技術(shù)文章

安科瑞為新能源電動(dòng)汽車安全保駕護(hù)航

2024-10-17 10:31:20 來(lái)源：安科瑞陳芳芳

0引言
目前新能源研究的重要對(duì)象是電動(dòng)汽車，也是國(guó)家的重點(diǎn)扶持項(xiàng)目。但近幾年卻頻繁出現(xiàn)電動(dòng)汽車火災(zāi)事故，嚴(yán)重威脅到電動(dòng)汽車運(yùn)行的安全問(wèn)題，給大眾也帶來(lái)安全風(fēng)險(xiǎn)。目前加大電動(dòng)汽車消防安全研究力度勢(shì)在必行，做好火災(zāi)的預(yù)防工作，才能保障電動(dòng)汽車運(yùn)行的安全。

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展和技術(shù)不斷進(jìn)步，社會(huì)各行業(yè)積極響應(yīng)國(guó)家的號(hào)召，對(duì)于環(huán)境保護(hù)的要求進(jìn)一步提高，這就促進(jìn)了新能源汽車的發(fā)展。另因現(xiàn)代人對(duì)于汽車的便捷性和功能性要求不斷提升，汽車系統(tǒng)也逐漸趨向于復(fù)雜化發(fā)展，且考慮到汽車中的電路、油路和氣路渾如一體，運(yùn)行過(guò)程中需要多個(gè)系統(tǒng)聯(lián)合工作，故必然會(huì)存在一定的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)性。汽車火災(zāi)具有發(fā)現(xiàn)晚、燃燒快的特征，且一旦發(fā)生汽車火災(zāi)，往往無(wú)法在快速進(jìn)行撲救�；诖耍疚木托履茉措妱�(dòng)汽車消防安全現(xiàn)狀與思考進(jìn)行詳細(xì)探究。
關(guān)鍵詞：新能源；電動(dòng)汽車；消防安全；現(xiàn)狀；思考

1新能源電動(dòng)汽車
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人民的生活質(zhì)量不斷提高，我國(guó)的汽車保有量也不斷增加，但能源短缺和環(huán)境污染的問(wèn)題仍然存在，為了兼顧能源安全與環(huán)境保護(hù)的需求，發(fā)展新能源汽車成為了一個(gè)重要的途徑。新能源汽車與傳統(tǒng)汽車的主要差別在于動(dòng)力源，傳統(tǒng)汽車主要依靠燃燒化石燃料提供動(dòng)力；新能源汽車可分為純電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力汽車和燃料電池汽車。純電動(dòng)汽車（BEV）不需要其他動(dòng)力裝置，可以完全由可充電電池提供動(dòng)力的，沒(méi)有尾氣排放，對(duì)于環(huán)境保護(hù)較好；混合動(dòng)力汽車（HEV）是擁有2個(gè)或2個(gè)以上動(dòng)力源的汽車，不完全依靠可充電池提供動(dòng)力，會(huì)對(duì)環(huán)境有一定的影響，但相比于傳統(tǒng)汽車節(jié)能效果更好，排放較��；燃料電池汽車（FCEV）主要依靠燃料電池提供動(dòng)力，對(duì)環(huán)境污染較小。
2新能源電動(dòng)汽車火災(zāi)特點(diǎn)
新能源電動(dòng)汽車火災(zāi)特性包括：火災(zāi)不易探測(cè)、火災(zāi)復(fù)燃風(fēng)險(xiǎn)高，以及火災(zāi)有毒煙氣產(chǎn)量大、毒性高。
（1）新能源電動(dòng)汽車火災(zāi)不易探測(cè)。新能源電動(dòng)汽車的電池一般位于車體內(nèi)部，當(dāng)火災(zāi)探測(cè)器能夠探測(cè)到電動(dòng)汽車的火災(zāi)時(shí)，火災(zāi)很有可能已發(fā)展到較為猛烈的階段。
（2）新能源電動(dòng)汽車火災(zāi)復(fù)燃風(fēng)險(xiǎn)高。相比于傳統(tǒng)燃油汽車，電動(dòng)汽車發(fā)生火災(zāi)后的復(fù)燃幾率較大，且復(fù)燃次數(shù)也較多。與普通可燃物不同，動(dòng)力電池火災(zāi)中，火源來(lái)自其內(nèi)部發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，即使汽車外部火災(zāi)得到抑制，但內(nèi)部電池在氧含量較低甚至無(wú)氧的環(huán)境中仍能夠發(fā)生火災(zāi)。
