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浅聊关于新能源汽车火灾原因及对策分析

发布时间:2024/8/26 9:10:30
浏览次数:195
摘要:随着新能源汽车的快速发展和普及,新能源汽车火灾事故也时有发生,引起了社会的广泛关注。本文深入分析了新能源汽车火灾的主要原因,包括电池故障、电气系统问题、充电过程不当等,并针对这些原因提出了相应的对策,如提高电池安全性、加强电气系统检测、规范充电操作等,以降低新能源汽车火灾事故的发生概率,促进新能源汽车产业的健康发展。
关键词:新能源汽车;火灾原因;对策分析
一、引言
近年来,新能源汽车以其环保、节能等优势,在全球范围内得到了迅猛发展。然而,随着新能源汽车保有量的不断增加,新能源汽车火灾事故也逐渐增多,给人们的生命财产安全带来了严重威胁。因此,深入分析新能源汽车火灾原因,并提出有效的对策,对于保障新能源汽车的安全运行、推动新能源汽车产业的可持续发展具有重要意义。
二、新能源汽车火灾的主要原因
(一)电池故障
  1. 电池热失控
    新能源汽车主要采用锂离子电池,在充放电过程中,电池内部会产生热量。如果电池散热不良或发生内部短路等故障,热量无法及时散发,就会导致电池温度升高,引发热失控。热失控会使电池内部发生剧烈的化学反应,产生大量的热量和气体,最终导致电池起火甚至爆炸。

  2. 电池过充过放
    在充电过程中,如果充电设备故障或操作人员失误,导致电池过充,会使电池内部的锂离子过度嵌入负极,造成负极析锂,形成锂枝晶。锂枝晶容易刺破电池隔膜,引发内部短路,从而导致火灾事故。同样,在放电过程中,如果电池过度放电,也会使电池内部结构受损,增加火灾风险。

  3. 电池老化
    随着使用时间的增加,电池会逐渐老化,其性能会逐渐下降。老化的电池可能会出现内阻增大、容量衰减等问题,容易引发热失控等故障。此外,电池在长期使用过程中,可能会受到外部冲击、振动等因素的影响,导致电池内部结构受损,也会增加火灾风险。

(二)电气系统问题
  1. 高压线路短路
    新能源汽车的电气系统中存在大量的高压线路,如动力电池与电机之间的连接线路、充电线路等。如果这些高压线路发生短路,会产生巨大的电流,瞬间释放大量的热量,可能引发火灾事故。高压线路短路的原因主要有线路老化、绝缘破损、受到外力挤压等。

  2. 电气设备故障
    新能源汽车中的电气设备,如电机、电控系统、充电器等,如果出现故障,也可能引发火灾事故。例如,电机在运行过程中如果发生堵转、过载等情况,会使电机温度升高,可能引发火灾;电控系统如果出现故障,可能导致电池过充过放、电机失控等问题,增加火灾风险;充电器如果质量不合格或使用不当,也可能引发火灾。

(三)充电过程不当
  1. 充电设施故障
    充电桩、充电枪等充电设施如果存在质量问题或故障,可能会导致充电过程中出现过压、过流、过热等情况,从而引发火灾事故。此外,充电设施的安装和维护不当,也可能导致电气线路短路、接地不良等问题,增加火灾风险。

  2. 充电操作不规范
    在充电过程中,如果操作人员不按照规范操作,如使用不匹配的充电设备、在高温、潮湿等环境下充电、充电时间过长等,也可能引发火灾事故。例如,使用非原装充电器或劣质充电器,可能会导致充电电压、电流不稳定,损坏电池;在高温环境下充电,会使电池温度升高,增加热失控的风险;充电时间过长,可能会导致电池过充,引发火灾。

(四)外部因素影响
  1. 碰撞事故
    新能源汽车在发生碰撞事故时,可能会导致电池、高压线路等部件受损,引发火灾事故。例如,碰撞可能会使电池外壳破裂、内部结构受损,导致电池短路、热失控;碰撞也可能会使高压线路断裂、绝缘破损,引发短路火灾。

  2. 高温环境
    在高温环境下,新能源汽车的电池、电气系统等部件的工作温度会升高,容易引发火灾事故。此外,高温环境还可能会加速电池老化、降低电池性能,增加火灾风险。

