Product category
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
在這個快節(jié)奏的時代,新能源汽車以其環(huán)保與經(jīng)濟效益受到了廣泛關(guān)注。然而,隨著使用量的增長,其消防安全隱患也隨之增加。特別是電動汽車火災(zāi)問題,已成為人們關(guān)注的焦點。今天,我們就來聊聊新能源電動汽車火災(zāi)的那些事兒,同時介紹一款能夠有效預(yù)防此類火災(zāi)的神器——智能防火安全系統(tǒng)。 讓我們直面一個令人不安的事實:新能源車尤其是電動汽車在發(fā)生火災(zāi)時,情況往往比傳統(tǒng)燃油車更為復(fù)雜和危險。原因在于,電動汽車多采用鋰離子電池作為動力源,而這些電池一旦發(fā)生熱失控反應(yīng),后果往往是災(zāi)難性的。這種熱失控現(xiàn)象會導(dǎo)致電池內(nèi)部溫度和壓力驟增,最終可能引發(fā)爆炸和劇烈燃燒。而且,由于鋰電池的特殊性,一旦起火,傳統(tǒng)的滅火方式往往難以奏效,甚至?xí)趽錅绾髲?fù)燃。 面對這樣的困境,車主們無不心急如焚。怎樣才能確保自己的愛車不變成潛在的“桶"呢?這正是我們智能防火安全系統(tǒng)發(fā)揮作用的時刻。我們的系統(tǒng)通過高科技手段,實時監(jiān)控電動汽車的關(guān)鍵部件,特別是電池組的狀態(tài)。利用先進的傳感器和AI算法,系統(tǒng)能準(zhǔn)確預(yù)測并及時警告潛在的熱失控風(fēng)險,甚至在必要時自動采取措施,以避免災(zāi)難的發(fā)生。 具體來說,這款智能防火安全系統(tǒng)集成了多項創(chuàng)新技術(shù)。例如,它能夠在電動汽車充電、駕駛或停放過程中,對電池溫度、電壓以及電流等關(guān)鍵參數(shù)進行監(jiān)測。一旦檢測到異常值,系統(tǒng)會立即向車主發(fā)出警報,并通過車載顯示屏提供應(yīng)急處理建議。更令人安心的是,在緊急情況下,系統(tǒng)還能自動切斷電源,從根本上避免火災(zāi)的發(fā)生。 除此之外,我們的智能防火安全系統(tǒng)還具有學(xué)習(xí)功能,可以根據(jù)車輛的實際使用情況不斷優(yōu)化監(jiān)測算法,使得預(yù)警更加精準(zhǔn),防護措施更加得力。這意味著,隨著時間的推移,系統(tǒng)會變得更加了解你的愛車,從而提供更個性化的防火安全保障。 當(dāng)然,我們也深知,任何技術(shù)都不可能做到。因此,除了技術(shù)上的努力外,我們還致力于普及新能源汽車的火災(zāi)預(yù)防知識,幫助車主增強安全意識,掌握日常防范措施。只有人與技術(shù)的高度結(jié)合,才能構(gòu)筑起真正堅固的安全防線。 摘要:本文以新能源電動汽車火災(zāi)處置為研究對象,隨著“碳中和、碳達(dá)峰"政策指引,未來新能源電動汽車將占據(jù)越來越高,相應(yīng)的火災(zāi)風(fēng)險也會持續(xù)升高,對新能源電動汽車火災(zāi)的根本原因-電池?zé)崾Э?,充電樁平臺以及如何提高充電樁充電安全進行分析,充電站配電系統(tǒng)的運行、電能消耗、電能質(zhì)量、充電安全和行為安全進行實時監(jiān)控和預(yù)警,為充電站的可靠、安全、經(jīng)濟運行提供保障,保護電池。并及時切除安全隱患、避免電氣火災(zāi)發(fā)生,從而保障人員的生命財產(chǎn)安全。
關(guān)鍵詞:新能源汽車火災(zāi)處置 充電樁平臺
0、引言
