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电动汽车火灾预防研究内容及应注意的问题

来源:UC论文网2015-11-11 17:35

摘要:

新能源汽车在未来10 年面临飞速发展的战略机遇。我国高度重视电动汽车的发展,在2011 年3 月出台的十二五规划纲要中,把新能源汽车列为战略性新兴产业之一,提出要重点发展插电式

  新能源汽车在未来10 年面临飞速发展的战略机遇。我国高度重视电动汽车的发展,在2011 年3 月出台的“十二五”规划纲要中,把新能源汽车列为战略性新兴产业之一,提出要重点发展插电式混合动力汽车、纯电动汽车和燃料电池汽车技术,开展插电式混合动力汽车、纯电动汽车研发及大规模商业化示范工程,推进电动汽车的产业化应用。

  然而最近几年,因电动车引发的火灾和造成的人员伤亡都呈现高速增长的势头,电动汽车由于使用大量易燃的高分子材料,一旦发生火灾,火焰和浓烟极易造成人员伤亡甚至群死群伤火灾事故,这引起了消防部门和全社会的关注。

  1 电动汽车工作原理及火灾预防研究简介

  近年来,城市的汽车数量逐年攀升,随之而来的汽车尾气污染、交通拥堵、交通事故等一系列问题尤为突出。同时,随着石油资源的紧张、油价上升和社会对环境污染的关注,零排放、无噪声、行驶成本低廉的电动汽车日益受到关注。

  1. 1 工作原理

  电动汽车是全部或部分由电机驱动、并配置大容量电能储存装置的汽车,它分为纯电动汽车( BEV) 、混合动力汽车( HEV) 、燃料电池汽车( FCEV) 。电动汽车中的主要器件有控制器、充电器、充电电池和电机等。基本的工作原理: 蓄电池→电流→电力调节器→电动机→动力传动系统→驱动汽车行驶。它具有突出的优点: 环境污染小; 噪声低; 高效率; 结构简单,易于操作,使用维修方便; 经久耐用,使用范围广,不受所处环境影响等。研究表明,电动汽车的能源效率超过汽油机汽车,电动汽车的应用可有效地减少对石油资源的依赖。

  1. 2 火灾预防研究简介

  近年来的电动汽车火灾频发也引起了国内外消防人员和其他科研人们的关注。例如: 参考文献中,贾广华等对一起电动公交车的自燃进行了调查,调查结果是电动汽车的一组电池箱内部电池发生故障产生高温自燃起火,引燃车厢内可燃装饰材料蔓延成灾,他认为在加强消防力量的同时,应该对新研发的节能电动车辆的安全技术性能,特别是电池供电系统的安全防护措施作进一步改进。我国已经出台了一些电动自行车和电动摩托车方面的技术标准,但是由于国内外动力电池生产的自动化程度、控制精度、系统设计上存在差异,企业生产的每一个单体电池的内阻和容量有差异,最终影响所有单体电池串联在一起的效果,从而在生产源头仍有火灾隐患存在。由于近几年全国各地都有电动自行车火灾发生,人们对电动自行车的火灾危险性进行了初步的研究,取得了一些有价值的结论,但是这些研究集中在对较小的电动自行车起火原因方面,对电动汽车没有系统深入的研究。电动汽车的电池容量远远大于普通的小型电动自行车,其电池重量甚至高达400 ~ 500 kg 以上,而电池的容量越大,其火灾危险性也就越大,另外,它们的蓄电池的类型也有区别,故不能机械地把由电动自行车得来的经验用于电动汽车。此外,电动汽车还有较电动自行车更为复杂的控制系统和附属装置。至今人们对电动汽车的研究较少,也有学者对锂离子电池的危险性进行了初步的研究,得出了一些基础的数据,但是还缺乏电动汽车在不同行驶状态和充放电过程中的大量数据。由于电动汽车的特殊性,在全球都在关注和推广电动汽车之际,对电动汽车的安全性和火灾隐患进行系统深入的研究已经提上日程。

