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淺析新能源汽車火災滅火技術與收費管理平台的研究

更新時間:2024-07-06      瀏覽次數:454

hth下载地址 陳聰

摘要:隨著全球能源結構的轉型以及環境保護意識的提升,新能源汽車在全球範圍內(nei) 得到了迅速推廣與(yu) 應用。無論是純電動汽車、插電式混合動力汽車還是燃料電池汽車,其都成為(wei) 了實現交通領域可持續發展的關(guan) 鍵工具。盡管新能源汽車在減少溫室氣體(ti) 排放、降低對化石能源的依賴方麵取得了顯著成效。但它們(men) 所能源存儲(chu) 係統,如鋰電池,存在安全隱患。特別是在碰撞、故障或過熱等情況下易引發火災事故,一旦發生滅火難度大,且極有對人員和環境造成嚴(yan) 重危害。基於(yu) 此,文章對新能源汽車火災滅火技術進行了分析和探究,旨在通過探究能夠為(wei) 技術的應用起到一定參考作用。

關(guan) 鍵詞:新能源汽車;火災;滅火技術;研究

1、引言

由於(yu) 新能源汽車的火災具有*特性,傳(chuan) 統汽車火災滅火方法往往難以適應。例如,鋰電池的熱失控特性,要求人們(men) 使用大量水或開發出新型的滅火劑和滅火係統,以便快速降溫並控製火勢蔓延。此外,新能源汽車的救援和滅火,還需要詳細的事故處理流程和更專(zhuan) 業(ye) 的救援技術,來應對潛在的電氣衝(chong) 擊風險和有毒氣體(ti) 釋放問題。針對該現狀,更應加強相關(guan) 滅火技術的應用,為(wei) 消防救援工作的創新發展,提供科學的指導和技術支持。

2、鋰電池火災事故的原因研究

2.1過充對於(yu) 鋰電池產(chan) 生的影響

對於(yu) 此方麵的研究人員來說,已對於(yu) 鋰電池的主要組成原理、熱反應機理等方麵實施了大力的實驗分析及研究。王宏偉(wei) 等人對於(yu) 鋰電池在各種溫度狀態之下過放過充的變化方麵進行了研究,並以-30℃、20℃及40℃作為(wei) 主要的代表,逐一實施了過充過放實驗,而*終的實驗結果表明溫度越高,那麽(me) 過充的危險性則會(hui) 越大,也會(hui) 更加提高電池的溫度。段冀淵等人對充電循環對於(yu) 電池過充所產(chan) 生的影響進行了分析和研究,而*終的結果表明循環的頻率越快,那麽(me) 電池爆炸的節點則會(hui) 越早,這則為(wei) 電池在進行過幾次的充電與(yu) 放電之後,對於(yu) 其內(nei) 部結構所產(chan) 生的微小傷(shang) 害,而這種傷(shang) 害在大倍率過程的狀況之下就會(hui) 加以暴露,而後就會(hui) 影響到電池所具備的安全性。

2.1.1安全隱患:過充會(hui) 導致電池內(nei) 部產(chan) 生過量的電荷,這些過量的電荷無法被正常容納和釋放,導致電池內(nei) 部壓力和溫度升高,會(hui) 引發熱失控,導致電池過熱、發生燃燒甚至爆炸,從(cong) 而增加了火災和安全事故的風險。為(wei) 了防止這種情況發生,在鋰電池的設計和使用過程中需要嚴(yan) 格控製充電電壓和充電時間,采用電池管理係統(BMS)監控電池狀態,以及在充電過程中實施過充保護措施等。

2.1.2.電解液分解:過充會(hui) 導致電池內(nei) 部產(chan) 生過量的電荷,這些過量電荷無法被正常容納和釋放,導致電池內(nei) 部的壓力升高,這種過度的壓力導致電解液的分解和氣體(ti) 的生成,進而增加了電池內(nei) 部的壓力,加劇了火災的危險性。電解液是鋰電池的重要組成部分,它通常由有機溶液和鋰鹽組成,過充會(hui) 導致電解液中的有機溶液分解,產(chan) 生氣體(ti) ,如碳氫化合物和二氧化碳,這些氣體(ti) 的產(chan) 生會(hui) 進一步增加電池內(nei) 部的壓力,引發電池破裂、漏液、起火或爆炸等危險情況。

