物流行业电动车电池消防安全标准化建设

北京市东城区消防救援支队在清华大学、北京化工大学等高校的技术指导下，联合超电新能源科技发展有限公司、北京骑享科技有限公司，创新研发电动自行车电池安全监管系统，通过温控系统的优化、通信精度的提高、预警算法的升级、灭火系统的创新，实现从生产到销售、从使用到回收的全流程安全数字化服务，并坚持“定点攻破，分步施策”的原则，率先帮扶用电需求最为迫切、安全形势最为严峻、居民反映最为强烈的寄递企业，并逐渐探索出一套满足行业监管标准、符合居民核心诉求的安全社区服务模式。

一、实施背景

据中国自行车协会统计，我国现有电动自行车近3.5亿辆，并且保持着每年2000~3000万的增幅。而随着我国快递、外卖以及民用电动车市场的进一步扩大，充电安全和用电效率之间的矛盾也将越来越突出，主要就表现在寄递行业：

一方面是用电诉求强烈，对于快递和外卖“小哥儿”来说，他们的收入和行驶里程基本成正比，为了保证在路上的时间，他们对电池的需求量非常大，经实地调研，多数“小哥儿”都是一配二、一配三，即一辆电动车除正在用的，还配有2~3块电池备用，并且长期占据着小区内充电柜和充电口，导致部分当地居民反映问题强烈。并且，受限于电池充电时间过长（一块48V22AH电池一般充电需要4~8小时），再加上续航动力远远不能满足正常配送需求，“小哥儿”们迫于生计纷纷“铤而走险”对车辆进行改装，加载非标大容量电池，更有甚者为节省开支不顾生命安全和法律约束，偷偷带到家中充电。

另一方面是管理乱象丛生，2020年8月1日应急管理部公布《高层民用建筑消防安全管理规定》中，明确指出，电动自行车不能在高层民用建筑公共门厅停放和充电，并鼓励和推动社区建设集中充电区，但法案更倾向于“人防”，电池本身的安全缺陷并没有得到根治，一是没有降低电池危险性，将“危险品”从室内强制转移到了室外，虽然人员伤亡率有所降低，但对电动车集中充电区的充电模式以及消防配套设施没有统一规范，极易造成“火烧连营”的情况发生。与此同时，自2021年1月30日，北京市联合多部门下发《关于进一步加强本市电动自行车全链条管控的实施方案》以来，大批资本进入电动自行车电池市场，推广换电模式，虽然方便了群众，但成倍增加了电池的保有量，降低了对个人用电行的跟踪管理，一旦资金链断裂，遍布街头装满电池无人维护的充电柜将成为一颗颗“定时炸弹”，极有可能演变成下一个“共享单车”困局，严重影响社会安全稳定。

因此，引导电池（新能源）安全发展，必须从“技防”入手，既要强化源头治理，填补电池设计漏洞，建立健全能够保障电池安全性能的产品准入机制，又要满足群体需求，适合不同用电场景，加装改装能够有效防火控火灭火的充电设备设施，真正做到对电池的全流程数字化监管，让居民用的放心、安心、舒心。

二、内涵和主要做法

北京市东城区消防救援支队深刻践行部党委会、部务会“推动从根本上解决问题，实现更安全的发展”指示要求，通过认真走访社区居民、实地调研寄递企业，整理汇总了在电动自行车使用及电池安全管理过程中出现的矛盾和诉求，并针对反应强烈的四个问题，提出相应决方案：

（一）针对电池在使用过程中的安全性如何保障的问题。通过进一步优化电池温控格局、升级BMS电池管理系统，让电池本身更安全。

与电动自行车相比，电动汽车电芯模组更多，但发生火灾的概率却更低，其主要原因就是汽车电池配有液态冷却系统和更精准的BMS电池管理系统。因此，支队积极推动自行车电池构造改进方案：

一方面，充分考虑控本的情况下，在电池厂生产初期，要求厂家对电池内部的电芯进行温控处理，即，不奢求增加液冷模块，而是在电芯间增加铝质温度导流板，增加散热面的同时，确保各电芯间的受热温度恒定，防止因散热不均造成的“温差”引发电芯间“压差”过大，导致单电芯过载内短路情况的发生。

另一方面，通过精准到电芯级的安全监测，实现对电池电流、电压、温度以及运动轨迹的24小时可视化数字监管，在此基础上“再向前一步”，基于海量历史数据的比对、学习和智能AI分析，构建“内短路电化学热失控”算法模型，并通过对电池充电过程“锂枝晶析出”的检测，在早期有效探测电池安全风险。目前，基本实现电池内短路、析锂、参数异常离群等严重故障精确识别，降低火灾发生概率，真正做到“危险提前预警”，让电池使用更安全更放心。

