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淺聊新能源汽車消防安全研究

2024-9-27  閱讀(413)

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張繼冬

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要: 隨著全球?qū)Νh(huán)境保護(hù)的日益重視和能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整,新能源汽車產(chǎn)業(yè)得到了迅猛發(fā)展。然而,新能源汽車在帶來(lái)環(huán)保和節(jié)能優(yōu)勢(shì)的同時(shí),也面臨著消防安全方面的挑戰(zhàn)。本文深入探討了新能源汽車消防安全問題,包括火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)因素、火災(zāi)特點(diǎn)、消防技術(shù)現(xiàn)狀以及未來(lái)發(fā)展方向等,旨在為提高新能源汽車的消防安全水平提供參考。

一、引言
近年來(lái),新能源汽車以其環(huán)保、節(jié)能等優(yōu)勢(shì)逐漸成為汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要方向。新能源汽車主要包括純電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力汽車和燃料電池汽車等。隨著新能源汽車不斷擴(kuò)大,其消防安全問題也日益凸顯。新能源汽車火災(zāi)事故不僅會(huì)造成嚴(yán)重的財(cái)產(chǎn)損失和人員傷亡,還會(huì)對(duì)社會(huì)公共安全產(chǎn)生不良影響。因此,加強(qiáng)新能源汽車消防安全研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
二、新能源汽車火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)因素
(一)電池系統(tǒng)
  1. 電池?zé)崾Э?br class="container-PzX343 wrapper-NZ1vL1 undefined" style="-webkit-font-smoothing: antialiased; box-sizing: border-box; -webkit-tap-highlight-color: rgba(0, 0, 0, 0); color: initial; overflow-anchor: auto;" /> 電池?zé)崾Э厥切履茉雌嚮馂?zāi)的主要原因之一。電池在充放電過程中會(huì)產(chǎn)生熱量,如果散熱不良或發(fā)生內(nèi)部短路等故障,就會(huì)導(dǎo)致電池溫度升高,進(jìn)而引發(fā)熱失控。熱失控會(huì)使電池內(nèi)部產(chǎn)生大量的熱量和氣體,可能導(dǎo)致電池爆炸和火災(zāi)。

  2. 電池過充過放
    電池過充過放也會(huì)增加火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)。過充會(huì)使電池內(nèi)部產(chǎn)生過多的鋰枝晶,容易刺破電池隔膜,引發(fā)內(nèi)部短路;過放則會(huì)使電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)受損,降低電池的安全性。

  3. 電池老化
    隨著電池使用時(shí)間的增加,電池性能會(huì)逐漸下降,老化的電池更容易發(fā)生故障,增加火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)。

(二)電氣系統(tǒng)
  1. 高壓電氣系統(tǒng)故障
    新能源汽車的高壓電氣系統(tǒng)包括動(dòng)力電池、電機(jī)、電控等部件。如果高壓電氣系統(tǒng)發(fā)生故障,如絕緣損壞、短路等,就會(huì)產(chǎn)生電弧和電火花,可能引發(fā)火災(zāi)。

  2. 充電設(shè)施故障
    充電設(shè)施故障也是引發(fā)新能源汽車火災(zāi)的一個(gè)重要因素。例如,充電樁的電氣故障、充電插頭接觸不良等都可能導(dǎo)致火災(zāi)。

(三)其他因素
  1. 碰撞事故
    新能源汽車在發(fā)生碰撞事故時(shí),可能會(huì)導(dǎo)致電池系統(tǒng)和高壓電氣系統(tǒng)受損,引發(fā)火災(zāi)。

  2. 外部火源
    新能源汽車如果停放在易燃物附近或受到外部火源的影響,也可能引發(fā)火災(zāi)。

三、新能源汽車火災(zāi)特點(diǎn)
(一)燃燒速度快
新能源汽車火災(zāi)一旦發(fā)生,燃燒速度非常快。這是因?yàn)殡姵貎?nèi)部含有大量的可燃物質(zhì),如電解液、隔膜等,一旦發(fā)生熱失控,火勢(shì)會(huì)迅速蔓延。
(二)滅火難度大
新能源汽車火災(zāi)滅火難度較大。一方面,電池在燃燒過程中會(huì)產(chǎn)生大量的有毒氣體和濃煙,對(duì)滅火人員的生命安全造成威脅;另一方面,電池火災(zāi)難以用水撲滅,需要使用特殊的滅火材料和方法。
(三)易復(fù)燃
新能源汽車火災(zāi)在撲滅后,容易復(fù)燃。這是因?yàn)殡姵貎?nèi)部的熱失控過程可能并未停止,即使表面的明火被撲滅,電池內(nèi)部仍可能存在潛在的火源,一旦條件合適,就會(huì)再次引發(fā)火災(zāi)。
四、新能源汽車消防技術(shù)現(xiàn)狀
(一)火災(zāi)預(yù)警技術(shù)
  1. 電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)
    電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電池的溫度、電壓等參數(shù),當(dāng)發(fā)現(xiàn)異常情況時(shí),及時(shí)采取措施,防止電池?zé)崾Э亍?/span>

