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同样是起火燃烧,燃油车和电动车有哪些区别呢?

  电动车燃烧   2019-10-19 次浏览

燃油车和电动车在成本、安全、续航里程等各方面的对比一直是很多人津津乐道的话题。燃油车和电动车的主要区别在于二者直接使用的能量来源不同,前者是汽油、柴油等传统化学燃料,后者则是镍氢、锂离子电池等二次电池。尽管整车在材料、结构、系统等层面已经采取了各种防护措施,但无论是燃油车还是电动车,起火事故仍不时发生。来自法国INERIS (French National Institutefor Industrial Environment and Risks)Amandine Lecocq等人对法国两家不同汽车制造商生成的燃油车和电动车进行了燃烧试验,对比了放热速率和燃烧产生的气体成分,结果显示燃油车和电动车的燃烧特征非常相似,燃烧过程都会产生HF气体,但电动车燃烧产生的HF量更大。结果详见Comparison of the fre consequencesof an electric vehicle and an internal combustion engine vehicle, https://hal-ineris.archives-ouvertes.fr/ineris-00973680/document.


一.测试条件


1汽车燃烧试验所用的实验装置。

 

2汽车燃烧试验示意图。


   汽车燃烧实验在INERIS所有的如图1所示的装置中进行,实验总体设置如图2所示。该装置长50 m、高3.5 m、宽3 m,气体检测单元布置在10 m高的塔楼中。装置带通风系统和气体净化系统,能确保最终排放到大气中的气体是无害的。除了在线检测燃烧气体成分外,还离线对燃烧产生的颗粒物和重量变化进行了分析。实验所用的两家法国企业生产的燃油车和电动车具体信息未给出,特别是电动车所用的动力电池的化学体系。


二.放热量对比


3.第一家汽车生产商制造的电动车和燃油车燃烧放热速率随时间变化曲线。


4.第二家汽车生产商制造的电动车和燃油车燃烧放热速率随时间变化曲线。


   从两家不同汽车生产商制造的燃油车和电动车燃烧放热速率曲线看,燃烧车和电动车的燃烧行为非常相似,总失重量都在20%左右。其中第一家汽车生产商的燃油车和电动车燃烧最大放热速率分别为4.8 MW4.2 MW,第二家对应的分别为6.1 MW4.7 MW


5第一家汽车生产商制造的电动车和燃油车有效燃烧热随时间变化曲线。


6第二家汽车生产商制造的电动车和燃油车有效燃烧热随时间变化曲线。


    如图5和图6所示,第一家汽车生产商制造的燃油车和电动车燃烧有效燃烧热分别为6900 MJ6300 MJ,第二家对应的有效燃烧热分别为8500 MJ10000 MJ。总体看电动车的有效燃烧热略低于燃油车。


三.HF产生量对比


7. 第一家汽车生产商制造的电动车和燃油车燃烧HF浓度随时间变化曲线。

 


8. 第二家汽车生产商制造的电动车和燃油车燃烧HF浓度随时间变化曲线。

   汽车燃烧过程会释放大量的有毒有害气体,其中HF最让人感到神经紧张,因此作者重点关注了两种不同类型车燃烧过程的HF浓度变化。从图7和图8不难看出,无论是燃油车还是电动车,其燃烧均释放HF,但电动车燃烧释放的HF量更大。对于燃油车,HF的主要来源可能是车中使用的含氟类材料,但具体未知。对于电动汽车,HF的另一大来源是动力电池所用的电解液,众所周知目前电解液中最为常用的锂盐是LiPF6,其受热分解即可产生HF


四.结果汇总


燃油车和电动车总体燃烧特征非常相似,燃烧后失重量均在20%左右。燃烧产生的气体组分中不仅包含CO2CO,还能检测到THC (碳氢化合物)HFHCNHClNONO2。电动车燃烧产生的HF浓度高于燃油车,但燃油车燃烧产生的HCN反倒高于电动车。同时,燃油车燃烧产生的氮氧化物浓度要高于电动车。作者特别强调以上结果仅适用于实验所用的两家汽车制造商生产的四款车,结果仅供参考,并不完全适用于其他汽车生产商的其他车型,需要具体场景具体分析。


注:该结果发表于2014年,数年过去了,动力电池化学体系和能量密度显著变化,现在燃油车和的电动车燃烧特征又有哪些新的变化呢?


论文信息:

Amandine Lecocq, Marie Bertana, Benjamin Truchot, Guy Marlair. Comparisonof the fre consequences of an electric vehicle and an internal combustionengine vehicle. 2. International Conference on Fires In Vehicles - FIVE2012, Sep 2012, Chicago, United States. SP Technical Research Institute ofSweden. Boras, pp.183-194, 2012. <ineris-00973680>

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