J9集团

400-700-9998
采办
J9集团 资料试验
资料试验
大型量热仪实测:全尺寸电动汽车火警个性揭秘——车身资料主导热开释,电池喷射加快舒展!
颁布功夫:2025-09-22 浏览次数:12498 起源:J9集团
175852354380397


175852354464102


随着中国经济的繁华发展,电动汽车 (BEV) 逐步成为人们沉要的代步工具。作为新能源汽车的重要代表,电动汽车在削减碳排放、降低燃油使用量方面有着显著价值。然而,电动汽车迅猛发展的背后是必要引起人们沉思的安全问题,电动汽车必要大量电池进行组装使用,因而电动汽车在使用期间相较于传统的内燃机汽车会越发危险。尤其是在封关区域,如造作工厂,地下停车场,隧路等。因而,对汽车进行点火测试,初步获得一系列关键参数,蕴含点火车辆的热开释快率 (HRR),总热开释量 (THR), 火警增长指数,点火车辆附件的热通量,车辆后期的火焰舒展情况等。确定这些参数之后,通过理论或者数值仿照预测整个空间,承沉构件及洒水灭火系统的格局散布,进一步降低;鹁挠跋。

韩国粹者Kang等人在 Applied Energy 上颁发了一篇文章,文章中使用了大型量热仪对整个汽车构件进行了点火测试,文章中拔取了 2020 年出产的电动汽车进行尝试,以下单一介绍该文章的钻研情况。


尝试内容

试样:文章共进行了六次测试,别离为拆解测试 (Test 1-2),对分歧电池容量的齐全的BEV测试 (Test 3-4),对分歧能量起源的车进行测试 (Test 5-6),该拔取的车辆尺寸和沉量相近,且基于一样的出产平台开发。

具体见表1

表1试样类型

175852354656820



设备:大型耗氧量热仪

175852354781661


尝试了局

热开释快率与总热开释量

图1展示了六次测试中通过大型耗氧量热法在盛开空间前提下现实丈量得到的整体热开释快率 (HRR) 和总释热量 (THR) 曲线。在尝试中,汽车火警自起头直至齐全燃尽持续至少 70 分钟。在火警初期 (约1-2分钟),BEV 车身、BEV_2 和 ICEV 测试中观察到 HRR 的急剧上升,这些急剧增长是由点火工具(即丙烷点火器或庚烷盘)的激活引起的,而非试样自身的急剧点火。在火警发展阶段,被点燃的车辆逐步增长热量开释,并在约 11-17 分钟内达到峰值,随后火警进入衰减阶段,HRR 逐步降落。在该阶段,由于BEV_2 和 BEV_3 出现一系列热失控事务,可观察到 HRR 有颠簸。

进一步观察所有试样的HRR和THR数据发现,对于 pHRR 和 THR 来说,BEV 火警的更大贡献来自 BEV 车身而非 LIB 电池组。因而,只管 LIB电池组产生剧烈热失控,车舱内的点火仍主导了 BEV 火警的这两个指标。判断原因可能是车身 (尤其是客舱) 中存在的可燃资料数量多于电池组。

对于电池能量容量分歧的两辆车, THR 值之间也存在差距。BEV火警的THR 高于 ICEV 但低于 FCEV,这一趋向与其沉量平行。但由于点火通常取决于多个方面,例如点火点的地位、火焰舒展的挨次和透风前提,因而很难找到pHRR与沉量之间的有关性。


175852354892260

图1. HRR 和 THR 的功夫曲线


火警增长水平

图2,图3,图4别离显示了火警舒展情况,点火时温度-功夫曲线以及试样状态。观察得出以下结论:

(1) 从 LIB 电池组开释的喷射火焰导致 BEV 火警急剧增长;

(2) 只管源自 LIB 电池组的喷射火焰加快了其他 BEV 部件的点火和点火,但喷射火焰并不是 HRR 和 THR 的重要贡献成分,相反,瞬间开释的大部门热量(即 pHRR)由汽车有机聚合物部件的通例点火产生的火焰节造;

