随着电动自行车市场的日渐繁荣,我国电动自行车保有量逐渐扩大,电动自行车本身的结构特点决定了它存在一定的火灾危险性,由电动自行车引发的火灾激增。因此,分析其火灾危险性对研究此类火灾的规律和特点有着重要作用。
一、电动自行车的结构特点
电动自行车集合了电子、电动机、自动控制、电化学、机械、车辆等许多学科领域技术,具有明显的技交叉渗透特点。电动自行车的整车电路分为基本电路和附属电路。附属电路是对基本电路功能的补充和完善,可以提高电动自行车的使用性能。基本电路是电动助力来源,完成电动自行车电力驱动功能。其中蓄电池是电动自行车的动力来源,是能源载体,输出能量用于驱动电动机。电动机将蓄电池的化学能转换成机械能,驱动车轮转动。控制器在蓄电池和电动机之间,控制蓄电池输出电流、电压,即调整蓄电池输出到电动机的能量,进而达到控制电动机转速即车速的目的。充电器是给蓄电池充电的电器,它将交流电转换成直流电并控制其电流和电压充入蓄电池储存起来。主要电气线路示意图如图所示。 电动自行车电气配合关系图
二、电动自行车自身火灾危险性
电动自行车的火灾危险性主要存在其电气控制部分。主要体现在以下几点。
1、蓄电池存在的火灾危险性。目前大多数电动自行车使用阀控式铅酸蓄电池作动力源,电动自行车使用的蓄电池组一般为3只(36 V)或4只(48 V)12 V- 10 Ah 蓄电池串联在一起。在其充电放电的过程中,如果由于短路、过负荷、接触不良等原因造成电路电流过大就会引起火灾。蓄电池的隔板出现磨损,酸液腐蚀等会使电池内部发生短路,引发大电流通过电池和电路引燃电池盒、导线等可燃材料;蓄电池插接头可能因长期骑行的震动而出现松动,若接触不牢,可能会发生导电不良,使其线路接触部位发热,线路损耗大,输出电压
偏低,影响电机功率。
2、电器器件相互不匹配。控制器、充电器、电机、短路保护装置之间技术指标应相互匹配, 否则就会因为部分电气线路无法承载大电流而引发火灾。
3、电气安全保护装置不能发挥作用。市场上,存在部分电动自行车在生产过程中不安装短路保护装置,有的安装了短路保护装置,但未接入到线路中或在维修过程中被擅自拆卸,导致大部分电动车不具备短路保护功能。同时,据市场调查显示,存在相当一部分电动自行车欠压过流保护技术指标不合格的现象。
4、产品质量问题带来的火灾隐患。市场上存在电动自行车及其配件质量不合格的现象。很多不合格的充电器,在充电电池充满后,由于不具备智能充电功能,不能进入浮充阶段,而继续对蓄电池进行大电流充电,导致蓄电池发热,容易引起线路起火或蓄电池爆炸。
5、生产装配线路布置不规范。市场上的车辆存在未按要求选用合适线径线路,线路接插件不具备防水、防潮等功能,并且不设置保护装置,加之不合理的装配工艺,致使主电源线长期处于损伤状态,一旦有高电压或大电流通过,极易与其他配件产生打火、发热,引发火灾。
6、车体可燃物较多。电动自行车生产执行的是《电动自行车安全技术规范》(GB17761-2018),该标准未对电动自行车防火性能提出要求。据市场统计,约占电动自行车总数90%的豪华型电动自行车,其车把、仪表、座垫、尾箱、电池盒、仪表盘、灯罩等零部件大多采用非金属材料,阻燃性能较差,具有潜在的火灾危险性。
三、车辆老化产生的火灾危险性
1、电气线路使用中发生故障。电动自行车的基本电路和附属电路涉及到多个电器、设备和大量导线,当这些器件在使用过程中,车体相关器件会出现自然老化、磨损。加上车体内的电气线路用于传导装置及各控制装置,经常受到来自电动机、蓄电池传导的热量、振动以及行车时车体振动的影响,线路的绝缘层很容易损坏,绝缘层损坏后,很容易形成短路、漏电、接触不良等电气故障。
