NEW ENERGY AUTOMOBILE | 新能源汽车
张卫华 魏飞雄 梁栋
中检西部检测有限公司 陕西省西安市 710000
摘 要： 根据各大新闻媒体的报道中可以得知，近些年电动车失火的新闻不断，究其主要原因是因为电动车常用的铅酸蓄电池在充电过程中有一定概率会引起火灾。本文将在接下来的文章中从铅蓄电池的工作原理角度出发，分析铅酸蓄电池最易发生火灾的诱因和环境，从根本上分析铅蓄电池发生火灾的各种原因和火灾机理，并提出相应的防范铅酸蓄电池起火的科学方法和措施。
关键词：电动车 铅酸蓄电池 起火机理 短路
现阶段，我国市场上大多数电动车使用的都是铅酸蓄电池，因为铅酸蓄电池较之其它种类电池来说具有低成本、可靠性高、原材料价格便宜等优势。虽然铅酸蓄电池具有很多优点，但是近些年因为铅酸蓄电池失火导致电动车着火的案例逐年增长，并在个别事故中造成人员伤亡和巨大的经济损失。据官方统计，铅酸蓄电池发生火灾的现象80%都发生在电池充电的过程中，所以为了更好的防范火灾，本文将对电动车充电过程中的失火现象进行分析。
1 铅酸蓄电池充电过程起火机理
1.1 铅酸蓄电池热失控引发火灾
众所周知，铅酸蓄电池在充电和放电过程中都会产生热量，而温度的升高会使铅酸蓄电池中的电阻增大，如此便会导致整体的热量上升，蓄电池在恒压充电时电流和电池温度发生一种积累性的增强作用并逐步损坏。充电过程中的铅酸蓄电池中发生的氧化还原反应会放出化学热量，同时电池发热会导致铅酸蓄电池在充电过程中出现热量集聚的现象出现，如果此时铅酸蓄电池的散热系统没有及时排出热量，此时便会出现恶性循环，
最终导致热失控。铅酸蓄电池的热失控容易
导致电池槽体软化，电池整体结构产生破坏，
导致火灾的发生。由于铅酸蓄电池的结构和
材料，导致铅蓄电池由于热失控产生的火灾
的案例较少。
1.2 铅酸蓄电池内部短路起火
要想分析铅蓄电池的失火原因，首先我
们要了解铅酸蓄电池的内部结构，电瓶车的
铅酸蓄电池常常由4到8个12V的单个电池
构成，在铅酸蓄电池的内部电池由具有正负
极板、化学电解液、隔板、电极和外部结构
组成。而铅酸蓄电池由于其构造会出现多种
原因的电池短路现象，铅酸蓄电池的短路会
导致电池的热量急速上升，从而发生蓄电池
失火甚至爆炸的现象。铅酸蓄电池短路的原
因有以下几个：第一，隔板由于老化或者材
质问题导致活性物质穿过，从而导致电池的
正负极产生虚接触甚至直接接触，导致电池
产生短路；第二，隔板位置由于物理原因产
生移位导致了电池正负极板相连；第三，极
板上的活性物质在使用过程中脱落，在电池
底部形成导电层，由于导电层的不断扩大，
从而导致了电池短路；第四，蓄电池密封不
严导致短路；第五，焊接集或者在装配时，
由于人为原因导致在正负极板中残存着“铅
流”，导致充电过程中产生短路。
1.3 过充电导致析氢爆炸
铅酸蓄电池以一定浓度的硫酸溶液作为
氧化还原反应的直接参与物，这使得蓄电池
在热力学理论和化学理论层面都是不稳定的，
并且铅酸蓄电池的单个单元电池的电压是
12V，这大大超出了水的分解电压，所以此时
铅酸蓄电池在充电过程中无法避免的会产生
氢气，并产生热量导致水溶液受热汽化，从
而会导致电池失水。在充电的过程中如果铅
酸蓄电池中的氢气不断累积，会导致蓄电池
中的氢气浓度达到爆炸浓度界限(氢气浓度占
整体气体浓度的4%到74%)，此时如果铅蓄
电池中的温度过高或者出现电弧，便有可能
导致铅酸蓄电池发生爆炸。当铅酸蓄电池在
以下几种情况下会导致蓄电池发生爆炸的几
率上升：第一，过充电；第二，铅酸蓄电池
内部极柱和穿壁焊等出现虚焊点；第三，充
电时的电流输出过大；第四，当充电过程中，
出现排气孔堵塞的现象发生时，也会导致铅
Study on Fire Mechanism of Electric Vehicle Charging Process with Lead Acid Battery
Zhang Weihua，Wei Feixiong，Liang Dong
Abstract： A ccording to the major news media reports, it can be learned that in recent years, electric vehicle misfire news are plenty, and the main reason is that the lead acid battery commonly used in electric vehicles has a certain probability of causing a fire in the charging process. In the following articles, this paper will start from the working principle of lead acid battery, analyze the cause and envir
onment of lead acid battery fire, and the various causes and fire mechanism of lead acid battery fire, and put forward the corresponding scientific methods and measures to prevent lead acid battery fire.
