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淺聊新能源汽車火災原因及對策研究

瀏覽次數(shù):189更新時間:2024-09-30

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)境保護的日益重視和能源危機的不斷加劇,新能源汽車作為一種綠色、環(huán)保的交通工具,正逐漸成為未來汽車發(fā)展的主流方向。然而,近年來新能源汽車火災事故頻發(fā),給人們的生命財產(chǎn)安全帶來了嚴重威脅。本文通過對新能源汽車火災原因的分析,提出了相應的對策建議,旨在為新能源汽車的安全發(fā)展提供參考。

關(guān)鍵詞:新能源汽車;火災原因;對策研究
一、引言
新能源汽車以其節(jié)能環(huán)保、低噪音等優(yōu)勢,受到了政府和消費者的廣泛關(guān)注和青睞。然而,隨著新能源汽車保有量的不斷增加,火災事故也時有發(fā)生。新能源汽車火災不僅會造成車輛的嚴重損毀,還可能危及人員生命安全,給社會帶來不良影響。因此,深入研究新能源汽車火災原因,并提出有效的對策措施,對于保障新能源汽車的安全運行具有重要意義。
二、新能源汽車火災原因分析
(一)電池故障
  1. 電池熱失控
    新能源汽車主要采用鋰離子電池,在充放電過程中會產(chǎn)生熱量。如果電池散熱不良或內(nèi)部出現(xiàn)短路、過充等異常情況,就可能導致電池溫度急劇升高,引發(fā)熱失控。熱失控會使電池內(nèi)部發(fā)生化學反應,釋放出大量的熱量和可燃氣體,從而引發(fā)火災。

  2. 電池老化
    隨著使用時間的延長,電池的性能會逐漸下降,出現(xiàn)老化現(xiàn)象。老化的電池可能會出現(xiàn)內(nèi)阻增大、容量衰減等問題,在充放電過程中容易產(chǎn)生過多的熱量,增加火災風險。

(二)電氣系統(tǒng)故障
  1. 高壓線路短路
    新能源汽車的電氣系統(tǒng)中存在大量的高壓線路,如果高壓線路絕緣破損或受到外力擠壓等原因?qū)е露搪罚蜁a(chǎn)生瞬間大電流,引發(fā)火災。

  2. 電氣設(shè)備故障
    新能源汽車中的電機、電控等電氣設(shè)備在運行過程中如果出現(xiàn)故障,可能會產(chǎn)生過熱、火花等現(xiàn)象,從而引發(fā)火災。

(三)充電設(shè)施故障
  1. 充電樁故障
    充電樁在使用過程中如果出現(xiàn)電氣故障、散熱不良等問題,可能會導致充電過程中發(fā)生火災。

  2. 充電操作不當
    用戶在充電過程中如果不按照規(guī)范操作,如使用不合格的充電設(shè)備、過度充電等,也可能引發(fā)火災。

(四)碰撞事故
新能源汽車在發(fā)生碰撞事故時,可能會導致電池包受損、高壓線路短路等情況,從而引發(fā)火災。此外,碰撞事故還可能引起燃油泄漏,如果與電氣系統(tǒng)接觸,也會增加火災的風險。
(五)其他因素
  1. 高溫環(huán)境
    在高溫環(huán)境下,新能源汽車的電池和電氣系統(tǒng)更容易出現(xiàn)故障,增加火災風險。

  2. 車輛改裝
    部分用戶對新能源汽車進行非法改裝,如加裝大功率電器設(shè)備等,可能會導致電氣系統(tǒng)負荷過大,引發(fā)火災。

三、新能源汽車火災對策研究
(一)提高電池安全性
  1. 優(yōu)化電池設(shè)計
    電池生產(chǎn)企業(yè)應加強對電池的設(shè)計研發(fā),提高電池的安全性和可靠性。例如,采用更安全的電池材料、優(yōu)化電池結(jié)構(gòu)設(shè)計、增加電池的散熱性能等。

  2. 加強電池管理系統(tǒng)
    電池管理系統(tǒng)(BMS)是保障電池安全運行的關(guān)鍵。應不斷完善 BMS 的功能,提高其對電池狀態(tài)的監(jiān)測精度和控制能力,及時發(fā)現(xiàn)并處理電池的異常情況,防止熱失控的發(fā)生。

  3. 定期檢測維護電池
    用戶應按照車輛使用手冊的要求,定期對電池進行檢測維護,及時發(fā)現(xiàn)并處理電池的老化、損壞等問題。同時,汽車生產(chǎn)企業(yè)和售后服務(wù)機構(gòu)也應加強對電池的檢測和維護服務(wù),確保電池的安全性能。

(二)加強電氣系統(tǒng)安全管理
  1. 提高電氣系統(tǒng)的絕緣性能
    加強對新能源汽車電氣系統(tǒng)的絕緣設(shè)計和檢測,確保高壓線路和電氣設(shè)備的絕緣性能良好,防止短路等故障的發(fā)生。