  3. 浸水
    如果新能源汽车浸水,可能会导致电池、电气系统等部件短路,引发火灾事故。特别是在暴雨、洪水等自然灾害中,新能源汽车浸水的风险较大。

三、安科瑞AcrelCloud-9000充电站运营平台

(一)平台概述

安科瑞充电站运营平台依托物联网、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。

浅聊关于新能源汽车火灾原因及对策分析

(二)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。

(三)系统结构

平台采用分层分布式结构,主要由感知层、网络层和平台层三个部分组成,详细拓扑结构如下:

浅聊关于新能源汽车火灾原因及对策分析

现场设备层:连接于网络中的各类传感器,包括多功能电力仪表、汽车充电桩、电瓶车充电桩、电能质量分析仪表、电气火灾探测器、限流式保护器、烟雾传感器、测温装置、智能插座、摄像头等。

网络通讯层:包含现场智能网关、网络交换机等设备。智能网关主动采集现场设备层设备的数据,并可进行规约转换,数据存储,并通过网络把数据上传至搭建好的数据库服务器,智能网关可在网络故障时将数据存储在本地,待网络恢复时从中断的位置继续上传数据,保证服务器端数据不丢失。

平台管理层:包含应用服务器和数据服务器,完成对现场所有智能设备的数据交换,可在PC端或移动端实现实时监测充电站配电系统运行状态、充电桩的工作状态、充电过程及人员行为,并完成微信、支付宝在线支付等应用。

多功能电力仪表、汽车充电桩、电瓶车充电桩、电气火灾探测器、限流式保护器、智能插座可通过全网通4G通讯模组与平台直接通讯。

电能质量分析仪表、烟雾传感器和测温装置通过RS485,摄像头通过RJ45与智能网关通讯,再由智能网关通讯通过4G统一与平台通讯。

限流式保护器既可以通过4G连接平台,也可以通过RS485连接网关。

平台搭建在客户自己配置的服务器上。搭建完成之后,客户可以在任意能联网的地方,通过有权限的账号登陆网页以及手机APP查看各处的运行情况。

(四)相关产品介绍

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/T20234.2-2015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。

2.直流充电桩系列

3.电气火灾探测器ARCM300T-Z-4G

产品功能:

(1)电表由独立的计量芯片进行电压、电流、电能的计量;

(2)LCD字段显示,支持四按键编程;

(3)支持470Mhz~510MhzLora无线通讯,频道和扩频因数可设置、支持RS485通讯,波特率1200bps-9600bps可设,奇偶校验位可设、支持红外通讯;

(4)支持2G、NB、4G通过直接上传平台;

(5)支持监测设备主动上报停上电信息;

(6)支持穿刺夹取电、磁钢取电等,满足不断电施工的技术要求;

(7)支持标准的DIN35导轨安装、安装完成后可加装铅封盖,防止私自拆卸;

(8)支持全电力参数测量(U、I、P、Q、S、PF、F),电压及电流不平衡度,电压电流相

4.限流式保护器ASCP200

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。

(五)平台功能

1.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

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2.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:

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(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:

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(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:

3.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:

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(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:

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(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:

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4.能耗分析

在能耗分析中,对应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:

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5.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:

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6.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:

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7.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:

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四、结语

目前,我国新能源汽车的产量和销量迅速增长,其适用范围也在不断扩大。新能源汽车在成为社会大众重点关注的同时,其相关技术也在不断发展。但是随着越来越多新能源汽车被投入到使用中,由其引发的火灾事故风险也在不断增加。为了有效保障人民的生命财产安全,维护好社会的稳定,需要深入研究和分析新能源汽车火灾的原因,并找到具有针对性的应对措施,才能有效解决新能源汽车火灾问题,推动我国新能源汽车可持续发展。

参考文献

[1]李明.电动汽车火灾预防研究内容及应注意的问题[J].中文科技期刊数据库(文摘版)经济管理,2016(4):282.

[2]唐博,王立华,康进军.汽车火灾特性及“油电一体化”事故成因调查技术路线研究[J].宁夏工程技术.

[3]任建运.汽车电气火灾原因及对策分析[J].

[4]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2022.05版.

作者简介:

张继冬,男,安科瑞电气股份有限公司

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