為推動我國經(jīng)濟向綠色低碳全面轉(zhuǎn)型,2012年、2020年國務(wù)院分別發(fā)布《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2012—2020年)》和《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2021—2035年)》,對新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供指引,明確純電驅(qū)動戰(zhàn)略方向。在大政方針的指引下,我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)得到長足發(fā)展,產(chǎn)銷量、保有量連續(xù)位居世界。根據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會2022年一季度的統(tǒng)計數(shù)據(jù),新能源汽車產(chǎn)量129.3萬輛、銷量125.7萬輛,同比增長1.4倍,占整個汽車市場的比率達(dá)到19.3%。據(jù)預(yù)測,到2030年電動汽車保有量占比高將達(dá)50%,數(shù)量高將達(dá)1億輛[1]。隨著越來越多消費者選購新能源汽車,新能源汽車火災(zāi)發(fā)生的頻次也在隨之升高,由于新能源汽車同傳統(tǒng)燃油車相比,在火災(zāi)危險性、滅火機理及處置措施等方面均具有性,需要加以深入分析研究,采取有效措施應(yīng)對處置,大限度避免發(fā)生危險。
1、新能源汽車現(xiàn)狀
據(jù)消防救援局統(tǒng)計,2022年一季度,全國共接報電動自行車火災(zāi)4700起、新能源汽車火災(zāi)637起,同比分別上升35%和31.3%,與火災(zāi)整體走勢相反,新能源汽車火災(zāi)事故越來越引起人們關(guān)注,形勢任務(wù)十分嚴(yán)峻。按照能量來源,新能源汽車一般分為純電動、混合動力、燃料電池等三類,其中,純電動汽車結(jié)構(gòu)簡單、能源利用率高,是大力推廣發(fā)展的汽車方向;混合動力汽車結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜,是作為當(dāng)前汽車充電樁布局不足、燃油向純電動過渡的一類車型;燃料電池汽車成本高昂、受鉑金儲量限制,主要作為科研跟蹤方向。因此,本文以新能源純電動汽車作為研究對象。電動汽車以蓄電池為主要動力來源,分為鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池、鐵鎳電池、鈉氯化鎳電池、銀鋅電池、鈉硫電池、鋰電池等,由于具有高能量密度以及價格優(yōu)勢,鋰電池成為目前電動
汽車的主要研究應(yīng)用方向,鋰電池根據(jù)正極材料的不同又可分為錳酸鋰電池、磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池[2]。純電動汽車與傳統(tǒng)燃油汽車的比較見表1。
表1純電動汽車與傳統(tǒng)燃油汽車主要參數(shù)比較
能源形式 | 電能 | 汽油、柴油 |
儲能裝置 | 蓄電池 | 油箱 |
驅(qū)動裝置 | 電機 | 內(nèi)燃機 |
電力系統(tǒng) | 低壓12V、24V 高壓360V(因品牌而異) | 12V、24V |
2、電池?zé)崾Э胤治?/p>
電池?zé)崾Э厥且l(fā)新能源電動汽車火災(zāi)的根本原因。鋰電池通過制漿、涂膜、裝配、老化等工序組裝成成品,受工藝環(huán)境、材料質(zhì)量、參數(shù)控制、操作精密性等因素影響,可能產(chǎn)生內(nèi)部質(zhì)量缺陷,如毛刺、錯位、粉塵吸附、隔膜受損等,導(dǎo)致電池在使用中因絕緣不良引發(fā)短路,內(nèi)部積聚大量熱,繼而引發(fā)電解液氣化,如果反應(yīng)得不到控制,內(nèi)部溫度將持續(xù)升高,終導(dǎo)致電池鼓包、破裂。單個電池?zé)崾Э禺a(chǎn)生的能量,足以引起周邊存放電池的熱失控連鎖反應(yīng),終導(dǎo)致火災(zāi)爆炸[3]。
