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淺談電動(dòng)汽車(chē)火災(zāi)事故調(diào)查
更新時(shí)間:2024-04-28   點(diǎn)擊次數(shù):220次


0 引言

由于傳統(tǒng)燃油車(chē)的技術(shù)差距,以及國(guó)家對(duì)于節(jié)能環(huán)保的高度重視,使得越來(lái)越多汽車(chē)廠商將賽道轉(zhuǎn)向新能源電車(chē)。長(zhǎng)安、比亞迪的成功案例,也預(yù)示著這一行業(yè)在我國(guó)具有廣闊的市場(chǎng)前景。雖然國(guó)內(nèi)新能源電車(chē)發(fā)展良好的,但仍有許多車(chē)主不認(rèn)可或不接受電車(chē)。追根究底,原因主要來(lái)自?xún)煞矫妫阂环矫?,電?chē)的續(xù)航與充電問(wèn)題。相較于燃油車(chē),電車(chē)須固定停車(chē)位充電,加大了車(chē)主的用車(chē)成本;雖然當(dāng)前許多電車(chē)都宣傳能達(dá)到600公里的續(xù)航,但理論續(xù)航與實(shí)際續(xù)航存在較大差異,導(dǎo)致了許多車(chē)主存在里程焦慮;另一方面,安全問(wèn)題,這也是消費(fèi)者*為關(guān)注的問(wèn)題,尤其是許多消費(fèi)者都擔(dān)心新能源電車(chē)的自燃問(wèn)題。據(jù)國(guó)家應(yīng)急管理部公布的2022年一季度新能源汽車(chē)火災(zāi)數(shù)據(jù)顯示:共發(fā)生640起火災(zāi),相較去年同期上升32%,平均每天火災(zāi)事故超過(guò)7例。

1 新能源電車(chē)的火災(zāi)特點(diǎn)

第一,存在較多的裝置管線,滅火用時(shí)長(zhǎng)。新能源電車(chē)具有復(fù)雜的內(nèi)部管線和裝置,其中許多都是可燃物。曾有一項(xiàng)關(guān)于電動(dòng)汽車(chē)電池的自由燃燒試驗(yàn),約90min持續(xù)可見(jiàn)電池火焰,能達(dá)到916℃的高溫[1]。同時(shí),當(dāng)汽車(chē)發(fā)生火災(zāi)后,會(huì)快速蔓延,出現(xiàn)大面積的燃燒,一般滅火劑存在較大的撲救難度,且受車(chē)架、護(hù)欄和座椅等阻礙,滅火劑很難直擊起火點(diǎn),影響滅火的效率。

第二,存在較多有害氣體。電車(chē)電池燃燒速度快,僅6s就能形成猛烈火勢(shì),有著較長(zhǎng)的火焰噴射距離(約5m),同時(shí)火焰周?chē)鷷?huì)伴有許多噴濺物。另外,當(dāng)電池出現(xiàn)燃燒,會(huì)有大量化合物產(chǎn)生,如醚、烷烴、烯烴等,這些都會(huì)威脅到救援人員與車(chē)內(nèi)人員的安全。

第三,面臨較高的觸電危險(xiǎn)。電池若因?yàn)樽矒簟⒒馂?zāi)等出現(xiàn)擠壓、穿刺和損壞等情況,會(huì)導(dǎo)致液體泄漏,當(dāng)存在導(dǎo)電介質(zhì)時(shí),就有較大概率引發(fā)人員觸電。另外,當(dāng)前,鋰電子電池組被多數(shù)電動(dòng)汽車(chē)作為儲(chǔ)電單元,而這類(lèi)電池負(fù)極材料與空氣接觸后,會(huì)出現(xiàn)劇烈氧化,也會(huì)導(dǎo)致逃生、救援難度加大。

2 新能源電車(chē)火災(zāi)事故的原因調(diào)查

據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)顯示,我國(guó)在2021年共售出新能源電車(chē)288.32萬(wàn)輛,約占到乘用13.88%的份額。同時(shí)國(guó)務(wù)院要求,電車(chē)的市場(chǎng)占有在2030年時(shí)要達(dá)到40%。這意味著電車(chē)保有量會(huì)不斷增加,而出現(xiàn)的火災(zāi)事故也將更多。從相關(guān)部門(mén)所公布的2022年第一季度的電車(chē)火災(zāi)事故,相較去年同期上漲31%,就能看出這一點(diǎn)。通過(guò)調(diào)查2018年至今所報(bào)道的一些新能源汽車(chē)火災(zāi)事故,并展開(kāi)整理分析,得出當(dāng)前引發(fā)電車(chē)火災(zāi)事故的原因主要有如下:

2.1 動(dòng)力電池系統(tǒng)

