6]；2022年7月7日晨6時三亞市吉陽區(qū)臨春河路的充電樁處起火[7]等。集中充電設(shè)施雖極大改善了電動自行車充電環(huán)境，減少了人員傷亡事故，但起火、煙霧、爆炸等安全事故仍時有發(fā)生，威脅著人身及財產(chǎn)安全。為提高相關(guān)標準的安全管控要求，宜作進一步的風險因素分析，主要問題如下：

（1）接入劣質(zhì)（異常）的充電器及電池。與交流充電設(shè)施連接的多為用戶自用的充電器及電池，劣質(zhì)充電器及電池缺少過充保護功能。充電設(shè)施無法自動識別并斷開非匹配或工況異常的電池及充電器，不利于熱失控和起火的防控。

（2）溫感控制功能缺失。充（換）電柜電池倉散熱條件差，高溫環(huán)境（如夏季）或夜間無人值守，設(shè)施無溫度感應(yīng)功能（或失效），持續(xù)過充有損電池壽命，同時加劇了電池熱失控的風險。

（3）電氣保護功能不足。設(shè)施不具備欠壓、短路、過電流、漏電等電氣保護功能，存在電擊和電氣火災(zāi)的風險。設(shè)施外殼防護等級低，不能滿足標準要求的防塵、防水、防潮、防鹽霧、防銹蝕等級，加劇老化和失效。部分樁體、柜體等可導(dǎo)電部位未做有效接地，存在引發(fā)電擊、觸電等事故的風險。

（4）防火隔熱及消防功能缺失。充（換）電柜的電池倉之間沒有效防火隔熱功能，存在單倉電池火災(zāi)威脅其他倉電池安全的風險。電線電纜等非金屬材料未采用防火阻燃類型，存在火災(zāi)風險。充電場所未設(shè)置消防器材及防火隔離，不利于控制火災(zāi)風險。

（5）安裝不規(guī)范。配電線路敷設(shè)不規(guī)范，導(dǎo)線及電氣設(shè)備無保護，違規(guī)“飛線”充電，存在火災(zāi)風險。充（換）電柜配備導(dǎo)線和電氣設(shè)備不滿足荷載要求，存在電氣安全和電氣火災(zāi)風險。柜體多緊帖墻壁放置，散熱條件差，存在火災(zāi)風險。

（6）預(yù)防和監(jiān)測功能缺失。設(shè)施缺少視頻監(jiān)控，充電參數(shù)缺少遠程監(jiān)控，未建立智能聯(lián)網(wǎng)監(jiān)管系統(tǒng)，無法對充電現(xiàn)場和過程實時監(jiān)測和告警，不利于事故的及時預(yù)防和充分追溯。

3 標準對標分析

3.1 直流充電樁

針對直流樁可能存在的充電安全風險，選取超溫保護、過充保護、防火阻燃、電池適應(yīng)性、輸出短路保護、輸出極性切換、防觸電保護、防護等級等關(guān)鍵項目（見表2），對標分析可以看出：

（1）部分團標缺少電池適應(yīng)性、輸出極性切換（或反接防護）、防火阻燃等充電安全項目。缺少電池適應(yīng)性的控制，可能存在對不匹配電池（如不同類型、電壓等）充電的風險；缺少輸出極性切換（或反接防護），對電池反向充電無法識別和控制；缺少防火阻燃項目，未明確規(guī)定非金屬材料的指標要求。相關(guān)項目的缺失，輕則減損電池使用壽命，重則引發(fā)熱電池失控和起火。

（2）部分團標項目的指標低于行業(yè)標準，如超溫保護中的溫升指標超過行標規(guī)定范圍（金屬表面30 K、非金屬表面40 K），斷電保護溫度設(shè)置高于行標規(guī)定（65℃）；過充保護后的充滿延時關(guān)斷時間長于行標規(guī)定（1 h限值）。

（3）各團標的室外防水等級較優(yōu)，甚至達到防噴水（IP55），高于行業(yè)標準規(guī)定的防淋水要求（IP53）。

3.2 交流充電樁

針對交流樁可能存在的充電安全風險，選取防火阻燃、輸出短路保護、充滿斷電、空載保護、室外防護、超溫保護等關(guān)鍵項目（見表3），對標分析可以看出：

（1）2023版團標關(guān)鍵充電安全項目較為齊全，與國標項目指標基本保持一致。2022版團標項目缺少空載保護，若空載輸出危險電壓則會有觸電的風險；缺少超溫保護，當充電溫度過高時無法及時切斷輸出；未規(guī)定主回路線纜的燃燒要求，不利于主回路線纜的阻燃防火。

（2）相較國標GB/T 42236.1—2022，行標JB/T 14055—2022和NB/T 10690—2021項目存在一定不足，包括行標均未規(guī)定主回路線纜的燃燒要求；行標JB/T 14055—2022室外防護未至防濺水等級（IP54），最長充電強制斷電時間（12 h）超過國標規(guī)定（8 h）。

（3）相較多數(shù)交流樁標準，國標GB/T 42236.1—2022未規(guī)定超溫保護項目，對于異常工作溫度的識別和控制還存在一定不足。

3.3 充（換）電柜

針對換電柜可能存在的充電安全風險，選取充滿斷電、輸出短路保護、空載輸出危險電壓、室外防護、聯(lián)網(wǎng)通信、溫度控制功能、輸出反接保護、防火阻燃、消防要求、充電截止電壓等關(guān)鍵項目，對標分析見表4。

充電柜的充電安全風險基本參照前述換電柜，但部分項目不適用（如充滿斷電、輸出反接保護、充電截止電壓等）。充電柜基本為220 V交流輸出，當連接用戶的充電器充電時，難以識別電池的過充、反接，以及與非國標車電池（48 V以上）的接駁狀態(tài)，不能控制由于適配不當帶來的安全風險。

