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  • 電動自行車頻發火災原因分析
  •       電動自行車的社會保有量已過億,電動自行車自燃引起火災的現象雖然相對幾率較低,但由于社會保有量基數大,絕對數量還是不少。電動自行車燃燒的事故時有發生,造成社會不安定因素和給消費者帶來巨大的損失。這對電動自行車整個行業來說,負面影響是不可低估的。我們的電動自行車整車制造商不能再麻木、再聽之任之,不能再用自己強勢的地位將大部分電動自行車燃燒的事故責任,推給充電器、電池的生產者來承受,從而規避自己的直接經濟損失。

       電動自行車頻發生燃燒事故,決對不是正常現象, 為什么我們不查找、不分析電動自行車頻發燃燒事故的內在原因,從而對癥采取措施,從根本上杜絕電動自行車燃燒的事故呢?這對整個電動自行車行業健康發展也是十分重要的。我們的行業主管部門應在這問題上有所作為,電動自行車頻發生燃燒而引起火災已成為社會問題。

      從我們對以下電動自行車引起火災原因的分析,除制造工藝質量以外,我們認為電動自行車電路結構上存在安全隱患,問題出在系統設計上。

      一、電動自行車不關閉主電源是引發火災的主要原因

      電動自行車在停止使用時,電門鎖開關僅切斷控制回路電源,電池的輸出線始終與電動自行車上的電路處于接通帶電狀態。在這種電門鎖僅關閉控制部分的電源,而不切斷主電源的情況下,如果電路中有局部絕緣不好而引起短路、或電子元器件擊穿引起短路,都會有引起火災的可能。如果電門開關能切斷電池與電路的聯接,就幾乎不可能引起電動自行車燃燒起火。

      為什么我們現在的電動自行車不關斷主電源呢?這要從電動自行車的電機配置說起。在電動自行車發展的前期,我們使用的是有刷電機,電門鎖開關必須通過繼電器切斷主電源,這是因為在有刷控制器損壞后,開關管穿通,電機與電源直通,在騎行時無法使電機停下來,形成“飛車”,引發交通事故。有刷電動自行車在關閉電門鎖時,電池就會與電路脫離,電機就會停下來,避免電機失控造成嚴重后果。

      而無刷電機就不一樣了,電池電壓直接加在無刷電機上是不會工作的,要通過無刷控制中的三組開關輪流導通才行。無刷控制器中的開關管損壞穿通時,無刷電機停止工作,不會產生“飛車”故障。再加上無刷電機功率比有刷電機大,適合無刷電動自行車的繼電器市場上很少,于是所有的無刷電動自行車電門開關都不切斷主電源。這樣在整車帶電的情況下,局部的故障就會引起電動自行車起火燃燒。

      二、電動自行車上的空氣開關不可能很好的起保護作用

      也許有人會說,電動自行車的電池輸出端與電路之間串接了空氣過流開關,在發生短路故障時,空氣開關會脫扣保護,切斷電池和電路的聯接。

      空氣開關在電動自行車上能起到短路保護作用嗎?我們先了解一下空氣開關特性。空氣開關上標稱的電流數是額定電流,并不是脫扣電流數,空氣開關的脫扣電流不是一個固定的確切數字,與流過空氣開關的電流大小有關。

      下面圖一是電動自行車上普遍采用的DZ47—63 空氣開關的脫扣的曲線:

      

      

                       圖一  DZ47 -63空氣開關過流脫扣特性

      空氣開關由熱敏脫扣和磁敏脫扣兩部分組成。在圖一中,Y軸是脫扣需要的時間,X軸是通過空氣開關的電流I與額定電流In的比值。

      在磁敏脫扣前,是由熱敏脫扣控制的。這一階段的特性與常見的熔斷保險絲相近,工作電流的大小決定脫扣時間。從圖一中可看到,2倍的額定電流時,脫扣時間是5-100秒。只有達到5-10倍額定電流,磁敏脫扣時,脫扣時間才能達到毫秒級,在電動自行車上才能很好地起到短路保護作用。

      電動自行車上的空氣開關如用數秒鐘才脫扣,短路故障處的塑料護套線早燒起來了。電動自行車上只有與電池相連接的主干路短路,鉛酸電池的內阻極小,短路電流可達幾百安以上,這時空氣開關才會以毫秒級的速度脫扣,迅速切斷電池與電動車上的電路連接,起到短路保護的作用。

