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浅析新能源汽车消防安全研究

更新时间:2024-10-21 点击次数:386次
浅析新能源汽车消防安全研究

任运业

188金宝搏app官网下载 上海嘉定 201801

摘要:随着经济不断发展和技术不断进步,社会各行业积极响应号召,对于环境保护的要求进一步提高,这就促进了新能源汽车的发展。另因现代人对于汽车的便捷性和功能性要求不断提升,汽车系统也逐渐趋向于复杂化发展,且考虑到汽车中的电路、油路和气路浑如一体,运行过程中需要多个系统联合工作,故必然会存在一定的火灾风险性。汽车火灾具有发现晚、燃烧快的特征,且一旦发生汽车火灾,往往无法在一时间进行扑救。基于此,本文就新能源电动汽车消防安全现状与思考进行详细探究。

关键词:新能源;电动汽车;消防安全;现状;思考

0引言

目前新能源研究的重要对象是电动汽车,也是重点扶持项目。但近几年却频繁出现电动汽车火灾事故,严重威胁到电动汽车运行的安全问题,给大众也带来安全风险。目前加大电动汽车消防安全研究力度势在必行,做好火灾的预防工作,才能保障电动汽车运行的安全。

1新能源电动汽车

随着我国经济的快速发展,人民的生活质量不断提高,我国的汽车保有量也不断增加,但能源短缺和环境污染的问题仍然存在,为了兼顾能源安全与环境保护的需求,发展新能源汽车成为了一个重要的途径。新能源汽车与传统汽车的主要差别在于动力源,传统汽车主要依靠燃烧化石燃料提供动力;新能源汽车可分为纯电动汽车、混合动力汽车和燃料电池汽车。纯电动汽车(BEV)不需要其他动力装置,可以完quan由可充电电池提供动力的,没有尾气排放,对于环境保护较好;混合动力汽车(HEV)是拥有2个或2个以上动力源的汽车,不完quan依靠可充电池提供动力,会对环境有一定的影响,但相比于传统汽车节能效果更好,排放较小;燃料电池汽车(FCEV)主要依靠燃料电池提供动力,对环境污染较小。

2新能源电动汽车火灾特点

新能源电动汽车火灾特性包括:火灾不易探测、火灾复燃风险高,以及火灾有毒烟气产量大、毒性高。

(1)新能源电动汽车火灾不易探测。新能源电动汽车的电池一般位于车体内部,当火灾探测器能够探测到电动汽车的火灾时,火灾很有可能已发展到较为猛烈的阶段。

(2)新能源电动汽车火灾复燃风险高。相比于传统燃油汽车,电动汽车发生火灾后的复燃几率较大,且复燃次数也较多。与普通可燃物不同,动力电池火灾中,火源来自其内部发生的化学反应,即使汽车外部火灾得到抑制,但内部电池在氧含量较低甚至无氧的环境中仍能够发生火灾。

(3)新能源电动汽车火灾有毒烟气产量大、毒性高。新能源电动汽车火灾中,动力电池一旦发生热失控,电池或其安全阀将破裂并释放有毒物质。随着热失控的逐渐发展,电池将产生更多的烟雾和有毒气体。一些蓄电池内部的氟也可能形成氟氧化磷(POF3)。这些有毒气体包括氟化氢(HF)、氰化氢(HCN)和一氧化碳(CO)等。吸入一氧化碳会使人体出现头晕、心悸、全身乏力等症状,重度中毒会使人体痉挛、昏迷甚至死亡。

3新能源电动汽车消防安全现状及原因

新能源汽车与传统燃油汽车的主要区别在动力源,同时也出现了不同的能源补给形式。相比于传统汽车,新能源汽车装备有大容量的电池,当汽车出现过热、短路或机械故障时更容易发生起火事故。目前普遍认为产品质量问题是新能源汽车安全事故频发的罪魁祸首。主要是由于企业过分追求补贴技术的指标,忽略了技术验证,导致技术验证不足,出现问题后解决方案不成熟,给产品的安全质量埋下了隐患。

3.1电源系统事故

蓄电池是电源系统的基础组成部分之一,若在日常使用过程中出现蓄电池长期充放电的状况时,会加快蓄电池的老化速度,进而出现隔板老化、绝缘皮老化等状况,一旦老化程度严重,负极与正极可能会直接接通,并进一步引发短路问题。此外,蓄电池中包含有大量的电解液,电解液本身就具有较强的腐蚀性,若蓄电池外表老化严重,可能会造成电解液泄漏的问题,同样也会出现短路的状况。蓄电池的整体结构相对较为复杂,在长期使用之后可能会出现线路接线口松动的问题,并进一步引发断路和接触不良。若这一阶段电动汽车正处于运行状态,则意味着电动汽车发电机无法顺利向蓄电池进行充电,发电机则会处于一种负荷运转的状态,长期运行会面临发电机烧损的状况,并可能会进一步引发严重的电动汽车火灾。