2.1.3.壽命縮短:過充會(hui) 加速鋰電池的老化過程,對電池的壽命和性能造成負麵影響,當電池過充時,電解液中的鋰鹽會(hui) 發生異常的沉積,導致鋰枝晶的形成。這些枝晶的產(chan) 生會(hui) 損壞電池內(nei) 部的結構,導致電池的容量下降和內(nei) 部電阻增加,從(cong) 而加速了電池的老化過程,此外,過充會(hui) 導致電池發熱,引發了內(nei) 部的化學反應,加速了正極和負極材料的分解和結構破壞,進而降低了電池的循環壽命和可靠性。

2.2短路對於(yu) 鋰電池產(chan) 生的影響

對於(yu) 鋰電池來說,電解質及電極材料都屬於(yu) 易燃物品,也易於(yu) 產(chan) 生損壞的情況,致使電池短路狀況的發生,鋰電池之中的能量會(hui) 以熱這一形式加以釋放,而此種迅速放熱的方式,會(hui) 導致電池溫度快速上升。在高溫狀況之下,則會(hui) 導致電解液出現燃燒的狀況,進而則會(hui) 導致電池被燃燒,若是周圍存在易燃的物品,那麽(me) 就會(hui) 導致爆炸狀況的發生,無疑會(hui) 威脅到周圍人們(men) 的生命安全。

2.2.1高溫和熱失控:短路是指在電池正負極之間發生的直接接觸,會(hui) 導致電池內(nei) 部大量電流的瞬時流動,從(cong) 而引發電解液的閃耀燃燒、高溫和大量氣體(ti) 的產(chan) 生,這種情況會(hui) 迅速升高電池內(nei) 部的溫度和壓力,引發火災,並導致電池的熱失控在發生短路情況下,電池內(nei) 部的熱量和氣體(ti) 產(chan) 生速度非常快,會(hui) 導致電池外殼破裂,產(chan) 生火花,引發起火、爆炸等安全事故。

2.2.2電池損壞:短路會(hui) 導致電流過大,這會(hui) 對電池內(nei) 部構件造成嚴(yan) 重的損害,包括金屬箔、隔膜等,電池內(nei) 部的金屬箔通常用於(yu) 傳(chuan) 導電流,而隔膜則用於(yu) 隔離正、負極,如果發生短路,大電流會(hui) 造成金屬箔的過熱和熔化,隔膜也會(hui) 被損壞,導致正負極直接短路,這將進一步加劇電解液的閃耀燃燒和電池內(nei) 部的變化,導致更嚴(yan) 重的安全問題。因此,電池短路不僅(jin) 引發火災和熱失控,同時也會(hui) 直接影響電池的正常運行。為(wei) 了避免這種情況發生,需要在電池設計和使用過程中加強對短路的預防和控製,包括設計防護電路和采用高質量的隔膜和金屬箔等材料以提高電池的抗短路能力。

2.2.3嚴(yan) 重安全風險:短路造成電池內(nei) 部溫度超過其設計溫度範圍時,電池中的化學反應會(hui) 變得不穩定,進一步增加了電池熱失控和爆炸的風險。在短路情況下,電池的外殼會(hui) 被電流和內(nei) 部產(chan) 生的高溫壓力破裂,產(chan) 生火花和高溫氣體(ti) 噴射,引起火災、爆炸等嚴(yan) 重的安全事故。這不僅(jin) 對人身安全構成威脅,還對周圍環境和財產(chan) 造成嚴(yan) 重的損害和破壞。因此,在使用電池時,人們(men) 應該格外注意避免短路情況的發生。避免金屬導體(ti) 直接接觸電池正負極,正確安裝和使用電池,並定期檢查電池的狀態和安全性,同時,選擇符合安全認證標準的電池產(chan) 品,並遵循相應的使用和維護指南,也可以幫助降低短路引起的安全風險和預防爆炸事件的發生。

3、技術分析與(yu) 應對策略

電池熱失控是引發新能源電動汽車火災的根本原因。鋰電池通過製漿、塗膜、裝配、老化等工序組裝成成品,受工藝環境、材料質量、參數控製、操作精密性等因素影響,可能產(chan) 生內(nei) 部質量缺陷,如毛刺、錯位、粉塵吸附、隔膜受損等,導致電池在使用中因絕緣不良引發短路,內(nei) 部積聚大量熱,繼而引發電解液氣化,如果反應得不到控製,內(nei) 部溫度將持續升高,*終導致電池鼓包、破裂。單個(ge) 電池熱失控產(chan) 生的能量,足以引起周邊存放電池的熱失控連鎖反應,*終導致火災爆炸。

3.1火情探測

針對新能源汽車發生的火情,進行火情探測工作是非常重要的,特別是在夜間充電時。做好火情探測,應選擇適合的火情探測設備,例如溫度探測儀(yi) 、紅外熱成像儀(yi) 、有毒氣體(ti) 探測儀(yi) 、可燃氣體(ti) 探測儀(yi) 等,這些設備可以用來對鋰電池電動汽車易燃空間進行點式火情探測。以便迅速采取措施控製火情蔓延。