  2. 煙霧探測(cè)器和火災(zāi)報(bào)警器
    在新能源汽車內(nèi)部安裝煙霧探測(cè)器和火災(zāi)報(bào)警器,可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)火災(zāi)隱患,發(fā)出警報(bào),提醒駕乘人員和消防人員采取措施。

(二)滅火技術(shù)
  1. 干粉滅火器
    干粉滅火器是目前新能源汽車上常用的滅火設(shè)備之一。干粉滅火器可以有效地?fù)錅珉姎饣馂?zāi)和可燃液體火災(zāi),但對(duì)于電池火災(zāi)的滅火效果有限。

  2. 水基滅火器
    水基滅火器對(duì)電池火災(zāi)有一定的滅火效果,但需要注意的是,在使用水基滅火器滅火時(shí),要避免直接將水噴到電池上,以免引起電池短路。

  3. 專用滅火設(shè)備
    為了更好地應(yīng)對(duì)新能源汽車火災(zāi),一些企業(yè)研發(fā)了專用的滅火設(shè)備,如氣溶膠滅火器、七氟丙烷滅火器等。這些滅火設(shè)備具有滅火效率高、對(duì)環(huán)境無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn),但成本較高。

(三)消防救援技術(shù)
  1. 應(yīng)急預(yù)案制定
    新能源汽車生產(chǎn)企業(yè)和相關(guān)部門應(yīng)制定完善的應(yīng)急預(yù)案,明確火災(zāi)事故的應(yīng)急處置流程和責(zé)任分工,提高應(yīng)急響應(yīng)能力。

  2. 消防培訓(xùn)
    加強(qiáng)對(duì)消防人員的培訓(xùn),提高他們對(duì)新能源汽車火災(zāi)特點(diǎn)和滅火技術(shù)的認(rèn)識(shí),掌握正確的滅火方法和救援技巧。

  3. 協(xié)同作戰(zhàn)
    在新能源汽車火災(zāi)事故處置中,需要消防、公安、醫(yī)療等部門協(xié)同作戰(zhàn),形成合力,確保火災(zāi)事故得到及時(shí)有效的處置。

五、安科瑞智慧消防云平臺(tái)

(一)平臺(tái)概述

安科瑞智慧消防云平臺(tái)依托物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、AI等技術(shù),對(duì)充電站配電系統(tǒng)的運(yùn)行、電能消耗、電能質(zhì)量、充電安全和行為安全進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和預(yù)警,為充電站的可靠、安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供保障,并及時(shí)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(cái)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(huì)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

(二)適用場(chǎng)合

可廣泛應(yīng)用于醫(yī)院、學(xué)校、酒店、體育場(chǎng)等公共建筑;商業(yè)廣場(chǎng)、產(chǎn)業(yè)園等綜合園區(qū);企業(yè)、住宅小區(qū)等場(chǎng)所。

(三)組網(wǎng)架構(gòu)

平臺(tái)采用分層分布式結(jié)構(gòu),主要由終端感知設(shè)備、邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)和能效管理平臺(tái)層三個(gè)部分組成,詳細(xì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如下:

淺聊新能源汽車消防安全研究

(四)參考選型

 

淺聊新能源汽車消防安全研究

六、相關(guān)產(chǎn)品介紹

(一) 7KW交流充電樁AEV-AC007D

 

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產(chǎn)品功能

(1)智能監(jiān)測(cè):充電樁智能控制器對(duì)充電樁具備測(cè)量、控制與保護(hù)的功能,如運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)、故障狀態(tài)監(jiān)測(cè)、充電計(jì)量與計(jì)費(fèi)以及充電過程的聯(lián)動(dòng)控制等。

(2)智能計(jì)量:輸出配置智能電能表,進(jìn)行充電計(jì)量,具備完善的通信功能,可將計(jì)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(yùn)營(yíng)平臺(tái)。

(3)云平臺(tái):具備連接云平臺(tái)的功能,可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控,財(cái)務(wù)報(bào)表分析等等。

