電動客車滅火4問

電動公交車，在國家的大力扶持下，在近兩年得到了極好的推廣，很多小城市公交電動化率都超過一半以上，有的甚至達到了百分之百。汽車電動化在公交上的進展，比乘用車領域快了一大步。

1 關於電動客車滅火裝置，有哪些標準規定？

作為公共交通工具，安全始終被放在第一位。任何一起公共安全事件，都會帶來極大的影響，電動公交車更是全力從安全形度出發。在動力電池的選用上，公家車選擇能量密度不理想，但安全性相對最好的磷酸鐵鋰電池。

在安全電池的基礎上，交通部又單獨出台標準《JT/T 1026-2016 純電動城市客車通用技術條件》，對電動公交的安全措施作出進一步的要求。其中的4.3.2.11對電池倉火災報警和滅火裝置做了具體要求：艙體內應配置具有高溫預警及自動滅火功能的電池箱專用自動滅火裝置。

工信部主導的客車滅火設備標準《GB 34655-2017 客車滅火裝備配置要求》從2018年1月1日開始實施。標準對客車上應該配置的滅火設備種類，規格，各種設備的一般功能的要求等都做出了具體規定。從2019年1月1日起，全部新生產的車輛滅火設備則必須全部符合標準的要求。

2 一般火災探測方法有哪些

火災探測器，根據探測敏感目標的不同，可以分成3大類：感溫探測系統，光學輻射探測系統和感煙式探測系統；感溫探測系統包括點式探測器和線式探測器；點式探測器按照探測元件類型分為易熔金屬，熱電偶，雙金屬片三種；線式探測器，分成連續型和離散型，其中連續型又包括平均型和氣動型兩種。光學輻射探測系統，按照光波波段分成紅外探測器和紫外探測器。感煙探測器也是按照作用原理分為離子探測器和光電探測器。而另外一種火災探測技術，視頻火災探測技術，在開闊空間的應用，正在被更多的研究。

易熔金屬點式火災探測系統，在易熔合金探測系統中，當溫度升高到探測合金的熔點附近時，合金融化使報警電路接通，發出告警信號。電路接通後，無法正常斷開，報警器觸發一次報警後，就無法再次使用了。

熱電偶，由兩種不同成分的金屬組成，利用熱電偶兩端的溫度梯度產生的熱電勢來反應測試對象溫度的變化。對火災進行報警後，當溫度環境變化，熱電偶端電壓信號又會自動恢復如常。熱電偶火災報警器，解決了易熔合金只能用一次的問題。

雙金屬片，緊密貼合在一起的兩層不同金屬，其熱膨脹係數不同，同樣的溫度變化，會帶來不同的形變數。溫度升高時，金屬片會確定的朝一個方向彎曲，而溫度下降時則朝另一個方向彎曲。利用材料的這種性質，設計金屬片的位置和長度，當出現火警時，金屬片彎曲，接通報警電路。溫度恢復正常，則金屬片恢復常態。

平均型連續線性探測器， 金屬絲封裝在陶瓷殼體裡面，外邊包裹一層金屬殼體，線芯與殼體之間表現出電容的性質。當溫度升高，線芯和金屬殼之間電容增加，通過監測電容值的變化，反應火災發生的情形；溫度降低，電容恢復正常，報警消除。

氣動型連續線性探測器，感測器內部充滿氦氣，當溫度升高時，氦氣壓力上升，觸發壓力開關閉合，接通報警器。溫度下降後，報警短路斷開。

離散型線性探測器，也是監測一種金屬線芯與金屬殼體之間電容值，但電容值受到結構中一種低熔點晶體狀態的影響。溫度過高時，晶體熔融，線芯與殼體之間的電容值增大，一次為參照，確定是否接通報警電路。之所以稱為不連續探測器，是因為晶體線性均勻分布在整個感測器內部，某個局部過熱，這個位置的晶體就會熔融，實現報警，而不需要探測器整體協同變化。