（3）新能源電動(dòng)汽車火災(zāi)有毒煙氣產(chǎn)量大、毒性高。新能源電動(dòng)汽車火災(zāi)中，動(dòng)力電池一旦發(fā)生熱失控，電池或其安全閥將破裂并釋放有毒物質(zhì)。隨著熱失控的逐漸發(fā)展，電池將產(chǎn)生更多的煙霧和有毒氣體。一些蓄電池內(nèi)部的氟也可能形成氟氧化磷（POF3）。這些有毒氣體包括氟化氫（HF）、氰化氫（HCN）和一氧化碳（CO）等。吸入一氧化碳會(huì)使人體出現(xiàn)頭暈、心悸、全身乏力等癥狀，重度中毒會(huì)使人體痙攣、昏迷甚至死亡。
3新能源電動(dòng)汽車消防安全現(xiàn)狀及原因
新能源汽車與傳統(tǒng)燃油汽車的主要區(qū)別在動(dòng)力源，同時(shí)也出現(xiàn)了不同的能源補(bǔ)給形式。相比于傳統(tǒng)汽車，新能源汽車裝備有大容量的電池，當(dāng)汽車出現(xiàn)過(guò)熱、短路或機(jī)械故障時(shí)更容易發(fā)生起火事故。目前普遍認(rèn)為產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題是新能源汽車安全事故頻發(fā)的罪魁禍?zhǔn)�。主要是由于企業(yè)過(guò)分追求補(bǔ)貼技術(shù)的指標(biāo)，忽略了技術(shù)驗(yàn)證，導(dǎo)致技術(shù)驗(yàn)證不足，出現(xiàn)問(wèn)題后解決方案不成熟，給產(chǎn)品的安全質(zhì)量埋下了隱患。
3.1電源系統(tǒng)事故
蓄電池是電源系統(tǒng)的基礎(chǔ)組成部分之一，若在日常使用過(guò)程中出現(xiàn)蓄電池長(zhǎng)期充放電的狀況時(shí)，會(huì)加快蓄電池的老化速度，進(jìn)而出現(xiàn)隔板老化、絕緣皮老化等狀況，一旦老化程度嚴(yán)重，負(fù)極與正極可能會(huì)直接接通，并進(jìn)一步引發(fā)短路問(wèn)題。此外，蓄電池中包含有大量的電解液，電解液本身就具有較強(qiáng)的腐蝕性，若蓄電池外表老化嚴(yán)重，可能會(huì)造成電解液泄漏的問(wèn)題，同樣也會(huì)出現(xiàn)短路的狀況。蓄電池的整體結(jié)構(gòu)相對(duì)較為復(fù)雜，在長(zhǎng)期使用之后可能會(huì)出現(xiàn)線路接線口松動(dòng)的問(wèn)題，并進(jìn)一步引發(fā)斷路和接觸不良。若這一階段電動(dòng)汽車正處于運(yùn)行狀態(tài)，則意味著電動(dòng)汽車發(fā)電機(jī)無(wú)法順利向蓄電池進(jìn)行充電，發(fā)電機(jī)則會(huì)處于一種負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài)，長(zhǎng)期運(yùn)行會(huì)面臨發(fā)電機(jī)燒損的狀況，并可能會(huì)進(jìn)一步引發(fā)嚴(yán)重的電動(dòng)汽車火災(zāi)。
3.2車輛系統(tǒng)事故
電動(dòng)汽車系統(tǒng)的火災(zāi)可以分為線路火災(zāi)和電氣設(shè)備火災(zāi)。線路火災(zāi)主要是由于電流過(guò)載、漏電、短路和接觸不良等原因引起的火災(zāi)。電氣設(shè)備火災(zāi)主要是由于電氣設(shè)備的老化、發(fā)熱燒毀、電子元件的擊穿、電路焊點(diǎn)故障、及機(jī)械磨損等原因引起的火災(zāi)。電動(dòng)汽車系統(tǒng)火災(zāi)事故的頻發(fā)，主要跟汽車在行駛過(guò)程中不斷的顛簸、晃動(dòng)、長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行使汽車長(zhǎng)期處于高溫中、塵土、空氣侵蝕、電壓波動(dòng)等因素有關(guān)。導(dǎo)致電動(dòng)汽車的各用電設(shè)備線路出現(xiàn)磨損、老化、松動(dòng)、腐蝕等現(xiàn)象引起火災(zāi)。另外，汽車額外改裝或加裝的其他用電設(shè)備（比如導(dǎo)航、錄像、音響等）以及維修人員在維修時(shí)未按技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)操作和蟑螂、老鼠等動(dòng)物的嚙咬等，均是引起汽車電氣火災(zāi)的隱患。
3.3充電現(xiàn)場(chǎng)事故
