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韩国火灾实验室揭秘纯电动汽车火灾特性

中国储能网讯:伴随着电动汽车市场份额的不断增长,电动汽车着火事故频发。来自应急管理部消防救援局最新统计数据显示,去年全年全国共接报电动汽车火灾事故超过2000起。电动汽车安全问题显然已经成为困扰行业发展的重要问题之一,近日韩国国家火灾实验室公开了一份研究文献,针对纯电动汽车进行了全面的火灾实验,重点研究了BEV火灾的热行为。实验以64kwhBEV汽车为研究对象,并选择传统燃油车和和氢燃料汽车为参照对象。研究结果显示BEV燃烧持续大约70分钟,并测试了整个过程中峰值放热功率(pHRR)、总放热量(THR)、火势增长参数和平均有效燃烧热值,所测试的结果分别为6.51–7.25 MW、8.45–9.03 GJ、0.0085–0.020和29.8–30.5 MJ/kg,同时实验数据显示pHRR和THR与座舱中可燃材料关联程度更高,而与LIB热失控关联程度相对较低,即锂离子电池热失控发生后蔓延至汽车内部其它可燃加速了BEV火势的增长。

实验对象及实验条件

本次实验共设计了六组实验,实验对象及诱发火灾具体条件如下表所示,为了使实验数据更具说服力,分别针对不含电池组的BEV、电池组、以及含有电池组的BEV进行了火灾实验。作为对比同时还选择了传统燃油车和氢燃料电池汽车作为对照组进行了对比实验。其中BEV选着了两款汽车,一款带电量为39KWh(短续航),一款为64KWh(长续航),燃料电池汽车中电池组带电量较小约1.5KWh,其中电荷状态为20%SOC。BEV所采用的电芯为NCM622软包电池,电池标准容量为60Ah,能量密度为245Wh/kg。

实验结果及讨论

实验测试结果显示六组实验对象整个火灾实验中峰值放热功率依次分别为1.54 MW/7.81MW/ 6.51MW/ 7.25MW/ 7.66MW/ 5.99MW,总的放热量依次分别为1.30GJ/ 7.53GJ/ 8.45GJ/9.03GJ/8.08GJ/10.82GJ。整个实验中车辆直到完全烧毁至少持续了70分钟。在发生火灾约1-2分钟,观察到实验组2、实验组3和传统燃油汽车的放热功率迅速增加,导致这三组实验不同主要是由于火灾诱发工具在诱发火灾过程中释放大量的热所导致而并非试样样品的燃烧所导致。实验组从火灾发生约11–17分钟后达到峰值放热功率。实验过程中除FCEV外,其它实验组在达到峰值放热功率后放热功率迅速进入衰减阶段,相比FCEV在峰值放热功率持续更长时间。对比总放热量,实验组4总的放热量(9.03GJ)与实验组1/实验组2放热量的和(8.83GJ)相当,其中电池包释放总热量为1.30GJ,不含电电池组汽车车身火灾释放的热量为7.53GJ,可以认为整个BEV发生火灾后热量释放与车身有其它部位可燃物的量有很大关联性。同时对比发现BEV(含64kWh电池包)火灾总热量大于传统燃油车释放的总热量,小于氢燃料电池汽车总的热量释放,也与车重量有关,进一步分析火灾总热量与汽车内部可燃物重量息息相关。

文献资料进一步分析,认为在BEV汽车中,电池组的热失控火焰迅速喷出加速了火焰扩散到汽车其它可燃位置,从而导致整个汽车火灾迅速蔓延,同时也证明在BEV汽车中由电池组内部热失控诱发整车火灾要比其它部位诱发火灾时间更短。进一步分析数据显示在实验中所采用的NCM622电池包比热较大高达45.9 MJ/kg相当于正戊烷的比热。同时纯电动汽车着火后存在重燃的可能性。

总结:通过本次实验说明,第一BEV火灾的特性与传统燃油车相当;第二电池组中可燃物带来的总热量对整个BEV火灾总热量的影响较小;第三电池组热失控引起的喷射火焰加速了火势蔓延,可能导致驾乘人员缺乏足够的时间逃离火灾现场;第四不可预见的电池组的热失控和重燃的不确定性给急救人员带来了重大风险。

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