新能源汽車充電樁火災風險評估及防控措施

摘要：近年來，新能源汽車保有量不斷攀升，充電樁作為新能源汽車的核心配套設施，其火災風險日益凸顯。因此，聚焦新能源汽車充電樁的火災風險因素，運用事件樹分析法（ETA）、AHP-模糊綜合評價集成法、層次分析法構建充電樁安全風險評估模型，進而有針對性地提出一系列切實可行的安全防控措施，旨在為降低充電樁火災風險、保障新能源汽車充電安全提供參考。

關鍵詞：新能源汽車；充電樁安全；火災風險；防控措施；層次分析法

在全球碳中和目標的驅動下，新能源汽車因其環(huán)保特性迅速占領市場。作為新能源汽車的“能量補給站”，充電樁的建設規(guī)模也在不斷擴大。與此同時，充電樁火災事故時有發(fā)生。本文深入探究了新能源汽車充電樁的火災風險評估和防控措施，希望有助于預防事故，推動新能源汽車產業(yè)發(fā)展、保障人民群眾生命財產安全。

1 新能源汽車充電樁火災風險因素

1.1" 設備故障引發(fā)火災

充電樁內部構造復雜，由充電模塊、控制器、接觸器等眾多電氣設備協(xié)同工作。長時間運行后，設備極易出現(xiàn)故障，進而引發(fā)火災。一方面，散熱不良、元件老化以及制造工藝缺陷是導致設備故障的主要因素。比如充電模塊，一旦發(fā)生故障，輸出的電壓或電流便可能失控，過高的電壓、電流會使充電線路和電池迅速升溫，達到一定程度就會起火。另一方面，部分充電樁在設計階段存在不足，散熱系統(tǒng)不夠完善。在夏季高溫環(huán)境下，這種缺陷尤為凸顯，設備內部熱量難以散發(fā)，不斷積聚，會大大加快元件老化速度，讓設備故障的概率大幅增加，火災風險也隨之上升。因此，解決充電樁設備故障問題，對預防火災至關重要[1]。

1.2" 電池問題導致火災

新能源汽車充電時，電池的狀況至關重要，諸多電池問題都可能引發(fā)火災。部分電池本身存在質量瑕疵，像內部短路、電解液泄漏等。以內部短路為例，充電期間會瞬間產生大量熱量，若散熱不及時，就極易引發(fā)電池起火。長期使用的電池，容量會逐漸衰減，充電時容易出現(xiàn)過充情況。過充會讓電池溫度急速上升，使得火災發(fā)生的風險顯著提高。另外，一些用戶為追求續(xù)航等私自改裝電池，破壞了電池原有的結構和性能。這種未經專業(yè)設計和安全測試的改裝，嚴重擾亂了電池正常的充放電過程，給充電安全埋下了極大的隱患，稍有不慎，就可能引發(fā)火災，威脅人員生命和財產安全。

1.3" 環(huán)境因素與火災風險

充電樁的安全性與其所處環(huán)境密切相關。潮濕環(huán)境會加速設備絕緣層老化，顯著增加短路風險。長期處于高濕度環(huán)境，充電樁內部電路板易被腐蝕，從而引發(fā)短路起火，威脅充電安全。因此，必須重視環(huán)境因素對充電樁安全性的影響。對于戶外安裝的充電樁，雷擊風險尤為突出。雷電峰值電流超過30kA時，可能對SPD（電涌保護器）造成永久性損壞，極端情況下可能引發(fā)電氣火災。此外，高溫環(huán)境（如夏季地表溫度超過50℃）會顯著降低散熱效率，因此，需針對不同環(huán)境特征設計差異化防護策略。

1.4" 人為因素引發(fā)的火災隱患

用戶操作不當是充電樁火災的重要誘因。運維人員操作不規(guī)范，極易導致漏電，引發(fā)火災。部分用戶安全意識不足，違規(guī)在充電樁周邊堆放紙箱、泡沫等易燃物，存在極大火災隱患。同時，充電線纜的機械損傷問題不容忽視。絕緣層破損可使充電過程中的電弧故障風險顯著增加[2]。