（二）针对指数级增长的市场诉求和有限的充电场地的问题。通过推动安全快速的充电，有效释放的电动车充电空间，提升空间利用率和使用效率。

寄递行业大致可分为两部分：一部分是“三轮”快递小哥，他们每天的行动里程为30公里左右，多数营运部建有集中的充电区，车电比例为1:2，一主一备，有的放在车上，有的就直接存放在充电格内，利用中午间隙更换。但经调研，本应被统一管理的电动车电池，都没有安装监测模块，作为营运部的负责人也是安全责任人，对电池安全管理没有抓手，与此同时，站内的大部分充电柜不仅在配备数量上不足以应对充电需求，配置设施上也不足以遏制电池火灾，一旦发生突发事件，后果不堪设想；另一部分则是“二轮”外卖小哥，他们每天的跑单里程都在100公里左右，因此，用电需求最为强烈，车电比例一般的都要在1:3上下，最多可达到1:7，由于没有固定的充电点位，也几乎没有统一的管理方，多数小哥会选择长期“霸占”所住老旧小区的集中充电格口，但也不排除有迫于生计偷将电池放在家中充电的情况发生。截止目前，随着换电柜的应用推广，“小哥”居家充电的行为得到了一定控制，但经调研，多数换电电池已出现了较为普遍的接口磨损情况，主要原因就是在更换或使用电池时动作过大、不爱惜不注意造成的，这样一来的直接结果是造成电池接口虚接、内耗加快，导致在使用时突然出现断电现象，甚至因内阻增大、功耗增加引发电池火灾。因此，支队鼓励推行快速充电方案：

该项技术参照特斯拉快充方案，即，在确保电池线路内阻承载力的大前提下，通过提高电流输出功率，将电池快速充至80%，辅以完备的快、慢充切换和满载自动断电保护机制，将原本需要6-8小时才能充完48V26AH电池，急速压缩到15分钟，实现一定意义上的“超级快充”。而为了更方便的让“小哥”取用，在快递营运部内、在商场美食城周边、在部分居民楼附近都分散设置了“寄递行业快充桩”和“快递小哥聚力岗”，通过推动“加油式充电”模式，将车电比例牢牢锁定在1:1.5的可控范围，极大降低的社会面电池隐患基数，与此同时，为进一步降本增效，辖区寄递行业内部也开始大力推动“一人一车一电一码”管理模式，即，一个人使用一辆车，一辆车配一组电池，一组电池固定一个识别条码，从管理者角度，即有效提升了电池安全可控性，又强化对小哥们的精细化、标准化管理。

（三）针对集中充电区的安全性如何提升问题。通过创新发明“灌溉式盐水灭火柜、箱”及相关外挂设施，进一步提升充电柜安全性能，做到危险发生后的可防可控：

电池充电是将电能转化为化学能的过程，有数据显示：80%的电池火灾是发生在充电时段，而电池作为能量载体，一旦发生火灾，基本无法阻止其化学反应，并且锂是一个非常活跃的金属，无氧状态都可以燃烧，甚至通过化学反应析出氢气、甲烷等爆炸气体，即便被扑灭，随着不断的产热，也极易导致二次爆炸。针对如何有效控制电池火灾，东城支队经过不断地火灾实验，最终，从危化品回收处理企业那里找到了的灵感：

一方面，针对集中停放场地，为攻克火灾密度大、蔓延速度快的扑救难点，设计新型电动车安全充电停泊区方案，即，在配电柜增加漏电监测装置，在电动车上方设置烟感报警，在充电器增加电流、电压监测装置，在电动车停放区附近或充电区正下方埋设“电池灭火盐水池”，遇有突发火灾状况，迅速通过联动网状格栅掉落，将电动车/电池沉降到池内，盐水包随即溶解于水池内，形成在新的电解液，加速电池释能放电的同时，持续降温，从而实现快速控火、灭火目标，防止火烧连营。

另一方面，通过多次的实验观察发现，电池在发生火灾后，外壳不会完全爆裂，而是从个别撕裂口不断喷射火焰，传统的喷射、覆盖式灭火，无论使用何种药剂，在还没有接触到电芯时，就已经被气压冲开，这就是各种充电柜灭火效果不明显的主要原因，并且，能量持续释放的高温会使得密闭空间的温度快速上升，引发周边可燃物的燃烧。基于此现象，并结合不同充电需求，我们研发出新型灌溉式灭火多格充电柜和单体充电箱：一是在全国率先采用灌溉式灭火模组，快速灭火；二是设有废水回收装置不污染环境；三是以消防工程标准严格要求，包管走线不留任何安全死角；四是增设有排烟和滤烟装置，不对周边人员的生命造成威胁；五是配有远程监控和联动系统，真正将电池火灾完全封控在充电格内，让用户更安心的充电。

