电动自行车集中充电设施建设与应用研究

电动自行车集中充电设施建设与应用研究

谢拥华 刘福明 朱经亮

（广东邮电职业技术学院，广州 510630）

摘要：随着电动自行车数量的迅速增长，电动自行车的火灾事故越来越多，而大多数事故发生在充电过程。为了保障人民生命财产安全，电动自行车应在户外进行集中充电。本文首先介绍了电动自行车集中充电设施的种类，接着阐述了电动自行车集中充电设施建设所面临的困难以及运营使用过程中的一些问题，对这些问题进行探讨、分析，最后提出了建议的解决方案。

关键字：电动自行车；集中充电设施；交流充电桩；充电柜

1. 背景

在日常生活中，由于电动自行车使用方便、快捷省力、费用低廉，因此，它深受广大人民的喜爱，在10公里内的短途出行中，电动自行车已经成为了首选交通工具。数据显示，2021年，我国电动自行车的保有量为3.25亿辆，且仍在快速增长，2021年全国电动自行车的销量为3400万辆。

近年来，电动自行车火灾呈多发频发趋势，主要原因来自于电动自行车的产品质量问题、违规停放、充电不规范、安全意识不强等。据国家应急管理部统计，仅2021年上半年，全国就发生了电动车火灾事故6462起。电动自行车一旦起火燃烧，产生的火焰和高温有毒烟气在很短时间内充满整个空间和通道，导致人员疏散逃生困难，极易造成人员伤亡。

在电动自行车火灾中，由于充电环节所引发的火灾事故最多，有研究表明，80%的电动自行车火灾都是在充电过程中发生的。为了保障人民群众的生命和财产安全，近年来，国家有关部门发布了多个文件，要求电动自行车不得入户充电和“飞线充电”，鼓励新建住宅小区同步设置集中停放场所和具备定时充电、自动断电和故障报警等功能的智能充电设施。2021年6月，国家应急管理部发布第5号令，公布了《高层民用建筑消防安全管理规定》，明确提出：禁止在高层民用建筑公共门厅、疏散走道、楼梯间、安全出口停放电动自行车或者为电动自行车充电，鼓励在高层住宅小区内设置电动自行车集中停放和充电的场所。

当前，电动自行车的蓄电池主要分为两种，一种是铅酸蓄电池，铅酸蓄电池具有性能稳定、价格便宜的特点，缺点为体积大，重量重；另一种是锂电池，其能量密度高、使用寿命长，而且体积小、重量轻，方便用户拆卸提出，方便用户充电，还能降低电池被盗风险。

随着锂电池渗透率的提升，由于锂电池本身特性更加活跃，在充电过程中发生起火爆炸的可能性更高。因此，推行电动自行车集中充电的迫切性将更加突出。由此可见，对电动自行车进行户外集中充电是大势所趋。

2. 电动自行车集中充电设施的种类

目前，电动自行车的集中充电设施主要有四种，分别为交流充电桩、充电柜、换电柜和充电堆。其中，交流充电桩是指通过充电控制器，提供多路 220V 交流电，为电动自行车蓄电池集中充电并进行管理的装置；充电柜是指采用柜体结构，通过充电控制器，提供多路220V交流电，为多个电动自行车用蓄电池进行充电的设备；换电柜是指采用柜体结构，将交流电转换为直流电，具有为多个电动自行车用锂离子蓄电池组进行充电，能实现蓄电池组租赁和交换的设备；充电堆是指在建筑内，为多个电动自行车用锂离子蓄电池组进行小规模工业化充电的设施。

上述四种集中充电设施中，交流充电桩和充电柜的建设成本较低，而且充电器均由用户自带。交流充电桩在给电动自行车充电时，不需要将蓄电池拆卸下来；而充电柜给蓄电池充电时，需要将蓄电池拆卸后放入柜内进行充电，这就要求电动自行车的蓄电池是可拆卸的，所以一般来说，充电柜是用于锂电池充电。