2 新能源汽車充電樁火災風險評估方法

2.1" 風險評估方法概述

風險評估是充電樁安全管理的核心環(huán)節(jié)，其目標是通過系統(tǒng)化分析量化風險等級，并制定可接受的風險閾值，從而衡量風險的嚴重程度，并判斷各項安全指標是否處于可接受的水平。當前主流方法包括故障樹分析法（FTA）、事件樹分析法（ETA）、層次分析法（AHP）-模糊綜合評價集成法。其中，故障樹分析法采用逆向思維的方式，從火災事故的最終“結果”出發(fā)，深入剖析導致事故發(fā)生的各種基礎事件，以及這些事件之間復雜且相互交織的邏輯關系，從而精準定位事故的根本原因。事件樹分析法與故障樹分析法不同，它以初始事件為起點，按照事件發(fā)展的時間順序，一步步分析后續(xù)可能出現(xiàn)的各種情況，并計算事故發(fā)生的概率。例如，以充電樁漏電這一初始事件，逐步推導不同應對措施下引發(fā)火災的可能性。而層次分析法和模糊綜合評價法聯(lián)合使用時，能將眾多影響充電樁火災風險的因素綜合考量，實現(xiàn)對風險的定量評估。這種方法可以把定性描述轉化為具體數(shù)值，更精準地判斷風險等級，為制定防控策略提供有力支撐。

2.2" 基于層次分析法的風險評估模型構建

層次分析法為新能源汽車充電樁火災風險評估提供了科學、系統(tǒng)的框架。在構建模型時，首要任務是清晰劃分風險因素層次。目標層聚焦于新能源汽車充電樁火災風險評估，為整個評估指明方向。準則層涵蓋設備故障、電池問題、環(huán)境因素、人為因素這4大關鍵方面，它們是影響充電樁火災風險的核心類別。指標層進一步細化準則層，以設備故障準則層為例，充電模塊故障、控制器故障等細分指標，從不同維度反映設備故障風險。

構建判斷矩陣是層次分析法確定各指標相對權重的關鍵步驟。這方面主要依靠行業(yè)專家的經驗，對層次元素進行比較打分。例如，對比充電模塊故障和控制器故障對設備故障風險的影響程度，基于專家打分構建判斷矩陣后，計算各指標的相對權重。

為了確保評估結果的可靠性，判斷矩陣的每項判斷結果必須進行100%的一致性檢驗。若判斷矩陣不滿足一致性要求，意味著專家打分可能存在邏輯矛盾，或者各專家經驗不一致，產生結果偏差，這時候需要重新調整再次打分判斷，不斷重復直到一致性檢驗合格，便能精準確定各風險因素在整個評估體系中的重要程度，為后續(xù)風險評估和防控措施制定提供有力依據(jù)。

2.3" 模糊綜合評價法在風險評估中的應用

模糊綜合評價法在新能源汽車充電樁火災風險評估中發(fā)揮著重要作用。由于充電樁火災風險評估存在諸多模糊和不確定因素，傳統(tǒng)方法難以精準衡量。模糊綜合評價法基于模糊數(shù)學原理，有效解決了這一難題。

首先，要依據(jù)科學的風險等級標準，明確評價等級論域，通常劃分為低風險、較低風險、中等風險、較高風險、高風險這5個等級。其次，針對每個評價指標進行模糊評價，這需要收集大量的數(shù)據(jù)和專家意見，進而構建模糊關系矩陣，以此反映各指標與不同風險等級之間的關聯(lián)程度。最后，結合層次分析法確定的各指標權重，利用模糊合成運算，將各指標的評價結果進行綜合。例如，對某充電樁進行評估時，綜合考慮設備故障、電池問題、環(huán)境因素、人為因素等多方面指標，經過一系列運算，最終得出該充電樁火災風險處于中等風險水平的結論。這一結果能直觀反映出充電樁的安全狀況，為后續(xù)制定精準的防控措施提供可靠依據(jù)，提高充電樁的安全性。

3 新能源汽車充電樁火災防控措施

3.1" 設備安全保障措施

生產環(huán)節(jié)中必須嚴格落實質量監(jiān)管工作，嚴格按照電氣設備的性能、安全防護標準等規(guī)范要求進行制造。充電樁的安全系統(tǒng)需要配置多重防護機制，當檢測到電流異常增大、電壓突然升高或者漏電風險時，這些安全防護系統(tǒng)能立即啟動斷電保護功能，避免線路過載引發(fā)安全風險[3]。

充電樁的日常維護對其安全管理尤為重要。運行維護人員應當每季度對充電端口、線纜連接處等關鍵部位進行檢查，及時更換存在氧化或損壞的零部件。通過將普通散熱系統(tǒng)升級為先進的雙循環(huán)液冷裝置，可以使設備核心溫度下降，顯著提高充電站的安全性，并改善元件的老化情況。