Key words： e lectric vehicle, lead-acid battery, fire mechanism, short circuit
AUTO TIME 123
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酸蓄电池内积蓄氢气，从而导致危险情况的发生。
1.4 充电器电路老化、磨损导致短路
在日常生活中，充电器老化的现象随处可见，小到手机充电器，大到一些线路，在使用者没有妥善保管和正确使用的情况下都会出现较为严重的老化和磨损。而电瓶车的使用者常常会把充电器放在车内随车携带，在电瓶车中颠簸的环境汇总常常会导致老化和磨损。而由于充电器老化和磨损导致短路的情况包括以下三种：充电器在保管和使用活动中，由于老化和物理原因导致绝缘层损伤，从而导致电源线产生短路；在使用过程中，由于连接方式或物理原因导致线路受到外力影响，导致蓄电池内的单个蓄电池之间的线路产生短路；充电器插座处由于人为原因或者产品质量原因产生短路。电动车充电器其他较易损坏的元器件包括输出整流部分的整流二极管、保护二极管、滤波电容、限流电阻等。如果元器件被击穿
导致短路，蓄电池就会通过输出线路向充电器放电，此时蓄电池持续释放的短路大电流会导致充电器与蓄电池之间的线路起火。目前市场上的绝大多数充电器没有在输出端安装速断保险管，一旦充电器该部分元器件故障，极易导致输出电路短路。输出电路短路后最先起火的地方一般是蓄电池的两个端子位置，因为电动车行驶过程造成输出电缆与蓄电池端子链接处松动导致接触电阻过大，短路的大电流导致该处位置往往先起火，继而击穿连接线绝缘皮起火。
1.5 充电器内部故障导致充电回路短路
电动车充电器内部故障也会导致充电回路产生短路等问题，从而导致火灾的发生。电动车的充电回路通常由各种连接线、电源线、输出线、插座、插头、电气线路和电子元件组成。而充电器的内部也是由整滤波电路、高压开关、电压转换和几个控制器组成。为了能够将日常用电的220V转化为可用直流电压，我们需要运用整滤波电路，然后再通过电压转换和高压开关转化成正常的低压直流电路进行电动车的充电。如果这些充电器中的电子元件出现内部故障，便会很容易伤
害蓄电池，从而导致短路和失火事件的发生。
1.6 充电器内部元器件起火分析
电瓶车的使用者常常会把充电器放在车
上随时携带使用，这从而会导致充电器内部
元件在受到颠簸和撞击时会出现故障和破损，
甚至因为一些质量问题导致充电器的内部元
件在小的颠簸中就受到损坏，从而出现充电
器短路导致火灾发生的现象。以充电器中一
个重要元件二极管为例：二极管主要控制电
流的单向移动，如果此时二极管由于破损或
者质量问题电子击穿了二极管，导致了二极
管的短路，如果充电器中没有保险丝等保护
措施，就会出现以下两种情况：二极管输入
端短路的情况下会出现大电流点燃电子元件
和导线绝缘材料的现象发生；在输出端的二
极管发生短路时，会出现正常向电池移动的
电流重新回到充电器，从而导致产生大量的
短路电流，从而导致火灾的发生。
2 电动自行车电池火灾有以下特点：
2.1 夜间充电过程火灾多发
根据对于各地消防案件的调查发现，电
瓶车发生火灾的高发时间段在凌晨时分，这
时发生的火灾往往发现的时间较晚，造成的
人员伤亡和经济损失较大。在白天阶段，大
部分电瓶车使用者会使用电动车作为交通工
具，所以电动车充电的车辆比较少，且电动
车的停放比较分散，在电动车失火时会被及
时发现，且不会蔓延到其它很多电动车上引
起集体反应。而在晚上充电时，电动车摆放
比较密集，很多电动车会进行十二个小时不
间断的充电，如此更容易导致火灾的发生，
甚至有些居民为了省钱，在外面私拉电线，
导致了火灾发生的可能性大大增加。
2.2 起火地点一般为建筑首层
从起火地点的调研来看，大部分火灾发
生的地点在建筑的第一层，或者是靠近建筑
物的停车棚内，由于车辆摆放密集，往往一
辆车着火，会导致集体反应，导致多辆电瓶
车起火甚至爆炸，且建筑的耐火等级层次不
齐，严重影响到火灾发生后人员逃离问题，
对人员生命安全产生严重威胁。
2.3 火灾荷载大
众所周知，铅蓄电池燃烧时会产生大量
的有毒气体，且大量电动车为了美观和硬度，
使用的是高分子材料，这导致了电瓶车失火
时会产生大量的浓烟和有毒气体。在结合以
上两个现象，会导致在夜晚发生火灾时，对
人们生命财产安全产生了严重的威胁。
3 结语
综上所述，本文从铅酸蓄电池的工作原
理出发，从电瓶车使用的铅酸蓄电池的着火
原因进行分析，和对火灾发生的特点进行分
析，为电瓶车防范火灾做出提醒和防范的理
论支持。
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