2.1引發(fā)熱失控的外部因素
2.1.1短路自燃
在高溫、潮濕、浸水等外部環(huán)境下,電池易發(fā)生短路故障,溫度達(dá)到130℃以上易導(dǎo)致熱失控而起火自燃。2016年7月10日,深圳美拜電子廠鋰電池高溫老化車間發(fā)生爆炸,造成3名消防員和2名群眾受傷。
2.1.2過量充電
充電時電池負(fù)極上會析出鋰結(jié)晶,過量充電時鋰結(jié)晶聚集會刺破隔膜,發(fā)生微短路,溫度持續(xù)升高會導(dǎo)致電解液氣化,產(chǎn)生大量的熱,導(dǎo)致電池燃燒爆炸,或終止充電后經(jīng)過一段時間發(fā)生燃燒爆炸。
2.1.3碰撞損傷
當(dāng)電動汽車遭遇外部撞擊、擠壓、振動、跌落等機械作用時,易導(dǎo)致電池受到穿刺、擠壓而短路,電池?fù)p傷可能立即表現(xiàn)為燃燒爆炸釋放出來,也可能經(jīng)歷緩慢的熱失控發(fā)展過程,一段時間后引發(fā)火災(zāi)。雪弗蘭VOLT進行側(cè)碰撞實驗,于停車場放置3周后才發(fā)生火災(zāi)[4]。
2.1.4回收拆解
目前,電池回收拆解的工藝流程復(fù)雜、技術(shù)還不成熟,易發(fā)生廢鋁錠產(chǎn)氫自燃或提取出的電解液起火等事故,隨著新能源電動汽車產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展,待回收的電池量越來越大,亟需優(yōu)化回收工藝、提高本質(zhì)安全水平。
2.2電動汽車火災(zāi)的危險性
電動汽車發(fā)生火災(zāi)時,既要按照常規(guī)車輛考慮車內(nèi)可燃物燃燒的影響,還要考慮電池組可能發(fā)生的熱失控影響,此外,還有電動汽車的高壓組件可能造成的危險。由于電池組一般位于車輛底部、引擎蓋下、座椅下、后備箱下,位置較為隱蔽,早期火勢不易察覺,事故具有突發(fā)性、蔓延迅速、持續(xù)時間長等特點,極易引發(fā)爆炸、觸電、中毒等風(fēng)險,且電池燃燒具有性,容易發(fā)生復(fù)燃。
2.2.1觸電
電動汽車發(fā)生火災(zāi)時,可能導(dǎo)致系統(tǒng)失靈而出現(xiàn)未熄火斷電、高壓系統(tǒng)未切斷等情況,如滅火操作中不注意防護、人員直接接觸到高壓組件,或破拆救人時不注意偵察電池系統(tǒng)的位置,均可能在處置中誤觸高壓組件而觸電。
2.2.2爆炸
電池?zé)崾Э刂饡r,可燃性電解液蒸氣和有機小分子氣體以極快速度噴出,與殼壁發(fā)生摩擦,摩擦產(chǎn)生的熱量足以點燃低閃點的可燃性氣體,據(jù)測量燃燒溫度可達(dá)880℃以上,進入熱失控狀態(tài)的電池足夠多,會導(dǎo)致可燃?xì)怏w大量積聚,達(dá)到其爆炸極限則會引發(fā)爆炸[5]。
3工作建議
由于新能源電動汽車火災(zāi)具有特殊危險性,對消防員的滅火處置工作提出更高更專業(yè)性要求,需要加強相關(guān)業(yè)務(wù)理論學(xué)習(xí),開展實戰(zhàn)場景訓(xùn)練,幫助消防員提升應(yīng)對處置能力,大限度保障安全。
(1)深化業(yè)務(wù)學(xué)習(xí),開展針對訓(xùn)練。要在日常學(xué)習(xí)中加入新能源電池有關(guān)知識,邀請專家學(xué)者、廠方技術(shù)人員指導(dǎo)授課,并結(jié)合偵察檢測、安全防護、冷卻保護等科目開展針對性實戰(zhàn)訓(xùn)練,確保接到類似警情應(yīng)對有效、處置有度。