3.2掌握火災現場情況

為(wei) 更好地實施新能源汽車滅火救援,確保消防救援工作能夠有針對性和高效進行,需要掌握火災現場實際情況。從(cong) 以下幾個(ge) 方麵出發可以有效改善滅火救援效果:

首先,消防救援隊伍在接到報警後,應當針對新能源汽車火災情況進行詳細的了解與(yu) 詢問,包括車輛的型號、品牌,電池容量、性能等關(guan) 鍵信息,以便製定相應的滅火救援方案。這可以通過調閱新能源汽車資料庫、汽車服務手冊(ce) 等途徑獲取必要信息,並且必要時向當地經銷商谘詢相關(guan) 信息。

其次,一旦消防救援人員到達火災現場,需要立即展開方位的火情工作,包括確定火災車輛的電池型號、過火麵積、實際著火位置、有無人員被困等關(guan) 鍵信息。同時要求消防指揮員聯係廠家了解鋰電池容量、電壓、位置、隔離斷電方式等,結合地形、交通、水源等狀況,展開細致的核查,以確定*終的戰術方案,並根據實際情況科學部署火災救援力量。

通過以上措施,消防救援隊伍能夠更全麵地掌握新能源汽車火災現場的實際情況,了解關(guan) 鍵信息,並據此製定科學合理的滅火救援方案,*大限度地減少火災帶來的損失,保障人員安全。

3.3現場警戒

現場警戒對於(yu) 處理新能源汽車火災非常重要,火災現場的煙霧彌漫,鋰電池電動汽車燃燒溫度較高,因此滅火救援人員抵達現場後需要關(guan) 注火情的安全指數,並評估現場安全形勢,以確定警戒區域,並且及時采取相應的警戒處理措施,避免火勢進一步蔓延。

一旦確定警戒範圍,需要及時疏散圍觀群眾(zhong) ,並協調交警部門疏導交通,將火災事故現場劃分為(wei) 火災撲救區、人員待命區、傷(shang) 員轉運區,並對警戒範圍進行嚴(yan) 格封控,對進出人員進行安全防護情況核查。

使用可燃氣體(ti) 探測儀(yi) 不間斷事故現場,以調整各階段的警戒範圍。同時使用測溫儀(yi) 實時監測事故車輛電池位置的溫度,能夠幫助調整警戒範圍,確保救援人員和群眾(zhong) 的安全。

3.4選擇適宜滅火劑

在滅火時,更應加強滅火劑的合理選擇,確保具有一定的適用性、有效性。像常見的三元鋰電池火災,在滅火時,應做好分析。導致三元鋰電池的起火原因多是內(nei) 部高溫高壓氣體(ti) 噴射,這會(hui) 導致內(nei) 部高溫小顆粒被點燃後形成火焰,是典型的氣體(ti) 著火。據德國機動車監督協會(hui) (DEKRA)的相關(guan) 研究成果,水在撲救鋰電池電動汽車火災方麵有著*好的效果,能夠有效撲滅火焰。現階段消防救援隊伍中配備的滅劑多是水、幹粉、泡沫等,如二氧化碳滅火劑、ABC幹粉等。雖然這些滅火劑能夠撲滅明火,但在撲滅鋰電池電動汽車火災時會(hui) 出現複燃問題。因此,針對水在滅火過程中時間長、耗水量大的問題,可以考慮在水中添加多功能環保滅火劑,如F-500泡沫滅火劑或滅火助劑Firesorb。這些多功能環保滅火劑可以有效減少用水量、減少滅火時間,提高滅火效果,從(cong) 而更好地應對鋰電池火災帶來的挑戰。

3.5製定基本作戰流程

消防救援隊伍接警後,首先可結合火災事故等級,調集搶險救援車、泡沫消防車、水罐消防車等車輛,並攜帶必要的裝備器材,同時調集其他聯動力量協助處置;根據火情探測情況,確定存在的風險,如爆炸、觸電、有毒氣體(ti) 、複燃等,以確定後續作戰工作;之後規劃作戰布局:根據風向規劃進攻陣地,並明確指揮架構、任務分工,通過紅外熱像儀(yi) 進行溫度檢測,明確戰術優(you) 先事項。

滅火時,還應根據火情和車輛狀況判斷是否需要進行車輛加固和固定作業(ye) ,以確保救援過程安全有效進行。在做好周圍警戒的同時,使用水槍進行火勢控製,同時進行車門破拆和切斷電源等作業(ye) 。