2、电动自行车长期使用过程中,会有水进入内部器件。一般合格的电动自行车对控制器、蓄电池、电机等都有防水措施,但仍有水汽会在日常使用中进入车辆的电气系统。此外,电动自行车在雨天尤其是大雨天骑电动自行车行驶时,更易把电动自行车损坏,因为电动自行车遇水容易使电机、线路接插件等潮湿而引起锈蚀,继而导致短路、漏电、接触不良
等电气故障。
3、蓄电池的老化引起火灾。目前,电动自行车常用的蓄电池,当载重75kg时,在平坦路面骑行,工作电流为4A,放电时间应大于3小时。随着蓄电池使用时间的延长,其容量衰退是不可避免的,当容量衰退到一个规定的值时,可以判定寿命终结,按照电动自行车专用电池标准,以定容量70%充放电循环次数来表示蓄电池的寿命,其合格底线为350次。超过使用期限的蓄电池,具有很大的火灾危险性。
三、人为因素引起的火灾危险
1、超载、爬坡、逆风行驶等造成电气线路内电流过大。电动自行车车都有规定的标准载重,在标准载重情况下行驶,电机和导线温升正常。但若长时间超载、爬坡、逆风行驶则会对电机和导线造成不良影响,造成电机绕组绝缘和导线绝缘损坏,从而引起过负荷、短路等故障。
2、使用不当。一是用户在不良天气和环境情况下使用,比如,在高温情况或者在雨雪天使用,都有可能造成电动自行车故障,二是是蓄电池充电不当。蓄电池充电不当引起火灾的
主要原因一是充电过程中散热条件不好或放在高温、高湿的环境中使用,造成热量聚集引起周围可燃物的燃烧;三是用户不能按说明充电,经常通宵充电,长时间充电或者在蓄电池没有放电完全的情况下充电,加速蓄电池的老化,内部结构的破坏,造成充电过程蓄电池、充电器过热,从而引起火灾,甚至出现爆炸。
3、维护保养不当带来火灾危险。由于用户平时不注重保养、检查,导致电动自行车的部分接口松动,正负极碰线,在较大电流的作用下打火就会导致火灾发生。另外,维修不专业,甚至用户自行修理也会造成很多安全隐患。部分用户在电动自行车出现故障以后自行修理,随意改动车的内部线路,可能造成车辆内部线路接错,易造成接触电阻过大,短路等严重后果。
4、电动自行车私自改装增加火灾危险。《电动自行车安全技术规范》(GB17761-2018)规定,电动自行车的车速最高限定在20km/h之内。电动自行车通过控制器控制车速,包括驱动控制电路、转子位置检测电路、测速调速电路、限流电路等,通过控制动力输出电流大小控制电动自行车速度,当速度达到限制速度时,限流电路控制电流无法继续增大,从而达到限速。电动自行车整车电路设计负荷与制动负荷均是按照限速设计的。不法商家为
了满足消费者希望速度更快的需求,增加销售量,往往私自对电动自行车进行改装,将里面一个限速线路拆除,使车辆可以达到更高的行驶速度。另外,为了满足一些消费者的需求,商家有时还会改装电器线路,增大电动自行车负重能力,满足运输重物需要,或者增加一些电器配置,破坏原线路,加装防盗器,提高防盗性能。原本按照国家标准生产的电动自行车,经过改装,已经不再属于合格产品,这些都给电动自行车使用增加了安全隐患。
5、假冒伪劣产品充斥电动自行车市场。电动自行车的普及也给制假贩假者提供了广阔的市场,电动自行车电池本身使用寿命就较短,各种各样的假冒伪劣及不合格电池、充电器等配件以其远低于原厂配件的价格受到了不少消费者的青睐。这些产品的使用大大增加了安全隐患。
6、充电时线路安装问题多。电动自行车充电电源线路线径不够,通电量小,容易造成电源线路超负荷引发火灾。在对电动自行车进行充电时,电气线路私拉乱接,选用线路截径过小,未安装短路保护装置等造成充电线路发热引起火灾。不少集中充电的车棚等场所,充电线路、插座乱接、乱放,也容易导致火灾。