文章来源：深圳市安和威－张玥灏、中国电力企业联合会-刘永东

前言

据应急管理部消防救援局公布2021年全国消防接处警与火灾情况，全年新能源汽车火灾共发生3000余起，随着保有量的迅速增长，自燃、起火事故频发，引起了大家对新能源汽车在安全方面的关注。中国电动汽车产业飞速发展，多起发生在场站的电动汽车着火的安全事故，引起了社会的广泛关注和消费者的担忧，对国家消防应急管理和新能源汽车产业发展带来了严峻挑战。

摘要：新能源汽车充电安全问题，公共充电场站的充电终端应采用大功率充电，减少终端数量，多点布置方式，充电模式应采取快充快补方式，避免建设大型特别是超大型的集中式充电站。大规模集中建设充电桩还是要慎重考虑，毕竟安全问题只有1次和0次。充电站场出的事故不仅是消费者生命财产的安全问题，更是社会公共安全问题。

一． 新能源汽车电池安全事故问题

安全是行业发展的基础和前提，随着新能源汽车的繁荣，安全事故已经成为阻碍新能源汽车的发展和普及。新能源汽车安全事故到底是什么原因造成的？众所周知，新能源汽车与传统汽车最大的区别在于动力系统的革新（动力电池），而传统汽车各模块相对成熟可靠，那么动力电池原因是新能源汽车起火事故或安全事故的主要原因，“零部件故障、充电、浸水、外力破坏”等导致短路或电气功能故障与电池系统都有一定的关联。

与新能源汽车动力电池安全事故相关的原因包括动力电池系统的缺陷（含电化学反应问题）、电池材料不过关、电池使用不当，外力破环等。动力电池引发的新能源汽车自燃案例主要由机械安全、电气安全、和化学安全导致，其中电气安全和化学安全为典型，更多体现在新能源汽车静态放置情况下，而功能安全也越来越受重视。在汽车电子化程度越来越高的今天，电气安全相对而言更加成熟，但是功能安全和化学安全为新的课题。比如，功能安全方面电池系统管理不完善而不能够提前监测、控制、报警故障，从而将导致电池过充、短路、漏液，最终引发起热失控、自燃、起火。

一般来说，新能源汽车电池热失控引起的安全事故中单体动力电池的热失控过程可以分为三个阶段：使用过程中电池会发热，出现安全隐患后发热增加到接近100摄氏度的位置即热引发阶段，此后进入自生热加速期阶段，从引起SEI膜分解开始，逐步产生隔膜闭孔、负极与电解液反应。热失控阶段发生大规模内短路、正极材料分解，产生大量热量引起电解液开始燃烧，电池的温度可升高400至1000度。当然热失控时候的温度与不同材料体系是相关的，不同材料体系，热失控的温度不一样。

另外，新能源汽车车辆本身也会引起安全失控，主要包括碰撞安全和电气安全。碰撞安全方面，常规汽车主要的安全就是碰撞安全，但新能源汽车碰撞有可能导致电池热失控，从而引起火灾。电气安全方面，主要表现为短路引起火灾，包括使用过程中电气线路如电机控制器和IGBT短路或暴雨积水长时间浸泡导致进水引起短路等。

二．新能源汽车充电桩安全隐患

与动力电池相对的还有另一个我们关注的重点——充电桩。新能源汽车与充电桩之间存在某些安全隐患，这些隐患可以引起汽车自燃。电动车是通过充电桩充电，充电时如果长时间电流过大，不受控制，电池也会出现发热、膨胀乃至爆炸等情况；尤其是对于没有电池保护系统或者电池保护系统不完善的新能源汽车，这个问题甚至是致命的。目前新能源汽车充电频率最高的车主，是一些出行服务从业人员、运输人员，如网约车应用车辆和货拉拉这类运输用车，以及一些共享汽车使用频率较高的地区，这些地区里的新能源共享汽车的充电频率是相当高的。而这些新能源汽车，可见的大多是一些入门级的新能源汽车，如新能源共享车、网约车里的紧凑型新能源轿车，以及一些供货运需求的新能源微型货车，这些车每天都需要快充1-2次才能满足他们的工作需求。这就涉及到两个容易被人忽略的安全盲区，第一个是这些入门级的新能源汽车所搭载的电池安全技术，能否支撑起其长时间的无差别快充需求；第二个是快充桩对于这些车型的适用性有多广。从第一个问题层面来看，这里涉及到两个方向，一是车辆是否有相应完善的电池保护系统，能在不同的充电设备下调整电池充电的速率，保证电池充电时的安全性，这就涉及到新能源汽车的电控管理，，目前市面上的新能源汽车在电池保护系统方面还没做到完全的透明化。就如上述的一些高频率使用快充车型，它们大多数入门级车型，在成本方面的管控也比较严格，对于电池安全技术究竟能应用到什么程度呢？这点值得我们思考。二是长时间快充的承受能力，对于新能源汽车而言，快速充电意味着动力电池要承受更高的电流，尤其是在高频率的快充情况下，动力电池所担负的压力尤其巨大。而且这里还有一个值得我们关注的另一个问题重点-充电桩的充电性能。