(2)提高防護意識,掌握避險措施。通過相關(guān)平臺,搭配限流式保護器提高充電安全,保護監(jiān)測電池,保障人員安全。充電站配電系統(tǒng)的運行、電能消耗、電能質(zhì)量、充電安全和行為安全進行實時監(jiān)控和預(yù)警,為充電站的可靠、安全、經(jīng)濟運行提供保障,并及時切除安全隱患、避免電氣火災(zāi)發(fā)生,從而保障人員的生命財產(chǎn)安全
4、安科瑞AcrelCloud-9000充電站運營平臺
4.1平臺概述
安科瑞充電站運營平臺依托物聯(lián)網(wǎng)、云計算、互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、AI等技術(shù),對充電站配電系統(tǒng)的運行、電能消耗、電能質(zhì)量、充電安全和行為安全進行實時監(jiān)控和預(yù)警,為充電站的可靠、安全、經(jīng)濟運行提供保障,并及時切除安全隱患、避免電氣火災(zāi)發(fā)生,從而保障人員的生命財產(chǎn)安全,打造“安全、高效、舒適、綠色"的“人—車—樁—電網(wǎng)—互聯(lián)網(wǎng)—多種增值業(yè)務(wù)"的智慧充電站,提升充電站的社會和經(jīng)濟價值。
4.2適用場合
可廣泛應(yīng)用于醫(yī)院、學(xué)校、酒店、體育場等公共建筑;商業(yè)廣場、產(chǎn)業(yè)園等綜合園區(qū);企業(yè)、住宅小區(qū)等場所。
4.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
平臺采用分層分布式結(jié)構(gòu),主要由感知層、網(wǎng)絡(luò)層和平臺層三個部分組成,詳細(xì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如下:
現(xiàn)場設(shè)備層:連接于網(wǎng)絡(luò)中的各類傳感器,包括多功能電力儀表、汽車充電樁、電瓶車充電樁、電能質(zhì)量分析儀表、電氣、限流式保護器、煙霧傳感器、測溫裝置、智能插座、攝像頭等。
網(wǎng)絡(luò)通訊層:包含現(xiàn)場智能網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)絡(luò)交換機等設(shè)備。智能網(wǎng)關(guān)主動采集現(xiàn)場設(shè)備層設(shè)備的數(shù)據(jù),并可進行規(guī)約轉(zhuǎn)換,數(shù)據(jù)存儲,并通過網(wǎng)絡(luò)把數(shù)據(jù)上傳至搭建好的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器,智能網(wǎng)關(guān)可在網(wǎng)絡(luò)故障時將數(shù)據(jù)存儲在本地,待網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)時從中斷的位置繼續(xù)上傳數(shù)據(jù),保證服務(wù)器端數(shù)據(jù)不丟失。
平臺管理層:包含應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)服務(wù)器,完成對現(xiàn)場所有智能設(shè)備的數(shù)據(jù)交換,可在PC端或移動端實現(xiàn)實時監(jiān)測充電站配電系統(tǒng)運行狀態(tài)、充電樁的工作狀態(tài)、充電過程及人員行為,并完成微信、支付寶在線支付等應(yīng)用。
多功能電力儀表、汽車充電樁、電瓶車充電樁、電氣、限流式保護器、智能插座可通過全網(wǎng)通4G通訊模組與平臺直接通訊。
電能質(zhì)量分析儀表、煙霧傳感器和測溫裝置通過RS485,攝像頭通過RJ45與智能網(wǎng)關(guān)通訊,再由智能網(wǎng)關(guān)通訊通過4G統(tǒng)一與平臺通訊。