  2 电动汽车火灾预防研究内容

  针对电动汽车的三个主要部分: 储能装置、传输路线、控制和附属装置进行火灾预防的研究。首先对电动汽车的储能装置进行研究,然后对传输线路、控制和附属装置进行研究,最后对整车运行时的数据进行测量,结合案例和实验做综合评判,对所得数据进行验证,并形成结论。

  2. 1 研究储能装置的性能

  对不同的老旧蓄电池进行充放电研究,并将其与新电池进行对比,得出不同使用时期电池的性能对比,特别是电压与储能的关系、电池内部的压力、电极和电解液情况,电极在不同时期的受损情况、升高温度,电解液的可燃性能; 蓄电池受到外力作用,外层保护受损后,检测出现电解液泄露和气体泄露的情况。

  2. 2 研究输送线路的性能

  对传输线路进行研究,研究车辆在不同加速情况下,传输线路所承受的电流大小,所需要的线径规格和绝缘级别,长时间使用时线路的发热、过负荷的情况、绝缘外层的老化情况; 线路发生短路时,对其周围装置的引燃情况。

  2. 3 研究控制和附属装置的性能

  对控制装置和附属装置的研究,电动机、控制装置和安全保护装置的可靠性、反应灵敏度,在不同天气条件下,是否出现短路情况; 附属装置自身是否具有火灾危险性。

  2. 4 测量整车运行时的数据

  对电动汽车整车运行时的状态进行研究,得出在实际运行时的数据,并与以上三个方面的数据进行对比; 结合最近几年的电动车火灾案例和火灾物证鉴定中遇到的实际案例进行反复对比,得出电动汽车的不同部位、在不同状态下的火灾危险性,并提出改进意见和防范措施,用于规范电动汽车的制造、使用和管理。

  3 电动汽车火灾原因分析及应注意的

  问题

  3. 1 火灾原因

  ( 1) 通过多起汽车和电动车火灾的调查研究发现,蓄电池、发电机、电气控制装置、附属电气装置和输电线路在实际运行中都可能引发火灾,对于它们的火灾危险性和防范措施,成为当今迫切需要深入系统研究的问题。

  ( 2) 电动车行驶中发生火灾的主要原因是车辆电气线路过负荷、短路,由于未安装电气安全装置或电气安全装置不合格,不能及时有效切断电源,大电流引燃绝缘或其他易燃、可燃材料而引发火灾。充电过程中发生火灾的主要原因是电动车自身电气线路短路、充电器线路过负荷、电动车电池故障引起。

  3. 2 应注意的问题

  ( 1) 因不同类型和容量的电池在充放电时的发热量和电池内压力等情况; 电池在不同温度、不同使用条件和受到不同外部损坏时的表现,释放气体的多少,内部电极的状况,以及内部电解液的可燃性能等。

  ( 2) 不同温度下电池的工作性能,温度的变化对电池的SOC、开路电压、内阻和可用能量产生的影响。

  ( 3) 电源输送线路通过不同电流时的火灾危险性,如何选用合格电气线路,并规范敷设,电源控制系统和附属系统引发火灾的可能性等。

  ( 4) 如何在电动汽车上设置欠压、过流和短路保护装置,控制和减少易燃材料使用,提高电动车安全系数。

  4 结束语

  随着电动车保有量的持续增长,电动汽车生产和使用过程带来的问题也越来越多,技术标准不健全、生产维修质量控制不严格、没有针对电动汽车操作人消防安全方面的行为规范,这都为引发火灾埋下大量先天性隐患。从国家能源的战略角度和人民生命财产方面,需要对电动汽车的火灾隐患进行深入系统地研究,从而为普及推广电动汽车铺平道路。建议尽快制定出一个《电动汽车防火安全技术规范》,用于规范和指导电动汽车的生产和操作使用,规范管理,提高电动汽车的可靠性,将该类火灾风险降低到最小。

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