充電站的運(yùn)行和維護(hù)是一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程。在這一長(zhǎng)期過(guò)程中，充電場(chǎng)所會(huì)遇到各種風(fēng)險(xiǎn)因素。其中*容易遇到的就是來(lái)自于車輛的危險(xiǎn)因素。相比傳統(tǒng)的燃油類汽車，電動(dòng)汽車具有加速度快、油門響應(yīng)靈敏的特點(diǎn)，因此在車輛起步階段可能會(huì)由于駕駛員一時(shí)疏忽，撞擊其他車輛或者充電樁。特別是公共汽車的充電現(xiàn)場(chǎng)，由于公共汽車駕駛員駕駛時(shí)間長(zhǎng)，可能會(huì)出現(xiàn)精神恍惚，再加上公交車盲區(qū)較大，很容易在充電現(xiàn)場(chǎng)造成事故。充電現(xiàn)場(chǎng)的安全性與管理單位的工作認(rèn)真程度有密切的關(guān)系，如果充電現(xiàn)場(chǎng)管理不善，地面積水持續(xù)無(wú)人清除、充電槍無(wú)人歸位、充電樁周圍無(wú)防撞設(shè)施、充電現(xiàn)場(chǎng)消防設(shè)施不完備等情況持續(xù)存在，充電樁無(wú)人維護(hù)，那么充電現(xiàn)場(chǎng)的安全風(fēng)險(xiǎn)就更高了。同時(shí)，充電現(xiàn)場(chǎng)的電動(dòng)車輛也是危險(xiǎn)因素，由于充電動(dòng)汽車的維護(hù)水平參差不齊，如某電動(dòng)汽車的溫控系統(tǒng)和電池過(guò)充保護(hù)系統(tǒng)出現(xiàn)故障，在充電過(guò)程中就有可能出現(xiàn)電池溫度過(guò)高甚至汽車自燃的情況。同時(shí)，電動(dòng)汽車使用的電池型號(hào)參差不齊，大部分電池在受到撞擊后會(huì)自燃，因此充電現(xiàn)場(chǎng)的車禍還可能會(huì)造成連鎖火災(zāi)。
4新能源電動(dòng)汽車消防安全策略
4.1完善汽車結(jié)構(gòu)

從產(chǎn)品質(zhì)量出發(fā)。電動(dòng)汽車主要通過(guò)安全預(yù)防，從產(chǎn)品設(shè)計(jì)入手，嚴(yán)格控制生產(chǎn)質(zhì)量。
嚴(yán)格制定安全標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，改善準(zhǔn)入條件。盡快出臺(tái)電動(dòng)汽車安全年檢標(biāo)準(zhǔn)，制定更加嚴(yán)格的新能源汽車安全標(biāo)準(zhǔn)。為了達(dá)到新的標(biāo)準(zhǔn)，有必要增加成本。
應(yīng)用新能源汽車監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。一旦車輛安全事故或隱患得到準(zhǔn)確判斷，車輛信息、地理信息、人員、貨物信息等所有必要信息將立即與國(guó)家智能消防數(shù)據(jù)平臺(tái)共享，使應(yīng)急管理部門能夠制定救援措施，及時(shí)進(jìn)行救援。
（4）配備車載滅火裝置，一旦發(fā)生安全事故立即滅火。
4.2合理充電
電動(dòng)汽車蓄電池的電量一般在還有20%的情況下進(jìn)行充電是*好的，不能將電用完再進(jìn)行充電且每次充電不要充滿，只需要充到80%以上就可以了。這樣充電的目的主要是為了確保電池內(nèi)部電極活化，延長(zhǎng)電池的使用壽命。電池一直在帶電的狀態(tài)，但是電量又不至于過(guò)高或過(guò)低，電池一直處于循環(huán)狀態(tài)，可以有效的延長(zhǎng)電池的使用壽命。在電池的充電模式上，應(yīng)盡量選擇慢充，還可以使用隨用隨充的方式，這樣可以對(duì)電池起到很好的養(yǎng)護(hù)作用。總體而言對(duì)于電動(dòng)汽車的電池來(lái)說(shuō)，關(guān)乎著整個(gè)車輛的用車和電池的使用壽命，在使用的電池的時(shí)候保持良好的駕駛習(xí)慣，同時(shí)慢充為主，快充為輔，并嚴(yán)格按照要求定期進(jìn)行維護(hù)，這樣才能將電池養(yǎng)護(hù)到*佳的狀態(tài)。
4.3汽車檢測(cè)