限流式保護器既可以通過4G連接平臺,也可以通過RS485連接網(wǎng)關(guān)。
平臺搭建在客戶自己配置的服務(wù)器上。搭建完成之后,客戶可以在任意能聯(lián)網(wǎng)的地方,通過有權(quán)限的賬號登陸網(wǎng)頁以及手機APP查看各處的運行情況。
4.4相關(guān)產(chǎn)品介紹
4.4.17KW交流充電樁AEV-AC007D
產(chǎn)品功能
1)智能監(jiān)測:充電樁智能控制器對充電樁具備測量、控制與保護的功能,如運行狀態(tài)監(jiān)測、故障狀態(tài)監(jiān)測、充電計量與計費以及充電過程的聯(lián)動控制等。
2)智能計量:輸出配置智能電能表,進行充電計量,具備完善的通信功能,可將計量信息通過RS485分別上傳給充電樁智能控制器和網(wǎng)絡(luò)運營平臺。
3)云平臺:具備連接云平臺的功能,可以實現(xiàn)實時監(jiān)控,財務(wù)報表分析等等。
4)保護功能:具備防雷保護、過載保護、短路保護,漏電保護和接地保護等功能。
5)材質(zhì)可靠:保證長期使用并抵御復(fù)雜天氣環(huán)境。
6)適配車型:滿足國標(biāo)充電接口,適配所有符合GB/T20234.2-2015國標(biāo)的電動汽車,適應(yīng)不同車型的不同功率。
7)資產(chǎn)安全:產(chǎn)品全部由中國平安保險承保,充分保障設(shè)備、車輛、人員的安全。
4.4.2直流充電樁系列
4.4.3電氣ARCM300-Z
名稱 | 圖片 | 功能 |
電氣火災(zāi)監(jiān)控裝置 | 三相(I、U、Kw、Kvar、Kwh、Kvarh、Hz、COSφ),視在電能、四象限電能計算,單回路剩余電流監(jiān)測,4路溫度監(jiān)測,2路繼電器輸出,2路開關(guān)量輸入,事件記錄,內(nèi)置時鐘,點陣式LCD顯示,1路獨立RS485/Modbus通訊,支持4G/NB等多種無線上傳方案,支持?jǐn)嚯妶缶蟼鞴δ堋?/p> |
4.4.4限流式保護器ASCP200
產(chǎn)品功能:
1)短路保護:保護器實時監(jiān)測用電線路電流,當(dāng)線路發(fā)生短路故障時,能在150微秒內(nèi)實現(xiàn)快速限流保護,并發(fā)出聲光報警信號;
2)過載保護:當(dāng)線路電流過載且持續(xù)時間超過動作時間(3~60秒可設(shè))時,保護器啟動限流保護,并發(fā)出聲光報警信號;
3)表內(nèi)超溫保護:當(dāng)保護器內(nèi)部器件工作溫度過高時,保護器實施超溫限流保護,并發(fā)出聲光報警信號;
4)組網(wǎng)通訊:保護器具有1路RS485接口,可以將數(shù)據(jù)發(fā)送到后臺監(jiān)控系統(tǒng),實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。
4.5平臺功能
4.5.1首頁
平臺首頁顯示充電站的位置及在線情況,統(tǒng)計充電站的充電數(shù)據(jù)
4.5.2實時監(jiān)控
1)充電站監(jiān)控
可以按站點名稱進行篩選,顯示站點詳情、充電槍列表、統(tǒng)計訂單信息、故障記錄,點擊某個充電槍編號后在進入充電槍監(jiān)控頁面實時監(jiān)測變壓器負(fù)荷(搭配ACM300T、ADW300),當(dāng)負(fù)荷超過50%時,系統(tǒng)會限制新增開始充電的充電樁的功率,降為50%,當(dāng)變壓器負(fù)荷超過80%時,系統(tǒng)將不允許新增充電樁開始充電,直到負(fù)荷下降為止。如圖所示:
統(tǒng)計當(dāng)前充電站各充電樁回路的數(shù)據(jù);通過卡片的形式展現(xiàn)充電樁的數(shù)據(jù);顯示故障列表;如圖所示:
2)充電樁監(jiān)控
顯示充電樁充電數(shù)據(jù);顯示各回路的充電狀態(tài);可以對充電中的回路進行手動終止;顯示訂單信息、故障信息;如圖所示:
3)設(shè)備監(jiān)控
顯示限流式保護器的狀態(tài),包括線路中的剩余電流、溫度及異常報警,如圖所示:
4.5.3故障管理
1)故障查詢
故障查詢中記錄了登錄用戶相關(guān)聯(lián)的所有故障信息。如圖所示:
2)故障派發(fā)
故障派發(fā)中記錄了當(dāng)前待派發(fā)的故障信息。如圖所示:
3)故障處理
故障處理中記錄了當(dāng)前待處理的故障信息。如圖所示:
4.5.4能耗分析
在能耗分析中,可查看時段關(guān)聯(lián)站點和關(guān)聯(lián)樁的能耗信息并顯示對應(yīng)的能耗趨勢圖。如圖所示:
4.5.5故障分析
在故障分析中,可查看相關(guān)時間內(nèi)的故障數(shù)、故障狀態(tài)、故障類型、趨勢分析以及故障列表。如圖所示:
4.5.6財務(wù)報表
在財務(wù)報表中,可根據(jù)時間查看關(guān)聯(lián)站點的財務(wù)數(shù)據(jù)。如圖所示:
4.5.7收益查詢
在收益查詢中,可查看總的收益統(tǒng)計、收益變化曲線圖、支付占比餅圖以及實際收益報表。如圖所示:
5、結(jié)語
綜上所述,要降低新能源汽車火災(zāi)事故的概率,需要根據(jù)新能源汽車的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和動力電池的火災(zāi)特點,采取多樣化的防控措施,如提升新能源汽車的產(chǎn)品質(zhì)量安全,實現(xiàn)智能車載監(jiān)控系統(tǒng)與智慧消防監(jiān)管平臺的信息共享,完善制定更加嚴(yán)格的安全標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范,細(xì)化充電樁的設(shè)置要求和強化充電樁消防安全管理,規(guī)范用車和科學(xué)保養(yǎng)等,以便新能源汽車在發(fā)生安全故障提醒及火災(zāi)事故時,能夠及時預(yù)警,方便車主或廠家提前介入,有針對性地進行高效處置,大限度地減少新能源車汽車火災(zāi)事故的發(fā)生概率。
參考文獻:
[1]吳志強,廖承林,李勇.新能源電動汽車消防安全現(xiàn)狀與思考[J].消防科學(xué)與技術(shù),2019,38(1):148-151.
[2]吳忠華,李海寧.電動汽車的火災(zāi)危險性探討[J].消防科學(xué)與技術(shù),2014(11):1340-1343.
[3]代旭日,何寧.鋰電池火災(zāi)特點及處置對策[J].消防科學(xué)與技術(shù),2016,35(11):1616-1619.
[4]張得勝,張良,陳克,等.電動汽車火災(zāi)原因調(diào)查研究[J].消防科學(xué)與技術(shù),2014(9):1091-1093.
[5]柯錦城,楊旻,謝寧波,等.鋰電池電動汽車滅火救援技術(shù)探討[J].消防科學(xué)與技術(shù),2017,36(12):1725-1727.
[6]陳儉.新能源電動汽車火災(zāi)危險性分析及處置研究.
[7]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊2022.05版
作者介紹:
劉細(xì)鳳,女,安科瑞電氣股份有限公司,主要從事汽車電氣火災(zāi)的研發(fā)與應(yīng)用
我們強烈建議所有新能源車主增強安全意識,做好日常防范工作。通過學(xué)習(xí)新能源汽車防火安全指南,您可以更好地了解如何預(yù)防火災(zāi)的發(fā)生,并在緊急情況下采取正確的應(yīng)對措施。