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杭州起火事件分析:搭载超级电容的公交车为什么会频起火?

  • 2015-09-18 14:28
  • 来源:电动汽车资源网 焦点
  • 发表评论 10

摘要:有些问题是本来可以避免的,但由于我们对超级电容系统结构的认识不足,以为其比较皮实耐用,特别是号称寿命长,与车同寿命等等,忽略了很多结构设计要素(与电池包相比),使电容系统先天不足。

2015年9月16日晚7点左右,杭州一辆290路公交车突然起火,短短几分钟整辆车就被烧成空壳。9名乘客在疏散时受伤(参见:杭州一辆290路油电混合动力公交车起火)。事故发生后,电动公交车安全性的话题再次被热议。

自燃公交车起火点位于后舱

“记者了解到,事发的290路公交车采用的是厦门金旅牌油电混合动力车型。不少目击者和乘客都表示,事发前公交车后部传来一声巨响,之后才发出浓烟和火光,而最先燃烧的部位也在车厢后部。”这是司机或者目击者的证言,这个结论是否准确应由“有关部门”检查后下结论,但是至少有一点是肯定的:和动力供电系统有关。

 “自燃公交车在出场前曾做过检查,当时并没有发现异常。目前,我们初步判定起火点位于车辆后部的动力舱,也就是最后一排座位的后方。动力舱内安装有电瓶、电容器以及其他一些动力设备,目前还无法判断是哪个部件出了问题。到底是本身设计有缺陷、质量有隐患,还是我们后期保养不当,还有待进一步调查。”杭州市公交集团副总经理翁军说。事发后,公交车生产商、公交、消防和车辆生产商的技术人员对公交车进行了检查。

根据这段话,提到了几个关键词:“设计缺陷”,“质量隐患”,“保养不当”。下面就这几个关键词谈谈笔者的看法。

关于“设计缺陷”

“系统动力电池组件由超级电容器及其控制电路构成,在当时的宣传中声称超级电容器实际使用寿命可达10年,基本与车辆同寿命。该批车辆搭载的超级电容由美国Maxwell供应,型号为BMOD0165 P048,电池组额定电压为16V(应该是48V)。”

根据这段话,笔者斗胆认为:问题出在用Maxwell超级电容组成的动力电池组件结构设计不合理,存在设计缺陷。见图1。

杭州起火事件分析:搭载超级电容的公交车为什么会频起火?

图1

从图中可以看出,接线柱是方形的,连接片是圆形的,采用螺栓压接固定,这种接线方法是电力系统之大忌。首先,接触面积有限,容易导致接触电阻过大。其次容易松动,特别在汽车上使用,遇到振动冲击,螺丝就会松动。流经此端子的电流起伏很大,瞬时达到数百安培。我们知道,超级电容是功率器件,其放电电流很大,所以常用于车辆起步发动机点火等需要短时大功率的场合。但是,超级电容也有其弱点,那就是耐高温和散热性能不好。为了使单位体积的电容量更大,其中的隔膜既要很薄(微米级)又要耐高温高绝缘,对材料和工艺的要求都很高。目前国内普遍使用的还是MAXWELL的产品,尽管价格不菲,相对来说还可以接受。但笔者一直怀疑是否有更大的安全隐患在其中,那就是当长时间用于高电压大电流情况下,电容的劣化问题如何监控,可能有的电容单体已经出现问题而我们察觉不到。

还有缺陷就是,货架式电容包,见图2:

杭州起火事件分析:搭载超级电容的公交车为什么会频起火?

图2

所有的电容模块是通过导线串联起来,因为数量较多可能会分层做成货架结构。货架使用型钢焊接而成,整体结构刚度并不牢固,在振动的作用下也可能会产生共振。我们知道,公交车振动幅度最大的地方是车的尾部,而“货架”恰恰放在这个部位,下面还有一个发动机,货架不仅要承受振动颠簸还要承受发动机热量的炙烤,简直是雪上加霜。这样的结构,每一层的电容器会不会因为颠簸而导致连接导线松动,轻微的松动是不容易察觉到的。所以公交公司的人说,“公交车在出场前曾做过检查,当时并没有发现异常。”请问这种异常您发现得了吗?

关于质量隐患

这种动力电源系统结构上已经存在隐患,其次是在生产组装过程中存在的质量隐患。比如,电容连接导线的质量,严格的讲,其连接电缆的线径应该有足够导电面积,每根连接电缆的上的连接片应该与电缆压接牢固,中间不允许有空洞。如果能灌锡更好(现在都不用此工艺了),使线鼻子与电缆连接更牢靠,严格讲应该进行100%导电性能检验。电缆与电池连接环节也很重要,螺栓拧紧力矩是有要求的,大了会把电容的螺孔破坏,小了又拧不紧,一般采用扭力扳手控制。这些都做到还不行,还要进行通电试验,要按照标准进行电容相关的性能和可靠性试验,合格了方能装车。我认为,这个环节大部分企业没做到,或者只做了部分工作。因为这不是简单的“望闻问切”,要借助试验仪器设备完成的,很多企业是不具备此条件的。说穿了,必要的检验没做到,也是相关的法规和标准的缺失造成的。