  2. 優(yōu)化電氣系統(tǒng)布局
    合理布局電氣系統(tǒng),減少高壓線路的長度和交叉,降低電氣系統(tǒng)的故障風險。同時,應加強對電氣設(shè)備的散熱設(shè)計,確保其在運行過程中不會過熱。

  3. 加強電氣系統(tǒng)的故障監(jiān)測和診斷
    安裝先進的電氣系統(tǒng)故障監(jiān)測和診斷設(shè)備,及時發(fā)現(xiàn)并處理電氣系統(tǒng)的故障,防止火災的發(fā)生。

(三)規(guī)范充電設(shè)施建設(shè)和使用
  1. 加強充電樁的質(zhì)量監(jiān)管
    政府相關(guān)部門應加強對充電樁生產(chǎn)企業(yè)的質(zhì)量監(jiān)管,確保充電樁的質(zhì)量符合國家標準和安全要求。同時,應建立充電樁的定期檢測和維護制度,及時發(fā)現(xiàn)并處理充電樁的故障。

  2. 規(guī)范充電操作
    用戶應嚴格按照充電操作規(guī)范進行充電,使用合格的充電設(shè)備,避免過度充電、長時間充電等不當操作。同時,應加強對充電過程的監(jiān)控,及時發(fā)現(xiàn)并處理異常情況。

  3. 推廣智能充電技術(shù)
    推廣智能充電技術(shù),如智能充電樁、無線充電等,可以實現(xiàn)對充電過程的智能化管理,提高充電的安全性和效率。

(四)提高車輛碰撞安全性
  1. 加強車身結(jié)構(gòu)設(shè)計
    汽車生產(chǎn)企業(yè)應加強新能源汽車的車身結(jié)構(gòu)設(shè)計,提高車輛的碰撞安全性。例如,采用高強度材料、優(yōu)化車身結(jié)構(gòu)等,減少碰撞事故對電池和電氣系統(tǒng)的損害。

  2. 安裝碰撞安全裝置
    安裝碰撞安全裝置,如碰撞傳感器、自動斷電裝置等,可以在車輛發(fā)生碰撞事故時及時切斷電源,防止火災的發(fā)生。

(五)加強宣傳教育和監(jiān)管力度
  1. 加強宣傳教育
    政府相關(guān)部門和汽車生產(chǎn)企業(yè)應加強對新能源汽車用戶的宣傳教育,提高用戶的安全意識和操作技能。例如,通過宣傳手冊、網(wǎng)絡(luò)媒體等方式,向用戶普及新能源汽車的安全知識和操作規(guī)范。

  2. 加強監(jiān)管力度
    政府相關(guān)部門應加強對新能源汽車生產(chǎn)、銷售、使用等環(huán)節(jié)的監(jiān)管力度,嚴厲打擊非法改裝、違規(guī)充電等行為,確保新能源汽車的安全運行。

四、安科瑞AcrelCloud-9000充電站運營平臺

(一)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。

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(二)適用場合

可廣泛應用于醫(yī)院、學校、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。

(三)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,詳細拓撲結(jié)構(gòu)如下:

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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、電氣火災探測器、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用。

多功能電力儀表、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(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

(四)相關(guān)產(chǎn)品介紹

1、1.7KW交流充電樁AEV-AC007D

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2、直流充電樁系列

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3、電氣火災探測器ARCM300-Z

 

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4、限流式保護器ASCP200

 

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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)遠程監(jiān)控。

(五)平臺功能

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)

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2、實時監(jiān)控

2.1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)測變壓器負荷(搭配ACM300T、ADW300),當負荷超過50%時,系統(tǒng)會限制新增開始充電的充電樁的功率,降為50%,當變壓器負荷超過80%時,系統(tǒng)將不允許新增充電樁開始充電,直到負荷下降為止。如圖所示:

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統(tǒng)計當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:

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2.2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:

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2.3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:

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3、故障管理

3.1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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3.2故障派發(fā)

故障派發(fā)中記錄了當前待派發(fā)的故障信息。如圖所示:

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3.3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:

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3.4能耗分析

在能耗分析中,可查看關(guān)聯(lián)站點和關(guān)聯(lián)樁的能耗信息并顯示對應的能耗趨勢圖。如圖所示:

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3.5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:

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3.6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:

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五、結(jié)語

新能源汽車作為一種新興的交通工具,具有廣闊的發(fā)展前景。然而,新能源汽車火災事故的頻發(fā)也給其發(fā)展帶來了一定的挑戰(zhàn)。通過對新能源汽車火災原因的分析,我們可以看出,電池故障、電氣系統(tǒng)故障、充電設(shè)施故障、碰撞事故等是引發(fā)新能源汽車火災的主要原因。為了有效預防和減少新能源汽車火災事故的發(fā)生,我們應從提高電池安全性、加強電氣系統(tǒng)安全管理、規(guī)范充電設(shè)施建設(shè)和使用、提高車輛碰撞安全性、加強宣傳教育和監(jiān)管力度等方面入手,采取有效的對策措施。只有這樣,才能確保新能源汽車的安全運行,推動新能源汽車產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。

參考文獻:

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[7]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應用手冊2022.05版.

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