摘要：本文着重对电动自行车的电路起火原因进行了分析，发现电动自行车电路起火的原因有电路短路以及电动自行车内部电路接触不良。发现一般情况下，充电线的外层绝缘套破损老化、电动自行车电池组的绝缘措施发生破损以及主回路发生短路是导致电动自行车电路发生短路的主要因素，最后提出了火灾防范措施。 关键词：电动自行车；电气火灾；短路；防范措施
引言
近年来由于电动自行车数量激增，由电动自行车所引发的火灾事故比比皆是。据不完全统计仅 2021年，由电动自行车引发的火灾就高达1. 4万余起，造成41人死亡，157人受伤。下文主要通过电动自动车电气火灾进行深层次的原因分析，且进一步提出解决方法和改进措施，为避免电动自行车火灾事故的后续发生提供指导性意见。
一、 自行车电气电路导致火灾发生
绝大多数的电动自行车火灾，是因为自行车发生电路故障所引起的。故障的电路导致电能的释放失去控制，引起热能增加，进而使得温度升高，最终引发火灾。从焦耳热Q=I2Rt公式可以看出，当时间一定时，产生热能的大小与电流和电阻的关系密切。
当然电路中热能的增加，也可能是由于电动自行车通过电路的电流的热效应所引起的。但是在正常的情况下，正常电流不会产生足以引起火灾的热能积聚。大量热能的积聚一定是有着大电阻或者大电流的产生。而在正常的情况下电动自行车不会有着大电阻和大电流，一旦发生了这种情况必定是因为产生了异常的电流或者异常的电阻。通常情况下异常的电流是由于电线短路所引起的，异常的电阻往往是因为电子元器件本身或者电路之间接触不良所导致的。
（一）电动自行车电路短路原因分析
（1）电线短路引起自燃的情况分类
电动自行车线路短路分为两种：一种是金属性短路，短路电阻接近为零，短路电流很大，另一种为非金属短路，有一定的电阻，电流相对金属性短路较小。金属性短路过程中产生大
电流，此时电能瞬间转化为大量热能，当温度达到电线绝缘层和周围物体的燃烧点时，由于短路时不停打火，致使电线及周围物体燃烧。电动自行车的正负极电路的外包绝缘皮破损或者老化之后，其正负极电路就有可能接触到一起，短路情况就会发生。短路发生时，极大的电流通过电路，随之产生的电流热效应增大，使得热能在短时间内积聚温度升高。而电动自行车的材料大部分是塑料等易燃材料其燃点较低，再者电动自行车内部的空间结构较小。发生短路的电路距离塑料材料比较近所以一旦发生短路一定会产生持续燃烧的现象。我们把电动自行车短路的原因分为两类。一类是：由于机械物理原因导致线路绝缘皮破损、线路老化、接头脱落引起线路直接短路，产生大电流，在较短的时间内积聚大量的热量，从而使温度升高达到某些易燃物质的燃点，最终引发自燃，这种情况成为一次自燃。示意图如图1 所示。另一类是：由于长时间电动自行车的使用，使电动车由于各种原因产生了大量的热能，这些热能使电线及电器件的绝缘性能下降引起短路打火，从而产生更大的热量引起燃烧，这种情况被称为二次自燃。示意图如图 2 所示。
图 1 自燃类型1示意图
图2 自燃类型 2 示意图
（2）电气系统中没有短路保护的位置
在所有的电动自行车电气系统中，如果电池组内部采用的串联接线，此时若发生短路，是没有办法实现短路保护的。还有大部分的电动自行车将短路保护装置设置在自行车尾部的控制器处，此时控制器和电池组之间的连线若发生短路时，短路保护器也起不到相应的作用。最后当人们进行电动自行车充电时，如果充电的线路由于各种原因而发生短路，即使将室内的电源及时切断，但是室外的电动车电池仍然处于放电的状态，此时电路也得不到短路保护。