該系統(tǒng)故障又分為兩類(lèi),即機(jī)械沖擊所致動(dòng)力電池系統(tǒng)熱失控和電氣故障。就電池系統(tǒng)安全而言,需要高度重視電安全與熱安全,具體包含如下內(nèi)容:一是,事故情況下的防護(hù),如水浸、熱失控、針刺、碰撞、跌落等;二是,濫用下的防護(hù),如高溫用電、低溫充電、短路、過(guò)放和過(guò)充等;三是,正常情況下的防護(hù),如防結(jié)構(gòu)損失與侵入、防水防塵等。經(jīng)調(diào)查得知,當(dāng)前電車(chē)的電氣故障起火,主要是由來(lái)電連接、繼電器、高壓線束、低壓線束等部件失效所致;機(jī)械沖擊,則多是電池包被擠壓后,造成電池模組形變,單體電池出現(xiàn)短路、生銹和漏液,進(jìn)而誘發(fā)熱失控[2]。

2.2 單體電池

這主要是由于產(chǎn)品自身因素,單體電池出現(xiàn)電池漏液、一致性差等問(wèn)題,引發(fā)火災(zāi)事故。這是因?yàn)殡娦疽恢滦圆睿沟秒姵刂g形成壓差,進(jìn)而出現(xiàn)過(guò)充電,導(dǎo)致熱失控。而電解液泄露,則會(huì)出現(xiàn)燃燒的情況。此外,單體電池內(nèi)部短路,也會(huì)導(dǎo)致熱失控,進(jìn)而誘發(fā)火災(zāi)。

2.3 電路短路

這是引發(fā)車(chē)輛自燃的主要因素之一,當(dāng)線路局部出現(xiàn)過(guò)大電阻、接點(diǎn)不牢的情況,會(huì)產(chǎn)生熱能,使得接點(diǎn)由于發(fā)熱而起火,*終誘發(fā)火災(zāi)。當(dāng)前國(guó)內(nèi)部分追求個(gè)性化的年輕,熱衷于車(chē)輛的改裝,但若不清楚車(chē)輛線路的布局和詳細(xì)結(jié)構(gòu),就盲目進(jìn)行改裝,亂拉和亂接電線,就會(huì)加大短路的發(fā)生率,譬如不合理的配線,超出線路額定功率,就會(huì)出現(xiàn)線路老化、過(guò)熱等情況,引發(fā)火災(zāi)事故。

2.4 外部熱源因素

外部熱源也是引起新能源電車(chē)火災(zāi)事故的重要因素,譬如夏季的太陽(yáng)暴曬、煙蒂掉在車(chē)內(nèi)或點(diǎn)煙器等。曾有一起電車(chē)火災(zāi)事故,車(chē)主將打火機(jī)滑入座椅滑軌,而電動(dòng)座椅具有記憶防盜功能,當(dāng)車(chē)主下車(chē)之后,座椅自動(dòng)滑行卡住打火機(jī),進(jìn)而導(dǎo)致車(chē)輛自燃的事故。

3 安科瑞電氣火災(zāi)監(jiān)控云系統(tǒng)架構(gòu)和硬件選型

安科瑞電氣推出的電氣火災(zāi)監(jiān)控云系統(tǒng)采用自主研發(fā)的剩余電流互感器、溫度傳感器和電氣火災(zāi)探測(cè)器、故障電弧探測(cè)器和電氣防火限流式保護(hù)器,對(duì)引發(fā)電氣火災(zāi)的主要因素(導(dǎo)線溫度、電流、剩余電流、故障電弧等)進(jìn)行不間斷的數(shù)據(jù)與統(tǒng)計(jì)分析,并將發(fā)現(xiàn)的各種隱患信息及時(shí)推送給用戶(hù),用戶(hù)可根據(jù)時(shí)間的排查和治理,達(dá)到潛在電氣火災(zāi)隱患,實(shí)現(xiàn)“防患于未然"的目的。

用戶(hù)可以利用PC、手機(jī)、平板電腦等多種終端實(shí)現(xiàn)對(duì)平臺(tái)的訪問(wèn),查詢(xún)包括系統(tǒng)信息、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、報(bào)記錄等在內(nèi)的各種信息,使用方便。利用該系統(tǒng)為用戶(hù)提供的低成本服務(wù),能有提升消防管理和電氣設(shè)備水平,防范重大惡性火災(zāi)財(cái)產(chǎn)損失、尤其是重大惡性人員傷亡責(zé)任的發(fā)生。

本系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)如圖所示:

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3.1硬件選型:

ANet系列邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)

高性能平臺(tái):高性能ARM 32位處理器;嵌入式Linux操作系統(tǒng)128M以上內(nèi)存;*大可擴(kuò)展32G外部存儲(chǔ);

穩(wěn)定可靠:電磁兼容4級(jí)、硬件加密(國(guó)密算法SM1,SM4)、軟件加密(AES)、寬溫寬壓工作;

強(qiáng)處理能力:最多4萬(wàn)個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)位處理能力;多平臺(tái)數(shù)據(jù)上傳;

接口豐富:最多16個(gè)串口;以太網(wǎng)、Lora、Wifi、DI/DO/AI、4G;

擴(kuò)展方便:自定義總線擴(kuò)展協(xié)議;按需擴(kuò)展串口、DI/DO/AI、4G、硬件加密、GPS;