由于交流充电桩和充电柜的使用方法符合用户使用习惯，因此，这两种充电设施最容易在居民住宅小区或工业园区推广使用。

3. 电动自行车集中充电技术应用中存在的问题

随着安全宣传的深入人心，越来越多人接受了电动自行车应在户外集中充电的理念，但是，在集中充电设施建设和应用中还存在如下一些问题。

(1)集中充电设施建设难

首先，很多居民小区缺乏合适的场地用来建设。电动自行车属于近些年来的新鲜事物，对于一些老旧小区，并没有规划集中充电设施场地，如果要建设充电设施，就需要挤占一定的公共空间，甚至要铲除绿地，这将招致没有电动自行车使用需求的业主反对。有些较新的小区，虽然规划了停车场地，但面积过小，不能满足迅猛增长的电动自行车停放和充电需求。

其次，物业服务公司缺乏主动推进的动力。对于物业服务公司来说，建设集中充电设施，需要协调场地，并解决供电、计量和结算问题，建成后还需要经常巡查，督促业主规范停车和充电，设备故障了还需要协调维修，增加了很多工作量。

集中充电设施一次性投资较大。集中充电设施一般会引入一家运营商来进行投资，建成后按充电次数或充电时长收费，如果收费过高，电动自行车的用户不愿意到集中充电设施充电，仍旧会选择回家充电；如果收费过低，则运营商的投资回收期较长，运营商就没有投资的积极性。

(2)消防安全保护设施不足

集中充电设施的建设目的是实现电动自行车户外充电，原来在各家各户分散充电的行为转换为在户外集中充电，这样电动自行车和居民及其财产保持了一定的安全距离。另一方面，集中充电相当于将充电中的起火风险集中了。近年来，已经发生了多起电动自行车停车场整体烧毁的事故。

而出于成本的考虑，集中充电设施大多数未安装消防设施，一旦一辆电动自行车起火，就很可能造成将整个充电站烧毁。

(3)户外集中充电设施热装冷用

根据国务院安委会办公室关于开展电动自行车消防安全综合治理工作的通知（安委办[2018]13号），公安、消防、安全监管等行政主管部门依法负责指导公安派出所、安监办等落实网格化管理责任，开展常态化安全检查和经常性宣传教育；依法查处电动自行车违规停放充电占用、堵塞疏散通道、安全出口或者违反电气安全管理行为。

但宣传和检查并不能完全杜绝电动自行车上楼充电，部分电动自行车用户仍然存在侥幸心理，有的会将电动自行车推进电梯，上楼后停在疏散走道或楼梯间；有的会将电动自行车或蓄电池带回家里充电。主要原因是，除了前述的充电收费问题，有的用户是担心电动自行车在户外日晒雨淋，有的用户担心电动自行车被盗。

(4)充电设施的非充电占位现象严重

集中充电设施建成后，如果不加强管理，将会出现摩托车、自行车等非电动自行车占用充电车位的现象。也有的电动自行车在充电完成后未被及时推走，导致其它需要充电的用户无法使用充电装置。

4. 解决方案

(1)应多管齐下解决集中充电设施建设难的问题

国家应加强顶层设计，明确规定新建住宅小区应规划预留电动自行车集中充电设施的场地。根据现行的国家标准《城市居住区规划设计标准》（GB 50180-2018），非机动车停车场按照每户1-2辆配置，每辆占用面积按照0.8-1.2m2计算，但该标准没有对电动自行车的停车场配置面积做出规定，电动自行车仅作为自行车的一种来参照执行。事实上，出于利益的考虑，城市的住宅小区配置的非机动车停车场面积往往达不到标准，而且，电动自行车的停放面积约为普通自行车的1.8倍，因此，电动自行车在居住区普遍存在停车难的问题。基于上述原因，应尽快对现行国家标准进行修订，并将有关规定设置为强制性条文，新建小区不满足有关规定不能通过验收，使集中充电设施的场地面积能满足迅猛增长的电动自行车停放和充电需求。

为了提升充电设施运营商的投资积极性，建议政府对集中充电设施的投资企业或建设单位提供一定补贴，同时，应明确集中充电设施的电价适用居民电价，降低企业运营成本；另一方面，也应对用户的充电收费价格实行最高限价。