通過以上對標分析可以看出：

（1）部分團標未規(guī)定換電柜輸出反接保護，對電池反向充電無法識別和控制；室外防護較弱，未達到防塵等級（IP54）；未規(guī)定主回路線纜的燃燒要求，不利于主回路線纜的阻燃防火；消防要求較低，單倉電池熱失控時對其他倉防護要求不足。

（2）行標NB/ T 10690—2021相較國標GB/ T42236.1—2022缺少多個安全項目。缺少對空載輸出危險電壓的控制，在誤觸輸出端時有觸電風險；缺少溫度控制功能，當柜內(nèi)工作溫度超限時未有相應(yīng)散熱或加熱措施；缺少防火阻燃項目，非金屬材料和線纜不能有效阻止起火發(fā)生和蔓延。此外，換電柜缺少對輸出端連接異常的控制，當輸出端反接、錯接和接觸不良時存在設(shè)施損壞、發(fā)熱和起火的風險；換電柜缺少連接非國標車電池（48 V以上）的控制，存在用戶使用超標電池或混用不同電壓等級電池的風險。

（3）國標GB/T 42236.1—2022的充（換）電柜項目，鑒于多倉同時充電的工況，宜進一步強化倉間防火隔熱、單倉煙感功能等要求，降低單倉電池熱失控而殃及其他倉的連鎖風險。

4 問題與建議

（1）充電設(shè)施團標先進性不足，宜對標提升關(guān)鍵安全項。直流充電樁團標對標JB/ T 14055—2022，宜提升防火阻燃、電池適應(yīng)性、輸出極性切換（或反接防護）、超溫保護、過充保護等項目。交流充電樁團標對標GB/T 42236.1—2022，宜提升空載保護、防火阻燃等項目。換電柜團標對標GB/ T42236.1—2022，宜提升輸出反接保護、室外防護、防火阻燃、消防要求等項目。根據(jù)《中華人民共和國標準化法》，國家鼓勵社會團體、企業(yè)制定高于推薦性標準相關(guān)技術(shù)要求的團體標準、企業(yè)標準[8]。推薦性標準是政府推薦的基本要求，企業(yè)和社會團體要在市場競爭中占據(jù)優(yōu)勢，提升產(chǎn)品的安全性和自身與行業(yè)的競爭力，不能僅滿足于推薦性標準的基本要求，而應(yīng)積極制修訂高于推薦性國家標準的團體標準。以上兩項國標行標均于2023年正式實施，各團體標準宜錨定新標準的充電安全項目開展制修訂工作。

（2）同產(chǎn)品國標行標有差異，建議加快行標復(fù)審和修訂。交流充電樁同時執(zhí)行國標GB / T42236.1—2022、行標JB/ T 14055—2022和NB/ T10690—2021，兩個行標在防火阻燃、充滿斷電、室外防護等項目上均存在指標較低的情況。充（換）電柜同時執(zhí)行國標GB/T 42236.1—2022和行標NB/T 10690—2021，行標缺少多個充電安全項目的管控要求，包括空載輸出危險電壓、溫度控制功能、輸出反接保護、防火阻燃、充電截止電壓等。根據(jù)《行業(yè)標準管理辦法》，行業(yè)標準不得與有關(guān)國家標準相抵觸，有關(guān)行業(yè)標準之間應(yīng)保持協(xié)調(diào)、統(tǒng)一，不得重復(fù)[9]。由于上述行標先于國標發(fā)布和實施，建議加快推進行業(yè)標準的復(fù)審和修訂工作。

（3）“同品異標”執(zhí)行有漏洞，建議統(tǒng)一要求推動強標制定。集中充電設(shè)施多個標準同時推薦執(zhí)行，關(guān)鍵項目和指標規(guī)定不一，標準執(zhí)行缺乏強制性，不利于電動自行車充電安全管控和行業(yè)的健康發(fā)展。針對集中充電起火依然頻發(fā)的現(xiàn)狀，進一步表明提升標準質(zhì)量的必要性和緊迫性?！吨腥A人民共和國標準化法》規(guī)定，“對保障人身健康和生命財產(chǎn)安全、國家安全、生態(tài)環(huán)境安全以及滿足經(jīng)濟社會管理基本需要的技術(shù)要求，應(yīng)當制定強制性國家標準”[8]。建議明確安全底線項目和指標，加快推進電動自行車集中充電設(shè)施強制性國家標準的制定，盡早在全國范圍內(nèi)形成統(tǒng)一、有效的技術(shù)規(guī)范和管理體系。

（4）對標先進標準研判風險，建議加強該領(lǐng)域質(zhì)量監(jiān)管。交流充電樁、充（換）電柜的國家標準GB/T 42236.1—2022，對充電安全項目規(guī)定更為具體，要求更為嚴格，其他標準均有一定的技術(shù)滯后。建議市場監(jiān)管部門以該標準為技術(shù)依據(jù)，利用監(jiān)督抽查或風險監(jiān)測手段，對在產(chǎn)或運營的集中充電設(shè)施進行質(zhì)量摸底，研判可能存在的安全風險，作為設(shè)施改良升級以及標準進一步制修訂的依據(jù)。

參考文獻

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作者簡介

朱應(yīng)陳，碩士，高級工程師，研究方向為輕型電動車質(zhì)量檢測與標準化等。

李小利，碩士，高級工程師，研究方向為輕型電動車質(zhì)量檢測與標準化等。

劉亞云，本科，工程師，研究方向為輕型電動車質(zhì)量檢測與管理。

（責任編輯：張瑞洋）