協(xié)議豐富:設(shè)備側(cè):ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、CJT188-2004、IEC103/104、OPC UA、BACNET等;平臺(tái)側(cè):ModbusTCP(主、從)、104(主、從)、DGJ08-2068-2012上海建筑能耗、DGJ32/TJ111-2010江蘇建筑能耗、揚(yáng)州、常州、杭州、廣西河池等地省市能耗、寧夏電力需求側(cè)、安科瑞運(yùn)維云、預(yù)付費(fèi)云協(xié)議、華云104協(xié)議、SNMP、MQTT協(xié)議、OPC UA、IEC 61850、Q/GDW 376.1等;

邊緣計(jì)算:虛擬數(shù)據(jù)求和、數(shù)據(jù)二次計(jì)算(加減乘除)、邏輯控制(梯形圖繪制)斷點(diǎn)續(xù)傳、數(shù)據(jù)凍結(jié)、失電報(bào)警;多級(jí)報(bào)警設(shè)置、協(xié)議解析、規(guī)約轉(zhuǎn)換;

遠(yuǎn)程管理:遠(yuǎn)程配置、遠(yuǎn)程監(jiān)視、遠(yuǎn)程升級(jí);

應(yīng)用豐富:綜合能源管理、電力需求側(cè)、泛在電力物聯(lián)網(wǎng)、新能源、自動(dòng)化、物聯(lián)網(wǎng)

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AASCP電氣防火限流式保護(hù)器

當(dāng)?shù)蛪号潆娀芈钒l(fā)生短路故障時(shí),ASCP200電氣防火限流式保護(hù)器能以微秒級(jí)速度快速(<150μs)限制短路電流以實(shí)現(xiàn)滅弧保護(hù),從而能顯著減少電氣火災(zāi)事故,有效克服傳統(tǒng)斷路器、空氣開(kāi)關(guān)和監(jiān)控設(shè)備存在的短路電流大、切斷短路電流時(shí)間長(zhǎng)、短路時(shí)產(chǎn)生的電弧火花大,以及使用壽命短等弊端,特別適合配套充電樁使用。

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4方案效果

采用了安科瑞智慧消防云平臺(tái)效果,可以實(shí)現(xiàn)刷卡方式啟動(dòng)充電,并且可以預(yù)留微信和支付寶充電方式。通過(guò)監(jiān)控值班室后臺(tái)實(shí)時(shí)監(jiān)控充電樁狀態(tài),實(shí)現(xiàn)三級(jí)保護(hù)功能,包括短路保護(hù)、功率保護(hù)和系統(tǒng)保護(hù),其中系統(tǒng)保護(hù)指超過(guò)功率閾值時(shí)不允許增加充電位。

5現(xiàn)場(chǎng)效果圖

充電樁具備控制、測(cè)量與保護(hù)的功能,如運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)、故障狀態(tài)監(jiān)測(cè)、充電計(jì)量與計(jì)費(fèi)以及充電過(guò)程的聯(lián)動(dòng)控制等。

短路限流:當(dāng)線路發(fā)生短路故障時(shí),能在150μs內(nèi)實(shí)現(xiàn)快速限流保護(hù),抑制因短路電流過(guò)大所引起的電氣火災(zāi)事故。

過(guò)載限流:當(dāng)被保護(hù)線路的電流超過(guò)額定電流,線路過(guò)載且過(guò)載持續(xù)時(shí)間超過(guò)設(shè)定時(shí)間(3-60秒)時(shí),保護(hù)器進(jìn)行限流保護(hù)。

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6結(jié)語(yǔ)

伴隨國(guó)家不斷推進(jìn)國(guó)內(nèi)電車(chē)化進(jìn)程,鋰離子電池技術(shù)的不斷發(fā)展,我國(guó)的新能源電車(chē)保有量將不斷增加,但也將面臨更多的電車(chē)火災(zāi)事故問(wèn)題。尤其是近段時(shí)間大型新能源電車(chē)廠商所出現(xiàn)的火災(zāi)事故,使得更多消費(fèi)者開(kāi)始擔(dān)憂新能源電車(chē)的安全問(wèn)題,這將會(huì)給該產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展形成很大影響。經(jīng)過(guò)調(diào)查得知,致使新能源電車(chē)火災(zāi)事故的因素較多,對(duì)此需要政府、消防救援部門(mén)、汽車(chē)生產(chǎn)商和車(chē)主發(fā)揮自身作用,多主體、多方面發(fā)力,如此才能有效防控電車(chē)火災(zāi),降低火災(zāi)事故帶來(lái)的損失與影響,促進(jìn)電車(chē)產(chǎn)業(yè)良好發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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[2]陶晟宇,樊宏濤,孫耀杰.功能安全視角下的電動(dòng)汽車(chē)起火爆炸分析[J].復(fù)旦學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2020,59(6):734-739.

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[4]張磊,新能源電動(dòng)汽車(chē)火災(zāi)事故調(diào)查研究

 


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