关于保养不当

公交公司如何保养这种电容混合动力汽车,我不得而知。但也可以想象得到,最多看看、听听、敲敲而已。你不是电气工程师,高压电你敢摸吗?就是有问题你也看不出来。公交公司有过把电容包卸下检查的经验吗?有对每根导线连接端子的情况进行检查的经验吗?有把电容模块拆开检查的经验吗?没有。公交司机最多就是直观看看有没有冒烟,有没有异味,有没有异响等等,除此什么也做不了。最搞笑的是,公交公司以为公交车后部都已经加装了自动灭火装置,只要起火就应该能够灭火。但是,此次事故起火点在车辆后部,可为何自动灭火装置并没效果呢?”对此,笔者的答案:超级电容起火的过程是,电芯发热-隔膜融化-电容极板短路-电容爆炸-起火。而爆炸这个过程非常快(毫秒级),瞬间释放巨大能量,形成大火。此时,再多的灭火器也无济于事。

结论

此次事故的产生绝不是孤立的,是有其深层次原因的。

1、 设计没有进行充分论证,也没有经过充分验证,存在安全隐患。有些问题是本来可以避免的,但由于我们对超级电容系统结构的认识不足,以为其比较皮实耐用,特别是号称寿命长,与车同寿命等等,忽略了很多结构设计要素(与电池包相比),使电容系统先天不足。

2、 装配质量的问题没有得到有效监管,导线的制作,性能的检验,整个系统性能的检验远没有做到位。对此,有些生产企业并不以为然,有些试验认为可做可不做,甚至认为没必要小题大做。这也反映出行业监管的漏洞,有些标准的缺失导致车辆安全隐患的存在,这是有必然联系的。举个例子,车辆在上公告时,对电容系统并没有相关要求,只对电容的模块进行试验,而系统性的问题根本得不到检查。现在新颁布的标准对电池包和系统已经做了要求,公告是也是强制按照新标准执行。然而,对电容系统就没有相关的规定,也不能按照电池包的标准来要求做试验。

3、 公交公司的说法证明他们的保养工作没做到位,对安全隐患也没有深刻的认识。按照记者报道:“事故车辆厦门金旅牌油电混合动力公交车,是公交集团在2008年9月采用投入营运的,同一批次同一型号总共只有45辆,全部投放在事发的290路的线路上,已经使用了7年。根据营运车辆使用8年后强制报废的规定,这批车辆已经接近“大限”。由于“昨天的自燃事件发生后,公交集团对事故同类型车辆进行了排查,暂时没有发现有什么隐患,”“不过,安全起见,今天14点前,所有同批次、同类型公交车已经全部停运,290线路上的车辆由其他类型公交补充。”翁军说。此外,公交集团也对其他公交车也进行了检查,只检查出一些小毛病,并未发现火险隐患。这些说法如果属实,风声过去,公交公司还准备把剩下的44台车投入运营。

我很担心,如果不对车辆进行彻底的专业的安全隐患检测,就再次把车投入使用,是拿谁的生命开玩笑呢?

网友评论

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全部评论
  • 上海 手机用户
  • 上海 手机用户
  • 2015-09-18 07:24
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  • 1楼
我认为最关键的是两点,一是没有电容管理系统,二是超级电容内部有易爆炸气体。
  • 天津 手机用户
  • 天津 手机用户
  • 2015-09-18 08:53
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  • 2楼
非专业人事的非专业分析
  • 北京 手机用户
  • 北京 手机用户
  • 2015-09-18 11:13
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  • 3楼
忘了一个:电池箱是否有自动灭火装置、
  • 江苏南京 手机用户
  • 江苏南京 手机用户
  • 2015-09-20 06:37
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  • 4楼
请问国家规定公共汽车几年报废?
  • 海南海口 手机用户
  • 海南海口 手机用户
  • 2015-09-20 09:13
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  • 5楼
那就是说厦门金旅客车质量不过关,设计有缺陷,那国家怎么不让金旅召回呢,或者退车呢
  • 爱笑的眼睛
  • 爱笑的眼睛
  • 2015-09-21 02:22
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  • 6楼
我认为最关键的是两点,一是没有电容管理系统,二是超级电容内部有易爆炸气体。
超级电容内部有易爆炸气体?我读书少,你不要骗我。→_→
  • 三毛
  • 三毛
  • 2015-09-21 02:23
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  • 7楼
非专业人事的非专业分析
您是专业人士吗?是的话可以在评论中写下您对杭州油电混合动力公交车起火的事件分析。
  • 三毛
  • 三毛
  • 2015-09-21 02:25
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  • 8楼
忘了一个:电池箱是否有自动灭火装置、
有自动灭火装置,但是可能没起作用或者火势突然变大,自动灭火装置根本起不了作用。
  • 风口的猪
  • 风口的猪
  • 2015-09-21 02:26
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  • 9楼
请问国家规定公共汽车几年报废?
国家规定8年报废,这个事故车辆已经运行7年,接近报废“大限”。
  • 电车达人
  • 电车达人
  • 2015-09-21 02:29
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  • 10楼
那就是说厦门金旅客车质量不过关,设计有缺陷,那国家怎么不让金旅召回呢,或者退车呢
最终的事故鉴定报告还没有出来,因此不能说厦门金旅客车质量不过关,设计有缺陷。一切还要等最终的报告出来才能盖棺定论。

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