3.2" 電池管理與監(jiān)控策略

為防止電池熱失控引發(fā)火災，需構建全面的電池管理與監(jiān)控體系。在電池管理方面，設置合理的充電截止電壓與電流，防止過充；依據(jù)電池溫度、荷電狀態(tài)等參數(shù)，動態(tài)調整充電功率。同時，采用液冷、風冷等熱管理技術，將電池工作溫度控制在適宜區(qū)間。在監(jiān)控策略上，部署電壓、電流、溫度傳感器，實時采集電池數(shù)據(jù)。利用智能算法分析數(shù)據(jù)，一旦出現(xiàn)異常，如電壓突變、溫度驟升，立即發(fā)出預警。建立遠程監(jiān)控平臺，方便運維人員隨時掌握電池狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)并處理潛在風險，確保電池安全、穩(wěn)定運行 。

3.3" 環(huán)境適應性設計與防護

環(huán)境因素對充電樁的安全運行影響重大，因此，環(huán)境適應性設計與防護至關重要。在潮濕環(huán)境下，增加防潮涂層能在充電樁設備表面形成一道防護屏障，阻止?jié)駳馇秩雰炔侩娐罚档投搪凤L險。安裝除濕設備則可主動降低環(huán)境濕度，維持充電樁運行環(huán)境的干燥，確保設備穩(wěn)定運行。戶外充電樁易遭雷擊，安裝避雷針可引導雷電入地，避免雷電直接擊中充電樁。同時，避雷器能限制雷擊過電壓，保護充電樁內部的敏感電氣元件。充電樁的安裝位置選擇非常重要，應避開高溫區(qū)域，防止設備因過熱加速老化；遠離易燃、易爆物質，杜絕火災爆炸隱患。充電設備應選用優(yōu)質防火材料或者耐火等級高的材料作為充電樁外殼。當火災發(fā)生時，防火耐火材料能夠憑借自身特性，有效抑制火勢的迅猛蔓延，形成第一道堅固的安全屏障。這不僅能保護昂貴的充電設備，也能為滅火救援工作爭取更長的時間，從根本上提升充電樁在火災惡劣環(huán)境中的安全性能。

3.4" 人員培訓與安全管理

人員因素在充電樁火災防控體系中占據(jù)著核心地位，必須大力強化對充電樁操作人員以及廣大用戶的培訓工作。培訓內容應全面且細致，涵蓋充電樁正確的操作流程，比如充電槍精準、規(guī)范的插拔方式，充電前對設備各個關鍵部位的檢查要點等。面向用戶普及充電過程中一系列安全注意事項，如嚴禁私拉亂接電線，堅決杜絕過載充電等危險行為。為切實增強培訓效果，可采用線上線下有機結合的多元培訓模式。線上制作生動形象、通俗易懂的操作指南視頻，方便用戶隨時隨地自主學習；線下舉辦專業(yè)的現(xiàn)場講座，由經驗豐富的講師進行面對面講解和示范。通過這種全方位的培訓方式，切實增強人們的安全意識。

4 結束語

新能源汽車充電樁的火災風險問題不容小覷，其背后的火災風險因素更是錯綜復雜，涵蓋設備故障、電池問題、環(huán)境因素以及人為因素等多個層面。借助層次分析法和模糊綜合評價法構建科學的風險評估模型，能夠精準、有效地對充電樁火災風險進行量化評估。基于風險評估結果，有針對性地實施設備安全保障、電池管理與監(jiān)控、環(huán)境適應性設計與防護、人員培訓與安全管理等一系列全方位、多層次的防控措施，能夠顯著降低充電樁火災風險，為新能源汽車充電安全提供堅實保障。在未來，隨著新能源汽車技術的持續(xù)革新，充電樁也會更加普及，應持續(xù)關注充電樁的安全問題，不斷優(yōu)化風險評估方法，完善防控措施體系，為新能源汽車產業(yè)的穩(wěn)健、可持續(xù)發(fā)展保駕護航。

參考文獻

[1]侯志華，劉小兵.基于物聯(lián)網技術的新能源汽車充電樁電氣火災預警系統(tǒng)研究[J].農業(yè)裝備與車輛工程，2024，62（12）：75-78+97.

[2]肖金鳳.基于AI的充電樁火災預警系統(tǒng)的應用研究[J].閥門，2024（5）：639-642.

[3]沈蓓.電動汽車分散充電設施火災風險及防范措施探討[J].新型工業(yè)化，2022，12（4）：95-98.