（3）常见的导致电动自行车短路起火的原因
一是充电线的外层绝缘套因为某种原因遭到破坏或者充电线外层绝缘套老化绝缘皮破损。另一原因就是人们对充电安全的知识匮乏，对充电线的使用不当使电动自行车在充电时连接不当。这两种原因都可使充电线发生短路。二是过度充电。一些电动自行车使用者认为充电时间越长充电量越多，选择充电8小时以上，甚至整夜充电。但充电时间过长不仅降低了锂电池和充电器的性能，而且使锂电池寿命严重受损，极易引发火灾爆炸。据调查统计，电动车过充电引发的火灾事故在全国锂电池电动自行车火灾爆炸中占了30%以上。2020年8月5日凌晨5时10分左右，广西百市右江区太平街隆平巷 79号民房，停放在一楼大厅里的电动自行车突然发生火灾并引起数量电动自行车连环爆炸事故，造成楼内6人死亡，直接财产损失7.13万元。三是主回路短路也是引发电动自行车火灾的重要原因之一。主回路是连接自行车电池组和控制器的线路，是整个电动自行车的最重要的线路。主回路一旦发生短路，如果没有及时发现和阻止一定会引发电动自行车自燃。导致主回路的线路外层绝缘皮破损的情况有多种：比如说车辆长时间使用或者室外温度太高使得控制器产生高温，引起主回路线路的绝缘层破损，或者主回路的线路由于老化和机械碰撞等因素导致的绝缘皮破损导致的短路。
（二）电动自行车接触不良原因分析
在电动自行车的电气系统中当电流从一个导体传向另一个导体时，两个导体之间需要一个电器连接，这个负责电气连接的电气原件就被称为“电接触”。若两个电气元件之间的电接触出现接触不良的象限，会使接触的地方出现局部高温，热量不断积累，温度不断升高最终发生火灾。有数据表明由于电接触不良而造成电动自行车火灾的事故，占所有电动自行车火灾事故的40%。导体和导体之间的接触电阻受外界的影响很大，接触电阻的大小与电连接接触的温度、压力、接触物体的材料以及接触形式有关系。导体之间电连接件间的电阻由两部分组成一部分是电接触件的原有电阻 R1另一部分是接触电阻Rj。原有电阻 R1是一个固定值我们这不做研究。我们主要研究接触电阻Rj。接89E6电阻的定义为：当两个导体或者电器连接件相接触时，有一个附加电阻存在于接触区域内。接触电阻的经验公式如式(1)
所示：
Rj=Kj/(0.102F)m (1)
式中：F—触头接触压力（N）；Kj—与接触材料，表面状况、接触方式等相关；m—与接触形式有关的系数 从公式中可以看出接触电阻 Rj与电连接的接触温度、压力、接触件的材料以及接触形式和表面状态有关。在此论文中重点讨论，接触电阻与接触温度、压力、材料
和表面状态的关系。
（1）接触压力的影响
电气原件彼此相接触的表面产生的且垂直于接触表面的力叫做接触压力。从接触压力的经验公式可以看出接触电阻的大小与接触压力的大小成反比。随着接触压力的增大，两个连接件之间的接触面积增大。两个连接件表面的接触微点从弹性变形变为塑性变形，使得表面膜被破碎电阻减少。且因为有效接触面积的增大，减小了表面膜对接触电阻的影响。所以随着两个连接件间的接触面积的增大，接触电阻大幅度下降，最后趋于平稳。一般情况下接触类型分为：面接触、线接触以及点接触。从上述可以看出，两个连接件之间的接触面积越大，两者之间的接触电阻越大。但是，这并不是绝对的关系。接触面积的一味增大并不能显著地降低接触电阻。反而是，在接触面积相对小的情况下，接触面积越大，接触电阻很大幅度增加。接触电阻和接触压力以及接触形式之间的关系见表1。
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