（四）针对群众举报持续攀升的社会问题。通过推动社区寄递企业微型消防站建设，快速反映联动，保障辖区居民生命财产安全：

从安全治理而言，寄递行业绝对是一个非常难啃的硬骨头，同时，由于缺乏必要的管理抓手，“小哥儿”队伍也成为了社会面疏解整治提升的一大难点。然而，作为民生保障行业，寄递行业也有其不可替代性，庞大的就业群体，为缓解社会压力起到了积极作用，更是在此次上海疫情爆发后，冲在一线，为全力“保供”发挥了巨大社会作用。

东城区消防救援支队，紧紧围绕提升消防安全水平、强化网格化服务主线，通过深入分析寄递行业安全管控的重点难点，充分发挥网点分散且人力充足优势，从提升队伍形象入手，深入指导微型站建设，推动寄递行业消防安全标准化建设。通过“一警六员”培训，着力提升“小哥儿”的自防自救意识和防灾减灾救灾能力，配发相应的消防设备设施，并以快递车为样板，改造成“城市多功能巷道电动消防车”，通过增加水带铺设模块，在危险发生后，特别是深巷胡同老旧小区，大型消防车不易通行的路段，做到第一时间到场铺设水带干线，疏散人群，协助消防员外围处置，与此同时，积极吸纳进入消防志愿服务队体系，在辖区队站的指导统筹下，在分发快递的同时，将消防宣传手册发放到每户人家，打造一支“平时送快递，战时送安全”的生力军，真正打通安全服务的“最后一公里”。

三、实施效果

目前，我们已将电池监管系统推广在美团、京东等主流寄递企业展开实践，应用超10000辆运营车辆，得益于智能锂电管理系统与安全快充模式，充电效率提高了24倍，电池减重78%，测试站点整体功率降低50%，减免了传统充电模式下的峰值过高短路隐患，且室内无电池集中摆放，站内无需换电柜集中充电，空间配置100%提质。

安全快充场景下，一辆车仅需要一组电池，电池资产配置减少50%，为每位骑手节省了80%的充电时间，接单效率30%提升，大幅提高了骑手与物流运营商的经济收益，也优化了寄递企业人员、车辆与用电设备设施的供应链管理成本与效率。

为进一步筑牢轻型电动车用电安全，京东物流北京战区以东城区为试点打造社区物流站点“安全旗舰店”，探索城市物流配送与社区用电相结合的充电安全保障与智能监管网络的构建，为建立电池通讯监测系统标准、电动自行车集中充电设施安全标准、寄递行业消防安全标准提供实践案例，为加强电动自行车全链条管控提供解决方案。

四、探讨及总结

探讨未来的电池管理体系——“车-电销售分离”“人-车-电使用绑定”：

（一）电池生产厂商方面

对电池的安全负有全生命周期的监管责任，出厂时必须配有完备精准的数据通讯端口，并有快、慢两种不同的充电标准接口，同时，电池安全监管公司系统启动，完成系统与电池编码的绑定。

（二）电动自行车销售方面

当与用户签订购车协议后，需将用户个人信息与电池编码实现“人、车、电”的三方绑定；

（三）用户方面

回家时，要与所属物业或者社区报备，将电池及用户信息共享到政府的安全监管物联网平台，一旦检测到发生危险，直接远程断电并第一时间通知用户个人及紧急联系人、社区物业微型站和属地消防救援站，做到三方联动。

（四）危化品回收公司方面

当电池监管公司发现电池有危险信号或者老化预警后，连同应急处置队伍的同时，随即启动电池回收流程，并用户提供电池复购所需证明。以保证市场流通电池数量的整体平稳。

黄明部长曾针对电池安全等问题作出重要指示“勇于担当负责，善于综合协调”，作为应急管理系统，有责任更有义务将电动自行车的全链条安全管理摆在重要位置。始终坚持“人防+物防+技防+心防”战略，以着力提升电池本身可靠性、监测预测准确性、充电用电安全性、回收利用循环性为目标，建立健全监督、跟踪、准入、报废机制，为社会安全稳定发展，顺利达成“双碳”目标保驾护航。