新能源汽車的結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的汽車的結(jié)構(gòu)不同，在性能方面也存在著很大差別。關(guān)于新能源汽車的維修，其主要依靠先進(jìn)的維修技術(shù)和完善的檢測(cè)設(shè)備，因此，我們需要加強(qiáng)對(duì)新能源汽車設(shè)備檢測(cè)方面的重視。一是在維修過(guò)程中，需要具備較高的檢測(cè)技術(shù)，再輔助先進(jìn)的設(shè)備，這是完成新能源汽車維修的基礎(chǔ)條件。二是需要根據(jù)新能源汽車實(shí)際的性能特點(diǎn)，不斷強(qiáng)化檢測(cè)設(shè)備的功能，保障在檢測(cè)和維修過(guò)程中能夠提供科學(xué)的檢測(cè)設(shè)施，保障檢測(cè)具備精準(zhǔn)性和全面性，從而打破當(dāng)前環(huán)境下對(duì)新能源汽車檢測(cè)和維修設(shè)備問(wèn)題的局限。另外，在檢測(cè)環(huán)節(jié)中，為了保障檢測(cè)質(zhì)量，對(duì)人才的檢測(cè)監(jiān)督是當(dāng)前采取的主要措施，并不斷加強(qiáng)對(duì)人才市場(chǎng)環(huán)境分析，從中篩選素養(yǎng)過(guò)硬的人才，不斷對(duì)這類人才進(jìn)行引進(jìn)，有必要的情況下可以通過(guò)校企合作的方式，加強(qiáng)對(duì)人員的培養(yǎng)，不斷使這類人才參與到企業(yè)的實(shí)踐和實(shí)習(xí)過(guò)程中，滿足人才需求的同時(shí)，為后期人才引進(jìn)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
4.4加強(qiáng)充電現(xiàn)場(chǎng)安全管理
加強(qiáng)安全防護(hù)措施。①管理方面：首先相關(guān)安全防護(hù)裝備需要配備齊全，在充電樁的工作區(qū)域放置絕緣手套、鋪設(shè)絕緣毯等。其次，在條件允許的情況下，為充電樁安裝頂棚防風(fēng)吹日曬，可以加裝攝像頭，建立可視化的安全監(jiān)控系統(tǒng)，以期提高安全管理的信息化水平。②技術(shù)方面：根據(jù)充電樁功率、交直流充電方式等方面配置相應(yīng)的安全保護(hù)功能，應(yīng)配置漏電保護(hù)、防雷保護(hù)、輸入測(cè)保護(hù)、輸出測(cè)保護(hù)、整機(jī)保護(hù)等功能。
（2）加強(qiáng)安全隱患排查。安全隱患的調(diào)查和處理是預(yù)防安全事故的前期工作。制定定期檢查、安全巡視和專項(xiàng)檢查制度，可以有效的確保安全和消防工作全面調(diào)查的有序進(jìn)行。加強(qiáng)人員對(duì)充電樁、電氣設(shè)備的安全檢查，可以有效防止因?yàn)樵O(shè)備問(wèn)題而產(chǎn)生的安全事故，因?yàn)樵O(shè)備的安全是保障充電樁安全的基礎(chǔ)。（3）做好安全教育工作。①組織召集管理人員進(jìn)行相關(guān)的安全知識(shí)培訓(xùn)；②做好公司管理人員、充電運(yùn)維人員、設(shè)備維護(hù)人員的安全教育工作，普及電氣、交通應(yīng)急知識(shí)，進(jìn)行電氣操作的人員必須取得相應(yīng)的資質(zhì)證書(shū)，持證上崗；③在充電站懸掛警示標(biāo)語(yǔ)、張貼宣傳畫(huà)等安全宣傳。
4.5運(yùn)用滅火藥劑
根據(jù)當(dāng)前滅火藥劑的使用種類發(fā)現(xiàn)，主要包括細(xì)水霧滅火劑、干粉滅火劑、惰性氣體滅火劑、熱氣溶膠滅火劑以及氫氟碳類滅火劑等。在此基礎(chǔ)上還包括新型滅火劑，主要應(yīng)用于特殊火災(zāi)場(chǎng)所。當(dāng)蓄電池出現(xiàn)火災(zāi)時(shí)，首先是就近滅火，滅火器是常用選擇。但是由于蓄電池火災(zāi)屬性的特殊，必須考慮到周圍環(huán)境因素以及火災(zāi)中會(huì)產(chǎn)生的噴射物，還要綜合滅火效果，需要科學(xué)選擇滅火劑。蓄電池火災(zāi)必須明確起火原因，不能使用氣體滅火劑，如果火災(zāi)環(huán)境開(kāi)闊，會(huì)對(duì)周邊環(huán)境造成損傷。滅火劑的研究，還要考慮到蓄電池燃燒強(qiáng)度變化，以惰性較大類型的滅火劑*佳。結(jié)合當(dāng)時(shí)的情況，需要加大對(duì)滅火藥劑的研究。
5安科瑞智慧消防云平臺(tái)
5.1平臺(tái)概述
