消防管理视域下电动自行车起火原因分析及火灾调查方法
  摘要:随着市场上电动自行车数量的增加,电动自行车起火的数量也在增加。电动自行车着火的主要原因是电池充电器故障。因此,调查电动自行车电池和充电器着火的原因非常重要,这也可以为随后的火灾调查奠定一定的基础。本文着重分析电动自行车锂离子电池和充电器的着火原理,出可能引起火灾的原因和影响因素,并总结电动自行车电池和充电器的着火特性。
        关键词:电动自行车;锂离子蓄电池;蓄电池充电器;起火原因分析
        1锂离子蓄电池起火原因分析
        1.1锂离子蓄电池过充电起火分析
        通常情况下,在锂离子电池组的外部提供保护板,以防止锂离子电池组的过度充电和过度放电,并防止内部电池组由于短路电流和内部温度过高而引起的起火。劣质的保护板与电池之间的不一致会导致锂离子电池组在充电过程中过度充电。在以相同电流量充电1小时后,锂离子电池不会泄漏,爆炸或着火。但是,由于锂电池的性质,过度充电会对电池内部造成巨大损害,导致针形锂金属晶体穿透隔膜并造成微小的短路,从而导致锂电池本身自放电,甚至导致短路,会产生短路电流,电池温度急剧上升,并且电解质会分解并蒸发。在这种情况下,电池
温度过高,内部会产生大量气体,锂电池的外壳会破裂,空气会进入,锂电池被猛烈氧化,最终导致燃烧爆炸和起火。
        1.2锂离子蓄电池穿刺起火分析
        在这种情况下,从锂离子电池组中取出单节电池,在单节电池的中心插入3mm直径的钢钉。电池内部泄漏,点燃或爆炸超过30秒。当前,很少有电池组能够满足电动自行车用锂离子电池的要求,并且大多数锂离子电池通常不满足要求,而同时在形成穿刺之后内部金属氧化。物体与氧气接触,引起氧化反应,大量的热量使空气中的锂离子电池负极的石墨粉氧化,从而导致直接的火焰燃烧现象。
        在电动自行车的日常驾驶中,当发生交通事故时,支撑钢筋的框架变形或损坏。当钢筋的金属刺穿锂离子电池并且金属刺穿电池组时,电池的正负极会短路,并且电池会立即放电。该电流通过串联电路传输到电池组中的所有电池,从而产生大量热量。同时,穿刺将电解液暴露于空气中,锂发生氧化反应产生热量。根据以上分析,一个标准是锂离子电池在刺穿过程中不得燃烧或爆炸,但对于锂离子电池来说,如果由于交通事故而发生刺穿,将直接导致电池内部和电流的微小短路。大量的热量以及持续不断的热量积累,不可避免地导致电池组燃烧和爆炸,从而点燃周围的可燃物。
        1.3锂离子蓄电池短路原因分析
        锂离子电池由于故障或事故而短路后,会立即产生大电流,电池内部的温度急剧上升,电池内部的隔膜融化,反应恶化,最终导致电池泄漏。会引起燃烧甚至爆炸。在锂离子电池组中,在将电池单元短路之后,大电流流过串联电路并传导至电池组中的每个电池单元,从而导致整个电池组中的短路故障。通过分析锂离子电池的短路,锂离子电池组的短路会引起火灾。
        上述锂离子电池着火的原因有三个。此外,由于不良的电池支撑材料可能会导致电池的不正确安装或放置,高温下的充电,电池保护板的故障以及电池的大振动都是起火的主要原因。
        2充电器起火原因分析
        2.1充电器内部元器件起火分析
        在电动自行车的日常使用中,质量问题会导致充电器的内部组件短路。以充电器的内部二极管为例,质量问题会导致充电器中的二极管由于电流或电压而发生故障。如果发生故障,二极管将不会在一个方向上导通,从而导致二极管短路,并且在没有保险丝的情况下,输出和输入之间的短路将导致以下情况:当输入二极管短路时,大电流直接点燃输入电阻器,
电流通过电感器传导到输出,电线绝缘被点燃并着火。当充电器输出端的二极管短路时,通常在电池中充电的电流会流回充电器,形成“反向碰撞”并产生大的短路电流,因为电池本身就是一个充电和放电装置。由于燃油充电器和电线的内部电阻绝缘,会引起火灾。因此,无论是在输入端还是输出端,充电器内部二极管的短路都会引起充电器着火和电线隔离。
        2.2充电器风扇堵塞起火分析
        自行车的电池的充电时间通常很长。如果充电器无法及时散热,充电器中会积聚热量,内部电子元件过热并引起故障,产生故障电流并点燃充电线。当前,自行车的电池的充电时间几乎是晚上。如果充电器风扇被坚硬的材料,灰尘阻塞,则充电器温度在充电期间将继续升高。此外,充电环境相对封闭,周围有许多可燃物,因此很容易着火。实验表明,在20°C的环境中为36V铅酸电池组充电时,如果充电器的内部风扇被阻塞,充电器的内部温度在充电结束时可达到80°C。这种高温会降低充电线的绝缘性,引起短路并点燃周围的可燃物。
        3电动自行车蓄电池火灾特点
        3.1夜间充电过程火灾多发
        从点火时间的角度来看,夜间充电阶段经常发生火灾,电动自行车主要是方便人们白天行驶,整车在骑行过程中不会着火,若发现火灾,可以及时处理。在晚上,主要是时候给电
动自行车的电池充电。车主通常在休息和给电池充电之前将充电器连接到电池,并在第二天出门之前拔下电源插头。充电时间最长可达12小时。电池充满电后仍会充电,并且所有充电的电能都转换为热能,这会使电池内部温度不断升高,并有点燃周围电线绝缘体的危险。一些用户选择的充电器便宜且质量差,充电器内部通常没有限流保护,电池内部温度将继续升高,最终可能导致电池过热。
        3.2起火地点一般为建筑首层
        至于火灾的发生地点,火灾主要发生在电池充电位置,通常是在停车场,建筑物底楼或过道中。这些建筑物的耐火等级尚无明确标准,缺乏消防设备。如消防车辆无法有效防止初期火灾没有明确的停车距离标准,通常由场地和电源插座的数量决定。因此,夜间没有专人监督充电过程,缺乏统一管理。
        3.3火灾荷载大
        燃烧包装有剧毒,容易造成人员伤亡。在当前的电动自行车市场中,豪华电动自行车占75%以上。高端电动自行车的外包装,内电池壳和马达壳均由聚合物材料制成,燃烧时会产生CO和HCL。晚上经常发生大量有毒气体和火灾,严重威胁人们的生命。
        4电动自行车火灾的调查方法
        发生火灾后,有必要遵循科学研究方法和调查思路来确定起火原因。火灾现场是火灾信息的发送者,具有火灾蔓延和进展的证据,并且是快速正确识别火灾原因并保护火灾现场的重要链接。大多数电动自行车着火发生在室内,楼梯间,电梯间以及疏散走廊中,因此这些地方往往很拥挤且特别。大楼底层的楼梯和走廊是人们每天穿越的唯一途径。
        结束语
        在本文中,对电动自行车锂离子电池和充电器着火过程进行了系统的理论分析,但是电动自行车电池着火是一个非常复杂的过程,需要广泛的技能和知识,有许多问题需要详细调查。
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