3.2车辆系统事故

电动汽车系统的火灾可以分为线路火灾和电气设备火灾。线路火灾主要是由于电流过载、漏电、短路和接触不良等原因引起的火灾。电气设备火灾主要是由于电气设备的老化、发热烧毁、电子元件的击穿、电路焊点故障、及机械磨损等原因引起的火灾。电动汽车系统火灾事故的频发,主要跟汽车在行驶过程中不断的颠簸、晃动、长时间的运行使汽车长期处于高温中、尘土、空气侵蚀、电压波动等因素有关。导致电动汽车的各用电设备线路出现磨损、老化、松动、腐蚀等现象引起火灾。另外,汽车额外改装或加装的其他用电设备(比如导航、录像、音响等)以及维修人员在维修时未按技术标准操作和蟑螂、老鼠等动物的啮咬等,均是引起汽车电气火灾的隐患。

3.3充电现场事故

充电站的运行和维护是一个长期的过程。在这一长期过程中,充电场所会遇到各种风险因素。其中容易遇到的就是来自于车辆的危险因素。相比传统的燃油类汽车,电动汽车具有加速度快、油门响应灵敏的特点,因此在车辆起步阶段可能会由于驾驶员一时疏忽,撞击其他车辆或者充电桩。特别是公共汽车的充电现场,由于公共汽车驾驶员驾驶时间长,可能会出现精神恍惚,再加上公交车盲区较大,很容易在充电现场造成事故。充电现场的安全性与管理单位的工作认真程度有密切的关系,如果充电现场管理不善,地面积水持续无人清除、充电枪无人归位、充电桩周围无防撞设施、充电现场消防设施不完备等情况持续存在,充电桩无人维护,那么充电现场的安全风险就更高了。同时,充电现场的电动车辆也是危险因素,由于充电动汽车的维护水平参差不齐,如某电动汽车的温控系统和电池过充保护系统出现故障,在充电过程中就有可能出现电池温度过高甚至汽车自燃的情况。同时,电动汽车使用的电池型号参差不齐,大部分电池在受到撞击后会自燃,因此充电现场的车祸还可能会造成连锁火灾。

4新能源电动汽车消防安全策略

4.1完善汽车结构

  1. 从产品质量出发。电动汽车主要通过安全预防,从产品设计入手,严格控制生产质量。

  2. 严格制定安全标准和规范,改善准入条件。尽快出台电动汽车安全年检标准,制定更加严格的新能源汽车安全标准。为了达到新的标准,有必要增加成本。

  3. 应用新能源汽车监控网络。一旦车辆安全事故或隐患得到准确判断,车辆信息、地理信息、人员、货物信息等所有必要信息将立即与智能消防数据平台共享,使应急管理部门能够制定救援措施,及时进行救援。

(4)配备车载灭火装置,一旦发生安全事故立即灭火。

4.2合理充电

电动汽车蓄电池的电量一般在还有20%的情况下进行充电是好的,不能将电用完再进行充电且每次充电不要充满,只需要充到80%以上就可以了。这样充电的目的主要是为了确保电池内部电极活化,延长电池的使用寿命。电池一直在带电的状态,但是电量又不至于过高或过低,电池一直处于循环状态,可以有效的延长电池的使用寿命。在电池的充电模式上,应尽量选择慢充,还可以使用随用随充的方式,这样可以对电池起到很好的养护作用。总体而言对于电动汽车的电池来说,关乎着整个车辆的用车和电池的使用寿命,在使用的电池的时候保持良好的驾驶习惯,同时慢充为主,快充为辅,并严格按照要求定期进行维护,这样才能将电池养护到状态。

4.3汽车检测

新能源汽车的结构与传统的汽车的结构不同,在性能方面也存在着很大差别。关于新能源汽车的维修,其主要依靠维修技术和完善的检测设备,因此,我们需要加强对新能源汽车设备检测方面的重视。一是在维修过程中,需要具备较高的检测技术,再辅助设备,这是完成新能源汽车维修的基础条件。二是需要根据新能源汽车实际的性能特点,不断强化检测设备的功能,保障在检测和维修过程中能够提供科学的检测设施,保障检测具备和全面性,从而打破当前环境下对新能源汽车检测和维修设备问题的局限。另外,在检测环节中,为了保障检测质量,对专业人才的检测监督是当前采取的主要措施,并不断加强对人才市场环境分析,从中筛选专业素养过硬的专业人才,不断对这类人才进行引进,有必要的情况下可以通过校企合作的方式,加强对专业人员的培养,不断使这类人才参与到企业的实践和实习过程中,满足专业人才需求的同时,为后期人才引进奠定了坚实的基础。