(3) 源自 LIB 电池组的 BEV 火警比源自其他处所的火警发展更快,也比 ICEV和FCEV火警发展更快;

(4) 第一响应者在靠近 BEV 变乱现场时应越发审慎,这是由于电池组表壳内部的 LIB 败坏从车辆表部无法观察到,并且热失控的激活是不成预测的,此表,一旦触发,火警会迅快发展。


175852355015169

图2. 测试3和测试4中电池和电动汽车火警舒展情况量化分析



175852355156016

图3. 测试3和4中纯电动汽车的温度-功夫曲线



175852355277848

图4. 测试 4 中沉要事务中的试样状态照片



LIB 电池组温度观察

图5 显示了BEV_2和BEV_3的锂离子电池组内部和表部的时变温度变动,从传热的角度来看,源自LIB电池组下方丙烷点火器的表部热量应该散布到合金金属表壳、内部LIB、BEV车身框架和周围环境。若是大量热量消散到其他部门,则传递到LIB的热能数量可能会削减。直接面对表部火焰的金属表壳拥有相对较高的热惯性,该质量吸收肯定量的热能以升高其温度,从而延缓内部 LIB 温度的升高。在图5(a) 中观察到,在直接加热前提下,位于表壳露出底面的热电偶的温度迅快升高,而 LIB  ?榈奈露壬呦喽越下。多所周知,合金金属资料由于其高导热性,允许热量急剧传递到内部部件。另表,还有可能这种块状固体通过吸收热量,在有限功夫内部门地为内部 LIB 提供了招架表部加热的热;。另一方面,一旦该质量达到阈值温度,可能很难从合金表壳散热并阻止内部 LIB 的温度升高。

175852355462278

图5.  LIB的功夫-温度曲线



对相邻物体的热风险

图6 (a) 和 6 (b) 显示了第四次和第五次测试中达到点火车辆周围预约四个点的总露出热通量的时变变动。两起汽车火警在充分发展阶段纪录的各点峰值大多在 40-60 kW/m? 领域内。只管其中一个值在 BEV 前部异常达到 110 kW/m?,但必要沉复更多测试来验证这一景象。在进一步的钻研中,使用热流计在这些点丈量的露出热通量,可用于通过预测汽车表表温度来评估相邻汽车点火的可能性。

175852355683880

图6.  BEV_3和ICEV火警中随功夫变动的热通量变动


图7(a)和7(b)显示了从 BEV_2 和 BEV_3 产生的、在 2270 mm高度丈量的浮力火焰羽流的功夫-温度曲线。两动怒警导致峰值温度超过 900℃,这重要蕴含来自汽车引擎盖和前窗上方火焰羽流的贡献。测试中HRR的峰值时刻与温度的峰值时刻类似。图中的玄色虚线暗示基于 20 世纪早期测试的标称温度-功夫曲线,该曲线在构筑消防工程中利用最宽泛。BEV 火警可能危及汽车上方结构构件的耐久性至少 10 分钟,在此期间气体温度超过尺度火警曲线的温度。在 BEV_3 的情况下,由于其急剧增长和强烈的热量开释,预计其点火对结构构件的风险比 BEV_2 更大。


175852355827113

图7.  BEV_2和BEV_3火中火羽流的功夫-温度散布


另表,均匀有效点火热被用于评估当前 BEV 火警风险,这种步骤可以为安全措施的进一步钻研。钻研数据了局显示,汽车火警中通常点火总沉量的17.6-26%。从当前BEV火警中纪录到约 30 MJ/kg 的均匀有效点火热,大于 ICEV 和 FCEV 火警的值,也大于 BEV 车身单独点火的值。这是由于与亏损的质量(28 kg)相比,LIB 电池组产生的总热量(1.3 GJ)相对较大,因而 BEV 火警中每单元质量开释的总热强度增长。对于单独的 LIB 电池组,估计为 45.9 MJ/kg的均匀有效点火热,与易燃燃料和高度可燃聚合物如正戊烷(45.69 MJ/kg)和聚丙烯(42.66 MJ/kg)相当。此表,了局批注,均匀有效点火热的推算高度依赖于用于丈量 HRR 的测试步骤和有关测试环境,这使得概括质量和均匀有效点火热之间的有关性拥有挑战性。