切斷電源後等待車輛熄火,對電動汽車進行正確破拆和電池切斷操作,同時佩戴防護設備確保人員安全,避免複燃情況的發生。在撲滅火災後仍需對車輛進行監控,避免複燃情況的發生。

3.6確定滅火方式

針對鋰電池電動汽車火災的特殊危險性,滅火和救援工作需要根據具體(ti) 情況采取相應的滅火方式。首先,針對高壓電池狀態,若未著火,可參考普通車輛起火處理方式;若已著火,則需要大量水冷滅火,需確保消防車攜帶足夠水源,並在安全距離外展開滅火。為(wei) 減少經濟損失,如果電池未著火,可以拆卸其他電池後再進行水冷滅火。稀釋送風滅火適用於(yu) 高壓電池未著火且車輛內(nei) 有人員被困情況。通過大量水衝(chong) 擊火勢,設計水幕保護機製,同時利用送風機與(yu) 其他輔助設施驅逐煙霧。若電池已著火,則需要持續監控電池溫度,避免火勢再次擴散。灌注滅火的方式適用於(yu) 前期幹預不及時、水冷效果不明顯且車內(nei) 無人員的情況。通過擋板、沙土等材料直接覆蓋車輛來滅火,可以簡單直接進行。但在車主同意的情況下展開滅火,以免給車主造成較大的損失。若是火災發生在人員密集區域的區域,為(wei) 降低危險,可進行轉移滅火,將車輛轉移至其他位置處理,以減少對周圍影響。若以上手段均難以達到滅火目的,需要嚴(yan) 控火勢情況,並通過監測裝置掌握火災情況,根據後續發展采取對應滅火方式,以避免火勢繼續蔓延。

實際滅火救援中,需綜合考慮各種因素,諸如火情的具體(ti) 情況、車輛狀態、人員安全、周邊環境,滅火方式的可行性與(yu) 效果,以及特殊情況下的經濟損失等等,所以需要經過深思熟慮的選擇確定,並在確保救援人員和周圍環境安全的前提下堅決(jue) 執行。

4、hth下载地址AcrelCloud-9000充電站運營平台

4.1平台概述

hth下载地址充電站運營平台依托物聯網、雲(yun) 計算、互聯網、大數據、AI等技術,對充電站配電係統的運行、電能消耗、電能質量、充電安全和行為(wei) 安全進行實時監控和預警,為(wei) 充電站的可靠、安全、經濟運行提供保障,並及時切除安全隱患、避免電氣火災發生,從(cong) 而保障人員的生命財產(chan) 安全,打造“安全、高效、舒適、綠色"的“人—車—樁—電網—互聯網—多種增值業(ye) 務"的智慧充電站,提升充電站的社會(hui) 和經濟價(jia) 值。

4.2適用場合

可廣泛應用於(yu) 醫院、學校、酒店、體(ti) 育場等公共建築;商業(ye) 廣場、產(chan) 業(ye) 園等綜合園區;企業(ye) 、住宅小區等場所。

4.3係統結構

平台采用分層分布式結構,主要由感知層、網絡層和平台層三個(ge) 部分組成,詳細拓撲結構如下:

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現場設備層:連接於(yu) 網絡中的各類傳(chuan) 感器,包括多功能電力儀(yi) 表、汽車充電樁、電瓶車充電樁、電能質量分析儀(yi) 表、電氣火災探測器、限流式保護器、煙霧傳(chuan) 感器、測溫裝置、智能插座、攝像頭等。

網絡通訊層:包含現場智能網關(guan) 、網絡交換機等設備。智能網關(guan) 主動采集現場設備層設備的數據,並可進行規約轉換,數據存儲(chu) ,並通過網絡把數據上傳(chuan) 至搭建好的數據庫服務器,智能網關(guan) 可在網絡故障時將數據存儲(chu) 在本地,待網絡恢複時從(cong) 中斷的位置繼續上傳(chuan) 數據,保證服務器端數據不丟(diu) 失。

平台管理層:包含應用服務器和數據服務器,完成對現場所有智能設備的數據交換,可在PC端或移動端實現實時監測充電站配電係統運行狀態、充電樁的工作狀態、充電過程及人員行為(wei) ,並完成微信、支付寶在線支付等應用。

多功能電力儀(yi) 表、汽車充電樁、電瓶車充電樁、電氣火災探測器、限流式保護器、智能插座可通過全網通4G通訊模組與(yu) 平台直接通訊。

電能質量分析儀(yi) 表、煙霧傳(chuan) 感器和測溫裝置通過RS485,攝像頭通過RJ45與(yu) 智能網關(guan) 通訊,再由智能網關(guan) 通訊通過4G統一與(yu) 平台通訊。