不知大家在充电时是否会关注充电桩的充电功率，实际上不同功率的充电桩会有不同的充电能力，这点对于快充桩而言尤其明显。目前大多的直流快充都是30kW-180kW、200V-750V，换算下来，输出电流在60A-250A之间，这基本可以保证大部分新能源汽车的充电需求。随着新能源汽车的快速发展，电池的性能上不断升级，5~10分钟充电，续航里程可达200公里以上的新能源车已经开始推广，对应的480~600kw、500A电流、1000V的超级充电桩也已开始布置。由于充电功率大，充电的时间少，这样布置的小型超级充电站，让电动车迅速充电、迅速驶离，既增加站场使用效率，降低站场建设成本，增加运营收益；又避免充电车辆长时间集中，车辆燃烧所产生的风险范围就更容易得到控制。对于现有的新能源车的充电需求，超级充电站也是可以兼顾的，充电设备选用群控群充的方式，功率可灵活调配，对各种新能源车辆的快充、慢充均可以提供服务。为了提高设备使用效率，建议车辆补电到电池容量的80%，充电桩就停止提供服务。

                     

三，建设大型、超大型充电站的安全问题思考

近年来，国家围绕低碳节能出台相关政策，鼓励、支持各行各业、全社会使用清洁能源。全国各地不断加快充电设施网络规划与建设，服务新能源发展，围绕落实“碳达峰、碳中和”目标，秉承“低碳环保、绿色出行”理念，协助政府超前规划，主动服务电动汽车推广及充电设施建设。全国各地都兴建了集中式电动汽车大功率充电站，旨在加强充电桩安装建设的统一规划和统筹协调，同时最大程度从源头上消除安全隐患。

随着电池充电倍率的不断提升，集中式充电站能够以近似于加油的时间满足用户充电需求，用燃油车时代的加油站模式来大规模推广集中式充电站，既能够在不改变习惯的前提下较好地满足用户需求，也能减少投入和浪费，同时有利于维护管理，保证充电安全。

大型充电站场管理使用及安全需引起重视。大量的充电桩集中铺设集中，车与车都紧紧靠着；电池着火后，是无法迅速扑灭的，一旦发生电池起火，将牵涉周边的车辆，可谓是一车自燃，周遭车辆俱焚，所以大量的车集中在一起充电，风险极大，这种情况需要我们认真对待。因此大规模集中建设充电桩还是要慎重考虑，毕竟安全问题只有1次和0次。充电站场出的事故不仅是消费者生命财产的安全问题，更是社会公共安全问题。

除此之外，大规模集中建设充电桩还带来一系列的交通问题，据报道，南方某市的关口集中式充电站，站内共有快充桩450个，每天进场充电车辆排队已经占据了主要街道，造成了交通拥堵，周边居民苦不堪言，据记者调查，因为充电桩过于集中导致大量电动汽车扎堆，调查结果显示，包括排队时间在内，受访司机中在“每天大约需花多少时间用于电动车充电”问题上，“3小时以上”与“3小时以下”的比例接近对半。而在“是否有因为充电影响到日常营运”问题上，有86%的受访司机选择了“是”。在运营辖区内充电桩的分布和数量是否满意方面，有80%的受访司机选择“不满意”。

四、相关发展建议

随着新能源汽车的快速发展，充电带来的安全问题和社会问题成为汽车行业的热点和难点。根据国内某知名咨询公司做的市场调研数据，结果显示，多数用户电量在20%左右会去补电，这也符合实际的用车场景，对于新能源纯电动汽车剩多少电量再充电比较合适的问题，报告显示，最佳的充电电量是在30%~80%区间，在80%~100%区间耗费充电时间最长，占到了整个充电时间的50%，当电池余量低于20%时满充耗费时间最久，电池满充产生自燃机会也大，在车辆过于集中的场站，车辆自燃很容易引起重大事故。

在传统汽车与新能源汽车并存发展的新时期，新能源汽车在场站充电造成的安全事故会使消费者对电动汽车安全性的疑虑进一步加深。因此，对于新能源汽车充电安全问题，政府必须高度重视、企业必须高度担当，同时可以考虑如下建议：

风险源头规避，避免建设大型特别是超大型的集中式充电站。理清新能源汽车充电安全事故潜在的隐患源头，在新能源汽车充电站建设伊始就充分考虑潜在的风险并积极应对，即使事故发生，能在可控范围。在场站建设中采取大功率终端，终端数少，多点布置的小型超级充电站，充电模式采取快充快补方式(即充电时间限制在10分钟左右，或充、补电到电池容量的80%）。由于充电功率大，充电的时间少，这样布置的小型超级充电站，让电动车迅速充电、迅速驶离，既增加站场使用效率，降低站场建设成本，增加运营收益；又避免充电车辆长时间集中，车辆燃烧所产生的风险范围就更容易得到控制。对于现有的新能源车的充电需求，这类超级充电站也是可以兼顾的，充电设备选用群控群充的方式，功率可灵活调配，对各种新能源车辆的快充、慢充均可以提供服务。为了提高设备使用效率，建议车辆补电到电池容量的80%，充电桩就停止提供服务。

编者按：随着新能源汽车的普及，为了方便车主，很多住宅小区，购物中心等都在地下车库安装了充电桩，存在一定的安全隐患，很多地下车库电动车和燃油车没有分开，且车道拥堵，有的车辆停放在通道上，车库内虽然有消防设施，这些装置不一定能扑灭电池着火产生的火灾。晚上电动车充电，如果发生火灾，消防车可能难以进入地下车库及时处理灾情，后果不堪设想。这些问题都值得大家深思。

参考文献：

1.廖承林：新能源汽车消防安全（电车资源）

2.吴志强：新能源电动汽车消防安全现状与思考

3.彭红涛,李峥,朱禹,梁缘,汪斌:关于我国新能源汽车的发展现状和一些思考

4.我国新能源汽车应用现状及安全问题分析（智电汽车）