紅外探測器，利用硫化光電管探測火焰的紅外輻射波，由於紅外波段的干擾因素比較多，因此容易出現誤報情況。

紫外探測器，利用冷陰極充氣管探測火焰發出的紫外波段光譜，該探測器對波段偏長的光譜不敏感，因而火災探測效果較好。

離子探測器，煙霧報警器的一種，是當前應用較多的一種火災探測器。探測器的離子室內有微量放射性物質，其放射性將空氣電離，使其具備導電性。當火災煙氣進入電離室，與部分空氣離子結合，進而降低了氣體的導電性。當導電性低於某個閾值，報警電路被接通。空氣中的灰塵可以對報警器的精度產生不良影響。

光電探測器，利用一對發光和感光元件設計出來的探測器，基本的作用形式有兩種。一種是正常狀態下，感光元件不能接收到發光元件的光，但當煙霧濃度比較大時，煙霧顆粒起到了折射和反射的作用，感光元件於是可以接受到光線。這種光線足夠多時，探測器就會報警。另一種作用形式是感光元件正常狀態下一直接收發光元件發出來的光。當煙霧進入通道，擋住了一部分光以後，報警器報警。光電火災探測器是目前主流應用火災探測器，但也存在著自己的局限性，對火災探測的準確性受到位置的影響，而環境氣流的分布也會影響探測結果。

視頻火災探測技術，利用通常場合下的攝像頭獲取的圖像資料，經過專業的方式處理，提取視頻中的關鍵信息，自動檢測判斷是否存在火災特徵，一旦與火災模型吻合，則接通報警系統。這種技術更適合於空間高大的場景，可以充分發揮視覺探測技術對距離不敏感的優勢。

動力鋰電池煙霧報警器，針對動力電池包內或者車輛的電池倉內的封閉狹小環境，以及鋰電池的燃燒特點，則煙霧報警和溫度報警相結合的形式，可能更為適用。而某些廠家，針對鋰電池的特點，專門研發了動力鋰電池煙霧報警器，其不光對煙塵敏感，還在報警器中農工複合設置了氮氧化合物氣體濃度感測器。當煙霧濃度超過預設閾值，系統判斷電池包內部由燃燒情況發生，則會將報警信號傳遞至儀錶板，發出聲光報警。

3 電動客車煙霧報警器有什麼功能

前面所述的各種火災報警器工作原理，主要是不同探測技術在探測器上的應用體現。一個完整的火災探測器，除了探測部分，還需要一系列的裝置與之配合，才能最終實現火災探測、報警、進而起動滅火過程的作用。作者趙傑，在他的文章《新能源客車用多通道煙霧報警器介紹》中，介紹了一款針對電動客車設計的煙霧報警器。

這是一款多通道煙霧報警器，系統總體包括三部分：總控制器，探測器和顯示屏。一個控制器可以最多處理8個探測器的數據，總控制器可以通過CAN報文外發報警信息和報警次數的計數值給整車控制器。當報警信號線上有輸入時，系統進入報警模式， 以LED指示燈、蜂鳴器及屏幕顯示三種途徑同時進行提示。煙霧報警器探測器部分，如下圖所示。

工作過程

系統以工作模式來設定不同協作部分的工作狀態。

報警模式，當感測器向控制器輸送高電平信號時，系統進入報警模式。LED雙色指示燈變為紅色常亮； 蜂鳴器長響； 屏幕顯示報警感測器名稱以及「報警」 兩個字。

線路斷路模式，當感測器報警信號線發生斷路時， 報警狀態如下： LED雙色指示燈紅綠色同時點亮，顯示為黃色常亮； 蜂鳴器以每秒鳴叫3次的頻率連續鳴叫； 屏幕顯示故障感測器名稱， 以及「線路斷路」四個字。如果同時檢測到上述報警， 則優先順序為： 感測器報警>信號線斷路， 主機按照最高優先順序的報警進行相關報警控制和處理。