限流式保護器既可以通過4G連接平台,也可以通過RS485連接網關(guan) 。

平台搭建在客戶自己配置的服務器上。搭建完成之後,客戶可以在任意能聯網的地方,通過有權限的賬號登陸網頁以及手機APP查看各處的運行情況。

4.4相關(guan) 產(chan) 品介紹

4.4.17KW交流充電樁AEV-AC007D

產(chan) 品功能

1)智能監測:充電樁智能控製器對充電樁具備測量、控製與(yu) 保護的功能,如運行狀態監測、故障狀態監測、充電計量與(yu) 計費以及充電過程的聯動控製等。

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(chuan) 給充電樁智能控製器和網絡運營平台。

3)雲(yun) 平台:具備連接雲(yun) 平台的功能,可以實現實時監控,財務報表分析等等。

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)材質可靠:保證長期使用並抵禦複雜天氣環境。

6)適配車型:滿足國標充電接口,適配所有符合GB/T20234.2-2015國標的電動汽車,適應不同車型的不同功率。

7)資產(chan) 安全:產(chan) 品全部由中國平安保險承保,充分保障設備、車輛、人員的安全。

4.4.2直流充電樁係列

4.4.3電氣火災探測器ARCM300-Z

名稱

圖片

功能

電氣火災監控裝置

三相(I、U、Kw、Kvar、Kwh、Kvarh、Hz、COSφ),視在電能、四象限電能計算,單回路剩餘(yu) 電流監測,4路溫度監測,2路繼電器輸出,2路開關(guan) 量輸入,事件記錄,內(nei) 置時鍾,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(chuan) 方案,支持斷電報警上傳(chuan) 功能。

4.4.4限流式保護器ASCP200

產(chan) 品功能:

1)短路保護:保護器實時監測用電線路電流,當線路發生短路故障時,能在150微秒內(nei) 實現快速限流保護,並發出聲光報警信號;

2)過載保護:當線路電流過載且持續時間超過動作時間(3~60秒可設)時,保護器啟動限流保護,並發出聲光報警信號;

3)表內(nei) 超溫保護:當保護器內(nei) 部器件工作溫度過高時,保護器實施超溫限流保護,並發出聲光報警信號;

4)組網通訊:保護器具有1路RS485接口,可以將數據發送到後台監控係統,實現遠程監控。

4.5平台功能

4.5.1首頁

平台首頁顯示充電站的位置及在線情況,統計充電站的充電數據

4.5.2實時監控

1)充電站監控

可以按站點名稱進行篩選,顯示站點詳情、充電槍列表、統計訂單信息、故障記錄,點擊某個(ge) 充電槍編號後在進入充電槍監控頁麵實時監測變壓器負荷(搭配ACM300T、ADW300),當負荷超過50%時,係統會(hui) 限製新增開始充電的充電樁的功率,降為(wei) 50%,當變壓器負荷超過80%時,係統將不允許新增充電樁開始充電,直到負荷下降為(wei) 止。如圖所示:

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統計當前充電站各充電樁回路的數據;通過卡片的形式展現充電樁的數據;顯示故障列表;如圖所示:

2)充電樁監控

顯示充電樁充電數據;顯示各回路的充電狀態;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)設備監控

顯示限流式保護器的狀態,包括線路中的剩餘(yu) 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(guan) 聯的所有故障信息。如圖所示:

2)故障派發

故障派發中記錄了當前待派發的故障信息。如圖所示:

3)故障處理

故障處理中記錄了當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,可查時段關(guan) 聯站點和關(guan) 聯樁的能耗信息並顯示對應的能耗趨勢圖。如圖所示:

4.5.5故障分析

在故障分析中,可查看相關(guan) 時間內(nei) 的故障數、故障狀態、故障類型、趨勢分析以及故障列表。如圖所示:

4.5.6財務報表

在財務報表中,可根據時間查看關(guan) 聯站點的財務數據。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、結語

綜上所述,隨著新能源汽車市場的快速增長,針對其火災滅火技術的研究具有至關(guan) 重要的意義(yi) 。其不僅(jin) 關(guan) 係到乘員和救援人員的生命安全,也關(guan) 係到財產(chan) 損失和環境保護。通過對各種滅火技術的研究應用,滅火劑、救援器材的合理選擇,才能為(wei) 人民群眾(zhong) 和消防救援人員的生命安全提供有力的保障。

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