安科瑞智慧消防云平臺(tái)依托物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、AI等技術(shù)，對(duì)充電站配電系統(tǒng)的運(yùn)行、電能消耗、電能質(zhì)量、充電安全和行為安全進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和預(yù)警，為充電站的可靠、安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供保障，并及時(shí)切除安全隱患、避免電氣火災(zāi)發(fā)生，從而保障人員的生命財(cái)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(huì)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
5.2適用場(chǎng)合
可廣泛應(yīng)用于醫(yī)院、學(xué)校、酒店、體育場(chǎng)等公共建筑；商業(yè)廣場(chǎng)、產(chǎn)業(yè)園等綜合園區(qū)；企業(yè)、住宅小區(qū)等場(chǎng)所。
5.3組網(wǎng)架構(gòu)
平臺(tái)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，主要由終端感知設(shè)備、邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)和能效管理平臺(tái)層三個(gè)部分組成，詳細(xì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如下：

項(xiàng)目		指標(biāo)
輸入電壓		AC85~265V，45~65HZ
功耗		功耗≤5VA(無(wú)負(fù)載情況下)
額定電流		0~63A可設(shè)置
短路保護(hù)時(shí)間		<150μs
過(guò)載保護(hù)		動(dòng)作范圍:110%~140%;動(dòng)作延時(shí):3~60s
過(guò)壓保護(hù)		動(dòng)作范圍:100%~120%;動(dòng)作延時(shí):0~60s
欠壓保護(hù)		動(dòng)作范圍:60%~100%;動(dòng)作延時(shí):0~60s
線纜溫度監(jiān)測(cè)	監(jiān)測(cè)范圍	-20~120℃(精度±2℃)
	報(bào)警設(shè)置	動(dòng)作范圍:45~110℃;動(dòng)作延時(shí):0~60s
漏電流監(jiān)測(cè)	監(jiān)測(cè)范圍	20~1000mA(精度:±2%或±5nA)
	報(bào)警設(shè)置	動(dòng)作范圍:30~1000mA;動(dòng)作延時(shí):0~60s
故障記錄		20條記錄(故障類型、故障值、故障時(shí)間)
報(bào)警方式		聲光報(bào)警(其中聲音可以通過(guò)消音按鍵消除)
通訊		1路RS485接口，Modbus-RTU協(xié)議;1路2G無(wú)線通訊

產(chǎn)品功能：
（1）短路保護(hù)：保護(hù)器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)用電線路電流，當(dāng)線路發(fā)生短路故障時(shí)，能在150微秒內(nèi)實(shí)現(xiàn)快速限流保護(hù)，并發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)；
（2）過(guò)載保護(hù)：當(dāng)線路電流過(guò)載且持續(xù)時(shí)間超過(guò)動(dòng)作時(shí)間（3~60秒可設(shè)）時(shí)，保護(hù)器啟動(dòng)限流保護(hù)，并發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)；
（3）表內(nèi)超溫保護(hù)：當(dāng)保護(hù)器內(nèi)部器件工作溫度過(guò)高時(shí)，保護(hù)器實(shí)施超溫限流保護(hù)，并發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)；
（4）組網(wǎng)通訊：保護(hù)器具有1路RS485接口，可以將數(shù)據(jù)發(fā)送到后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。