報警計數模式，每次觸發報警， 將會把內置記錄的報警數值加1。接收到感測器報警時， 將會把內置報警計數加1； 接收到感測器報警信號線斷路時， 將會將內置故障計數加1。當該次報警一直沒有被清除時， 視為同一次報警， 不會累積計數； 當該次報警的觸發條件被清除且維持5 s以上， 視為報警情況被解除， 再接收到同一觸發條件的報警將視為新報警， 將相應計數加1。

CAN匯流排報文定義，CAN線符合ISO11898規定， 速率250 kB／s。每隔100 ms發送一次CAN報文，CAN協議可以根據整車CAN協議調整，協同工作。

4 滅火裝置在電動客車上怎麼用

根據國家標準要求，新能源客車必須配置滅火裝置。陳碧毅在他的論文《純電動城市客車動力電池防火應用方案》中介紹了一類新能源客車防火措施，結合了在車輛電池倉安裝煙霧探測報警器，在電池箱體內安裝專用自動滅火器極其控制系統，給電池箱體設置阻燃隔熱層，使得在極端情況下，電池包的影響不至於擴散的太快，給成員逃生贏得更多時間。

煙霧探測感測器安裝在電池倉內，車輛上有兩個集中放置電池箱體的電池倉位，分別安裝探測器。探測器類型屬於煙霧探測器，設有吸氣裝置，可以識別空氣中煙霧顆粒、氮氧化合物濃度。項目設置的報警濃度為：灰塵顆粒>15 000 個/500 mL，煙霧顆粒>15 000 個/500 mL，一氧化碳>375 mg/m3，一氧化氮>1 071 mg/m3，氫氣>71mg/m3，乙烯>625 mg/m3。

滅火裝置中，盛放滅火劑的容器和響應控制部分都設置在電池箱體外面，通過管路向電池箱內輸送滅火介質。滅火裝置控制器通過通訊線，將探測器檢測到的火情發送給整車控制器。一旦檢測值超越了設定閾值，儀錶板上出現聲光報警，提示駕駛員。滅火的決定可以由駕駛員做出，也可以由整車控制器做出。滅火劑通過管路進入著火的電池箱內實施滅火。

關於滅火介質，需要注意選用針對鋰電池火災的高壓滅火劑。適當的滅火劑噴入電池箱後，能夠迅速降低電芯溫度，使得電芯終止進入熱失控的進程。例如採用廈門中汽客的電池箱專用自動滅火裝置，15 kg 左右的滅火劑可對30 kW·h 電量的電池實施有效滅火。

經過作者的試驗驗證，以上滅火系統對於電動客車是有效的，實現10分鐘之內，電池不會復燃。並且，系統還預留了備用滅火介質，在出現復燃時，還可以進行二次滅火。

在電動汽車上使用滅火裝置，國家強制要求還是近兩年的事情。針對鋰電池火災的煙霧探測器，其探測目標需要作出一定的調整，以更有針對性的檢測到鋰電池燃燒產物，提高檢測精度，這可能更多的依賴於對鋰電池燃燒特點的深入研究。是否多種感測器數據集中後，綜合判斷的準確性更好，還是可以找到最為典型靈敏的指標，加強對它的檢測能力就萬事大吉。關於鋰電池火災處置，可以做的事情還很多。

參考文獻

楊華博，煙霧溫度火災報警器的設計；

於博，基於STC89C52單片機的煙霧報警器軟體設計；

陳碧毅，純電動城市客車動力電池防火應用方案；

趙傑，新能源客車用多通道煙霧報警器介紹；

賈陽，基於顯著性檢測和煙霧時空特徵的視頻火災探測方法研究；

王利娟，視頻監控中火災煙霧探測方法研究；

高敏，基於無線網路的客車火災預警及定位系統的研究。

（圖片來自互聯網公開資料）