(4)保護(hù)功能:具備防雷保護(hù)、過載保護(hù)、短路保護(hù),漏電保護(hù)和接地保護(hù)等功能。

(5)材質(zhì)可靠:保證長(zhǎng)期使用并抵御復(fù)雜天氣環(huán)境。

(6)適配車型:滿足國(guó)標(biāo)充電接口,適配所有符合GB/T 20234.2-2015國(guó)標(biāo)的電動(dòng)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(guó)平安保險(xiǎn)承保,充分保障設(shè)備、車輛、人員的安全。

(二) 直流充電樁系列

 

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(三)電氣火災(zāi)探測(cè)器ARCM300-Z

 

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(四)限流式保護(hù)器ASCP200

 

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產(chǎn)品功能:

(1)短路保護(hù):保護(hù)器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)用電線路電流,當(dāng)線路發(fā)生短路故障時(shí),能在150微秒內(nèi)實(shí)現(xiàn)快速限流保護(hù),并發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào);

(2)過載保護(hù):當(dāng)線路電流過載且持續(xù)時(shí)間超過動(dòng)作時(shí)間(3~60秒可設(shè))時(shí),保護(hù)器啟動(dòng)限流保護(hù),并發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào);

(3)表內(nèi)超溫保護(hù):當(dāng)保護(hù)器內(nèi)部器件工作溫度過高時(shí),保護(hù)器實(shí)施超溫限流保護(hù),并發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào);

(4)組網(wǎng)通訊:保護(hù)器具有1路RS485接口,可以將數(shù)據(jù)發(fā)送到后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。

七、平臺(tái)功能

(一) 登錄

(二)首頁(yè)

平臺(tái)首頁(yè)顯示充電站的位置及在線情況,統(tǒng)計(jì)充電站的充電數(shù)據(jù)

 

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(三)實(shí)時(shí)監(jiān)控

(1)充電站監(jiān)控

可以按站點(diǎn)名稱進(jìn)行篩選,顯示站點(diǎn)詳情、充電槍列表、統(tǒng)計(jì)訂單信息、故障記錄,點(diǎn)擊某個(gè)充電槍編號(hào)后在進(jìn)入充電槍監(jiān)控頁(yè)面實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)變壓器負(fù)荷(搭配ACM300T、ADW300),當(dāng)負(fù)荷超過50%時(shí),系統(tǒng)會(huì)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(shí),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:

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(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(duì)充電中的回路進(jìn)行手動(dòng)終止;顯示訂單信息、故障信息;如圖所示:

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(3)設(shè)備監(jiān)控

顯示限流式保護(hù)器的狀態(tài),包括線路中的剩余電流、溫度及異常報(bào)警,如圖所示:

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(四) 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:

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(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:

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(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:

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(五)能耗分析

在能耗分析中,可查看關(guān)聯(lián)站點(diǎn)和關(guān)聯(lián)樁的能耗信息并顯示對(duì)應(yīng)的能耗趨勢(shì)圖。如圖所示:

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(六)故障分析

在故障分析中,可查看相關(guān)時(shí)間內(nèi)的故障數(shù)、故障狀態(tài)、故障類型、趨勢(shì)分析以及故障列表。如圖所示:

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(七)財(cái)務(wù)報(bào)表

在財(cái)務(wù)報(bào)表中,可根據(jù)時(shí)間查看關(guān)聯(lián)站點(diǎn)的財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)。如圖所示:

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(八)收益查詢

在收益查詢中,可查看總的收益統(tǒng)計(jì)、收益變化曲線圖、支付占比餅圖以及實(shí)際收益報(bào)表。如圖所示:

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八、案例實(shí)景

 

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九、結(jié)論

綜上所述,隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,汽車消防安全已經(jīng)成為社會(huì)穩(wěn)定和發(fā)展的重要內(nèi)容,新能源電動(dòng)汽車相關(guān)單位要給予高度重視,根據(jù)實(shí)際情況對(duì)傳統(tǒng)的消防模式進(jìn)行有效的創(chuàng)新和完善,這樣不但可以確保消防工作的順利開展,同時(shí)對(duì)汽車行業(yè)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展也有積極作用。

參考文獻(xiàn)

[1]蔣祥林.電動(dòng)車火災(zāi)現(xiàn)存問題分析與對(duì)策研究[J].今日消防,2019,4(10).

[2]姬留新,彭雨婷,夏德行.電動(dòng)汽車動(dòng)力電池系統(tǒng)熱失控預(yù)防措施研究[J].汽車世界,2019,000(020).

[3]張永成.新能源電動(dòng)汽車消防安全現(xiàn)狀與思考.

[4]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè)2022.05版.

 

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