      電動自行車上分支電路導線較細,線路上還有接插件,存在接觸電阻,分支電路局部短路時,短路電流比電池正負極直接短路小得多,空氣開關的脫扣時間就可能要數秒時間,等到空氣開并脫扣時,短路回路中的塑料護套線早起火燃燒了。

      如果無刷控制器損壞,開關管穿通時,就等于無刷電機的定子線圈直接連在電池正負極之間,這時的短路電流應和無刷電機的堵轉電流相當,大約五、六十安,空氣開關脫扣時間也是秒級的。回路著火燃燒也是可能的。

      所以空氣開關并不能完全起到短路故障保護的作用,有可能在電路短路起火前,來不及切斷電源。

      三、為什么往往電動自行車在充電時起火燃燒

      充電器單獨給電池充電時,燃燒的可能是極小的,除非電池內部匯流排、極板短路。充電器內部設有各種保護,自身起火燃燒的幾率不大。到目前為止,那種把電池從電動車上取下來充電的簡易款,還不大聽說有引起火災的例子,出事大多在輕摩化的車型上就足以證明起火燃燒與充電器和電池關系不大。

      現在電動自行車結構上不切斷電池和電路的連接。在充電時整個電路上的工作電壓會隨充電壓而升高,以48V的車型為例,電路上的電壓從48V一直要升到59V,控制器是按48V額定電壓設計的,控制器的供給電壓就會由48V升到59V,就很難保證有沒有電子元器件擊穿而會引起短路故障。

      再說,輕摩化的電動自行車上電路永不斷電,控制器中驅動電機運轉的開關管始終接在通電回路中,開關管遇到品質有問題或早期失效的怎么辦,我們不可能保證百分之百不壞。只要開關管失效穿通,就會形成電源回路短路,產生短路電流。這樣的隱患在我們的設計中是不能允許存在的。

      四、電池組內部連接也是問題之一

      電池組內部電池是串聯的,為方便維護和更換電池,連接線和電池電極端子不能用焊接的工藝,只能采用可裝御的接插方式。由于隨車騎行時震動和電池端子“爬酸”氧化,聯接處的接觸電阻增大,往往在騎行感不到有影響,遇有外線路短路時,由于接觸電阻存在,短路電流有可能達不到5-10倍額定電流的電磁脫扣電流,端子接點處的導線先燒起來。

       如果有繼電器切斷電池與系統的連接,充電時這類的燃燒就不可能發生。在燒車事故中,這種由于電池電極端子接觸不好而引起燃燒的比列較高。這里也提醒我們要很好的解決電池端子的連接問題,最好用緊固件固定。現在電動自行車上采用的電池正負瑞子構造是套用標準電池的,沒有考慮隨車行駛震動和大電流放電,如改用成緊固件連接方式,就可避免這類燒車事故。

      五、電池充電器插座有安全隱患。

      鉛酸電池電動自行車的電池和充電接口的連接應加隔離二極管,就像鋰電池那樣。如圖二所示

              

                                      圖二

      電阻R是為帶安規的充電器提供檢測電壓。加了二極管以后,電池就不可能對外放電。這點很重要,已發生過好幾起兒童拿金屬硬幣搗充電器接口插座,充電器接口一般沒有保險絲,巨大的短路電流使硬幣爆熔,兒童受到極其嚴重傷害的案例。

      加了隔離二極管附帶的好處是充電器正負極性反了,不會損壞充電器。

      綜上所述幾點,都是關系到電動自行車的重大安全問題,我們建議和呼吁“全國電動自行車分標委會”在新的電動自行車國家標準中增加如下四條:

      1、電動自行車的電池組輸出端必須通過繼電器與電路相連接,在停止騎行時應確保電池與電路脫離。

      2、電池組內部連接線與每節電池的端子保證接觸良好,不得松動。最好采用緊固件接線方式。

      3、電動自行車的充電接口和電池組之間應設有隔離二極管,防止電池通過充電接口對外放電。(充電和放電共用同一接口的除外)

      4、電池電極端子應采用緊固件接線方式。

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