4.4加强充电现场安全管理

  1. 加强安全防护措施。①管理方面:首先相关安全防护装备需要配备齐全,在充电桩的工作区域放置绝缘手套、铺设绝缘毯等。其次,在条件允许的情况下,为充电桩安装顶棚防风吹日晒,可以加装摄像头,建立可视化的安全监控系统,以期提高安全管理的信息化水平。②技术方面:根据充电桩功率、交直流充电方式等方面配置相应的安全保护功能,应配置漏电保护、防雷保护、输入测保护、输出测保护、整机保护等功能。

(2)加强安全隐患排查。安全隐患的调查和处理是预防安全事故的前期工作。制定定期检查、安全巡视和专项检查制度,可以有效的确保安全和消防工作全面调查的有序进行。加强专业人员对充电桩、电气设备的专业性安全检查,可以有效防止因为设备问题而产生的安全事故,因为设备的安全是保障充电桩安全的基础。(3)做好安全教育工作。①组织召集管理人员进行相关的安全知识培训;②做好公司管理人员、充电运维人员、设备维护人员的安全教育工作,普及电气、交通应急知识,进行电气操作的人员取得相应的资质证书,持证上岗;③在充电站悬挂警示标语、张贴宣传画等安全宣传。

4.5运用灭火yao剂

根据当前灭火yao剂的使用种类发现,主要包括细水雾灭火剂、干粉灭火剂、惰性气体灭火剂、热气溶胶灭火剂以及氢氟碳类灭火剂等。在此基础上还包括新型灭火剂,主要应用于特殊火灾场所。当蓄电池出现火灾时,首先是就近灭火,灭火器是常用选择。但是由于蓄电池火灾属性的特殊,考虑到周围环境因素以及火灾中会产生的喷射物,还要综合灭火效果,需要科学选择灭火剂。蓄电池火灾明确起火原因,不能使用气体灭火剂,如果火灾环境开阔,会对周边环境造成损伤。灭火剂的研究,还要考虑到蓄电池燃烧强度变化,以惰性较大类型的灭火剂。结合当时的情况,需要加大对灭火yao剂的研究。

5安科瑞智慧消防云平台

5.1平台概述

安科瑞智慧消防云平台依托物联网、云计算、互联网、大数据、AI等技术,对充电站配电系统的运行、电能消耗、电能质量、充电安全和行为安全进行实时监控和预警,为充电站的可靠、安全、经济运行提供保障,并及时切除安全隐患、避免电气火灾发生,从而保障人员的生命财产安全,打造“安全、高效、舒适、绿色”的“人—车—桩—电网—互联网—多种增值业务”的智慧充电站,提升充电站的社会和经济价值。

5.2适用场合

可广泛应用于医院、学校、酒店、体育场等公共建筑;商业广场、产业园等综合园区;企业、住宅小区等场所。

5.3组网架构

平台采用分层分布式结构,主要由终端感知设备、边缘计算网关和能效管理平台层三个部分组成,详细拓扑结构如下:

5.4参考选型

序号

名称

单位

1

智慧用电云平台

EIOT

2

电气火灾探测器

ARCM300系列

3

限流式保护器

ASCP系列

4

汽车充电桩

AEV200系列

6相关产品介绍

6.1 7KW交流充电桩AEV-AC007D

产品功能

(1)智能监测:充电桩智能控制器对充电桩具备测量、控制与保护的功能,如运行状态监测、故障状态监测、充电计量与计费以及充电过程的联动控制等。

(2)智能计量:输出配置智能电能表,进行充电计量,具备完善的通信功能,可将计量信息通过RS485分别上传给充电桩智能控制器和网络运营平台。

(3)云平台:具备连接云平台的功能,可以实现实时监控,财务报表分析等等。

(4)保护功能:具备防雷保护、过载保护、短路保护,漏电保护和接地保护等功能。

(5)材质可靠:保证长期使用并抵御复杂天气环境。

(6)适配车型:满足国标充电接口,适配所有符合GB/T 20234.2-2015国标的电动汽车,适应不同车型的不同功率。

(7)资产安全:产品全部由中国平安保险承保,充分保障设备、车辆、人员的安全。

6.2 直流充电桩系列

6.3电气火灾探测器ARCM300-Z

序号

名称

型号、规格

单位

数量

备注

1

电气火灾监控装置

三相(I、U、Kw、Kvar、Kwh、Kvarh、Hz、COSφ),视在电能、四象限电能计算,单回路剩余电流监测,4路温度监测,2路继电器输出,2路开关量输入,事件记录,内置时钟,点阵式LCD显示,1路独立RS485/Modbus通讯,支持4G/NB等多种无线上传方案,支持断电报警上传功能。