(2)构建立体式多重消防安全保护设施

电动自行车推行集中充电后，集中充电设施的消防压力较大，应完善各类消防装置，构建立体式多重消防安全保护设施。

这里推荐采用气溶胶灭火装置。气溶胶灭火有效物质由高效气溶胶产气药剂和新型灭火组合物共同产生，高效产气药剂通过氧化还原反应产生大量的惰性气体和金属盐微粒，金属盐微粒在高温下吸收大量的热，发生热熔、气化等物理吸热过程，火焰温度被降低。在热作用下，灭火气溶胶中分解的气化金属离子或失去电子的阳离子可以与燃烧中的活性基团发生亲和反应，反复大量消耗活性基团，减少燃烧自由基，起到化学抑制的作用。因此，气溶胶灭火的主要原理是吸热降温和化学抑制。气溶胶灭火技术具有灭火效率高，无毒无害，安全可靠，对环境无任何污染等显著特点。

由于气溶胶灭火装置体积小、重量轻，因此建议蓄电池生产商在电池模组内安装气溶胶灭火装置，一旦蓄电池发生热失控，将触发气溶胶喷射灭火，这构成了蓄电池火灾事故的第一道防线。

对于电动自行车而言，建议整车生产商在电动自行车的电池舱内加装气溶胶灭火装置，这可以作为蓄电池火灾事故的第二道防线。

对于充电柜，每个充电舱独立，建议在每个充电舱内配置气溶胶灭火装置，这可以作为蓄电池火灾事故的第三道防线。

对于安装了交流充电桩的停车棚，应配备 ABC型干粉灭火器或二氧化碳型灭火器.灭火器必须置于显眼、易于使用的地方，并且不能妨碍停车区内的车辆及人员的安全撤离。

(3)完善各类配套设施，为用户解除后顾之忧

首先，为了杜绝用户将电动自行车通过电梯上楼入户，物业服务公司除了加强宣传外，建议所有电梯加装人工智能识别系统，当电动自行车进入电梯后，能自动识别，电梯无法关门并发出告警提示音。目前，这种电梯控制系统已经在很多小区得到了应用推广，效果良好。下一步，电梯控制系统应能有效识别蓄电池进入电梯。

其次，电动自行车停车场应安装车棚，可以防止热晒雨淋，也可以减少车辆短路事故的发生。而对于用户担心的车辆被盗问题，应在停车场内安装高清视频监控系统。

(4)加装防占位系统

电动自行车进入停车区后，若用户在30秒内未充电，将发生告警提示音，并自动拍摄有关照片，供物业公司通报使用。

电动自行车充电完成后，业主手机将收到相关信息提示，并要求在一定时间内将电动自行车推离充电位，否则可以收取一定的占位费。

5. 总结

电动自行车高速增长的同时，带来了停放、充电和消防安全等一系列的问题，尤其是在人口密集的城市住宅区、写字楼和工业园区，上述问题如果处理不好，就存在较大的安全隐患。本文分析了解决这些问题的方法和措施，综合如下：

（1）建设户外集中充电设施，是解决“进楼入户”、“人车同屋”、“飞线充电”等问题的根本方法，同时，集中充电设施具有较为完善的电气保护功能，可以大大降低蓄电池过充起火问题。

（2）国家应加强顶层设计，制定强制性标准，要求新建住宅小区规划预留电动自行车集中充电设施的场地，多种措施解决集中充电设施建设难的问题。

（3）应构建立体式多重消防安全保护措施，可在蓄电池模组、蓄电池仓、充电柜电池仓内安装气溶胶微型消防装置，做到早发现、早灭火，确保安全；交流充电桩的停车棚内也应配备灭火器。

（4）充分应用人工智能手段，如图像识别，防止电动自行车进入电梯，也可以采用有关技术手段防止电动自行车长期占用充电位，提高充电设施的利用率。

参考文献

1.国务院安委办[2018]13 号文，《关于开展电动自行车消防安全综合治理工作的通知》，2018年5月

2.应急管理部5号令，《高层民用建筑消防安全管理规定》，2021年6月

3.国家标准GB 17762-2018 《电动自行车安全技术规范》

4.国家标准GB/T 36972-2018《电动自行车用锂离子蓄电池》

5.国家标准GB 50180-2018《城市居住区规划设计标准》

6.国家标准报批稿《电动自行车集中充电设施技术规范》

基金项目：2021年广东省科技创新战略专项资金（大学生科技创新培育）立项项目“电动车户外充电系统研究与设计”（项目编号：pdjh2021b0841）