结论

钻研对 BEV 及其拆解后的锂离子电池(LIB)组和车身别脱离展了一系列全尺寸火警测试。同时,为进行对比分析,还对内燃机汽车(ICEV)和氢燃料电池电动汽车 (FCEV) 等其他类型车辆进行了测试。在尝试,BEV火警持续功夫长达70分钟。其峰值热开释快率 (pHRR) 丈量值领域为 6.51-7.25 MW,略低于 ICEV 的 7.66 MW,但高于 FCEV 的 5.99 MW;BEV 火警的总释热量(THR)丈量值领域为 8.45-9.03 GJ,同样介于 ICEV(8.08 GJ)和 FCEV(10.82 GJ)之间。

在BEV火警中,热开释快率的重要贡献来自BEV车身传统资料的点火(pHRR:7.81 MW,THR:7.53 GJ),而非LIB电池组的点火(pHRR:1.54 MW,THR:1.30 GJ)。然而,LIB 电池组会剧烈喷出喷射火焰,这种火焰加快了火焰向相邻可燃部件的舒展,进而导致整车火警急剧发展。本钻研所得结论重要可为BEV火警变乱的第一响应者提供参考,其次也有助于沉新审视现有或新建停车场有关结构的安全性。对于第一响应者而言,由 LIB 电池组热失控引发的BEV火警比其他原因引发的火警更具危险性,这是由于人们对这类火警的火焰觉察较晚,且一旦点燃,火势发展迅快。在安全性沉新评估方面,可选取约 30 MJ/kg 的均匀有效点火热来量化BEV火警的热强度。值妥贴心的是,LIB电池组的均匀有效点火热极高(约 45.9 MJ/kg),与易燃燃料(如正戊烷,其点火热为 45.69 MJ/kg)相当。


参考文件

Sungwook Kang, Minjae Kwon, Joung Yoon Choi.,Full-scale fire testing of battery electric vehicles[J], Applied Energy, 2023, 332, 120497,

175852355973885

钻研过程使用 FTT 10 MW 级耗氧量热系统对汽车进行了测试。FTT 作为阻燃设备行业的启发者和辅导者,提供了能够测试热开释,烟气浓度,火警舒展情况等诸多阻燃测试设备,以下为 FTT 的几款中型,大型耗氧量热仪展示,点击图片相识详情。

175852356110326

10MW 大型耗氧量热仪



175852356484179

SBI单体点火测试仪


175852356551253

房间墙角测试仪


175852356641352

EN 50399成束电缆热开释


175852356952530

UL 9540A电池测试系统


175852355973885



先进的设计和造作

FTT 位于英国 East Grinstead,是从事防火测试仪器的消防科学家和仪器设计工程师团队的地点地,也是我们设计和造作的中心。30 多年来,FTT 通过其全球销售和支持网络,为全球领域内的防火测试和钻研专业人员提供了优质的仪器和服务。

J9集团作为 FTT 独家代理商,提供 FTT 测试设备及专业的售后维建保养服务。

175852357240926

官方网址 | www.epccn.com

服务热线 | 400-700-9998


有关阅读


轨路车辆用资料点火测试步骤比力

科研分享|储能系统用三元锂离子电池热失控火警个性

钻研揭秘:锂离子电池的火警危险性有多高 ?

汽车动怒,贵重的逃生功夫由什么决定 ?


为您推荐
【网站地图】
【网站地图】