1

安科瑞

6.4限流式保护器ASCP200

项目

指标

输入电压

AC85~265V,45~65HZ

功耗

功耗≤5VA(无负载情况下)

额定电流

0~63A可设置

短路保护时间

<150μs

过载保护

动作范围:110%~140%;动作延时:3~60s

过压保护

动作范围:100%~120%;动作延时:0~60s

欠压保护

动作范围:60%~100%;动作延时:0~60s

线缆温度监测

监测范围

-20~120℃(精度±2℃)

报警设置

动作范围:45~110℃;动作延时:0~60s

漏电流监测

监测范围

20~1000mA(精度:±2%或±5nA)

报警设置

动作范围:30~1000mA;动作延时:0~60s

故障记录

20条记录(故障类型、故障值、故障时间)

报警方式

声光报警(其中声音可以通过消音按键消除)

通讯

1路RS485接口,Modbus-RTU协议;1路2G无线通讯

产品功能:

(1)短路保护:保护器实时监测用电线路电流,当线路发生短路故障时,能在150微秒内实现快速限流保护,并发出声光报警信号;

(2)过载保护:当线路电流过载且持续时间超过动作时间(3~60秒可设)时,保护器启动限流保护,并发出声光报警信号;

(3)表内超温保护:当保护器内部器件工作温度过高时,保护器实施超温限流保护,并发出声光报警信号;

(4)组网通讯:保护器具有1路RS485接口,可以将数据发送到后台监控系统,实现远程监控。

7平台功能

7.1 登录

7.2首页

平台首页显示充电站的位置及在线情况,统计充电站的充电数据

7.3实时监控

(1)充电站监控

可以按站点名称进行筛选,显示站点详情、充电枪列表、统计订单信息、故障记录,点击某个充电枪编号后在进入充电枪监控页面实时监测变压器负荷(搭配ACM300T、ADW300),当负荷超过50%时,系统会限制新增开始充电的充电桩的功率,降为50%,当变压器负荷超过80%时,系统将不允许新增充电桩开始充电,直到负荷下降为止。如图所示:

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统计当前充电站各充电桩回路的数据;通过卡片的形式展现充电桩的数据;显示故障列表;如图所示:

(2)充电桩监控

显示充电桩充电数据;显示各回路的充电状态;可以对充电中的回路进行手动终止;显示订单信息、故障信息;如图所示:

(3)设备监控

显示限流式保护器的状态,包括线路中的剩余电流、温度及异常报警,如图所示:

7.4 故障管理

(1)故障查询

故障查询中记录了登录用户相关联的所有故障信息。如图所示:

(2)故障派发

故障派发中记录了当前待派发的故障信息。如图所示:

(3)故障处理

故障处理中记录了当前待处理的故障信息。如图所示:

7.5能耗分析

在能耗分析中,可查看指ding时段关联站点和关联桩的能耗信息并显示对应的能耗趋势图。如图所示:

7.6故障分析

在故障分析中,可查看相关时间内的故障数、故障状态、故障类型、趋势分析以及故障列表。如图所示:

7.7财务报表

在财务报表中,可根据时间查看关联站点的财务数据。如图所示:

7.8收益查询

在收益查询中,可查看总的收益统计、收益变化曲线图、支付占比饼图以及实际收益报表。如图所示:

8案例实景

9结论

综上所述,随着我国经济的快速发展,汽车消防安全已经成为社会稳定和发展的重要内容,新能源电动汽车相关单位要给予高度重视,根据实际情况对传统的消防模式进行有效的创新和完善,这样不但可以确保消防工作的顺利开展,同时对汽车行业的经济发展也有积极作用。

参考文献

[1]蒋祥林.电动车火灾现存问题分析与对策研究[J].今日消防,2019,4(10).

[2]姬留新,彭雨婷,夏德行.电动汽车动力电池系统热失控预防措施研究[J].汽车世界,2019,000(020).

[3]张永成.新能源电动汽车消防安全现状与思考.

[4]安科瑞企业微电网设计与应用手册2022.05版.

作者介绍:
任运业,男,现任职于188金宝搏app官网下载 。

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