Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
Brandsikkerheden ved nye teknol<strong>og</strong>ier:<br />
<strong>Batterier</strong> <strong>og</strong> Elbiler<br />
Kjeld Nørregaard<br />
Pr<strong>og</strong>ramleder Elektrisk Transport
Elbil hændelse nr. 1 – København 8. juli 2009<br />
Brand i Jaguar XF ombygget til XFE<br />
»Alt er brændt væk,« »Vi kan se, at ilden er opstået i bilen, men det er ikke til at sige n<strong>og</strong>et om,<br />
hvad der kan have forårsaget det. Vi har undersøgt lokaliteterne <strong>og</strong> kan udelukke, at der har<br />
været tale om en påsat brand,« siger leder af brandsektionen ved Københavns Politi, Bertel<br />
Hejlesen.<br />
Hele værkstedet på Østerbro <strong>og</strong> en Jaguar veteranbil blev ødelagt. Bilen var under opladning til<br />
fuldt kapacitet for første gang, da branden opstod, <strong>og</strong> overophedning af batterierne kunne meget<br />
sandsynligt have forårsage branden, men ansvaret er endnu ikke placeret i forhold til batteri, lader<br />
eller batteristyring.
Elbil hændelse nr. 2 – Horsens 27. Januar 2010<br />
En Citroen C1EV’IE brand i et parkeringshus<br />
Brandvæsen under slukningsarbejde i parkeringshus under indkøbscenter.
Elbil hændelse nr. 2 – Horsens 27. Januar 2010<br />
En Citroen C1EV’IE brand i et parkeringshus<br />
Begrænset brand i<br />
motorrummet.<br />
Årsag: kabelsko på<br />
kontaktor ikke spændt<br />
kontaktor smelter<br />
fast i tændt stilling<br />
Vandvarmer k<strong>og</strong>er<br />
tør <strong>og</strong> tænder brand i<br />
kabler <strong>og</strong> isolering.
Elbil hændelse nr. 2 – Citroen C1EV’IE i et parkeringshus<br />
Det farligste var slukningsarbejdet:<br />
1. Brandvæsenet afmonterede først de kraftige elkabler med alm. værktøj<br />
2. Alle måleledninger blev rykket af batterierne<br />
3. <strong>Batterier</strong>ne blev løftet ud af bilen under efterslukning med vand.<br />
4. <strong>Batterier</strong>ne blev løftet ind på plads igen efter slukningen.
Elbil hændelse nr. 3 – Nr. Sundby 18. marts 2010<br />
En Nissan Qashqai udbrænder <strong>og</strong> ødelægger værksted.<br />
Brandinspektøren har ifølge ejeren af<br />
værkstedet fastslået at det var ladekablet,<br />
som fik stel da det var ført gennem en stel<br />
plade uden bøsning.<br />
Bilen holdt uden for værkstedet, men har<br />
alligevel ødelagt det meste af værkstedet.<br />
Brandteknisk undersøgelse tyder på<br />
overgang i en kabelgennemføring i en<br />
samleboks i motorrummet.
Elbil hændelse nr. 4: Århus 19/7-2010<br />
C1EV battericelle overophedede under ladning i carport hjemme<br />
hos en mekaniker som afprøvede bilen efter reparation.<br />
En celle er blevet så varm, at den har k<strong>og</strong>t alt<br />
flydende ud af cellen <strong>og</strong> overtryk i kombination med<br />
varme har lavet hul i cellehuset op mod<br />
v<strong>og</strong>nbunden på benzintankens plads.<br />
Cellehuset er <strong>og</strong>så smeltet sammen med en<br />
nabocelle, som d<strong>og</strong> stadig var under spænding <strong>og</strong><br />
funktionsdygtig.<br />
Dampene opløser maling <strong>og</strong> er korrosive.<br />
Ikke en brand – ingen<br />
flammer<br />
Intet unormalt i batteril<strong>og</strong><br />
forud<br />
Ingen faretegn
Elbil hændelse nr. 5 – Batteri <strong>og</strong> drivlinje komponenter blev<br />
ødelagt ved en batteribrand i el-lastv<strong>og</strong>n under opbygning.<br />
Ingen billeder af branden, der skete hos et<br />
elinstallatørfirma, som skulle forestå ombygning.<br />
Batteriet brød i brand medens batterileverandøreren<br />
arbejdede med batteriet i lastv<strong>og</strong>nen.<br />
Batterileverandøreren har ikke erkendt fejlen, men har<br />
betalt for erstatningsbatteri.<br />
Batteriet var et varmt saltbatteri af typen Zebra, der <strong>og</strong>så<br />
bruges i bl.a. Think <strong>og</strong> varev<strong>og</strong>ne fra Citroen/Peugeot.<br />
Branden kan slukkes med CO2 slukkere, men blussede<br />
op igen kort tid efter slukning.<br />
Det var måske indbygget<br />
beskyttelseselektronik, der brændte?
Elbil hændelse nr. 6 – Oslo-færgen 27. nov. 2010<br />
Afuture Nissan Qashqai brænder med stor følgeskade<br />
Helt usædvanligt står ejeren frem på TV <strong>og</strong> erkender ansvar for branden på grund af et<br />
”uautoriseret” forlængerkabel brugt til ladning af elbil.<br />
Der var ikke tegn på at bilen antændte på grund af samlingen imellem forlængerledninger.<br />
Brandtekniske undersøgelser sandsynliggør at branden opstod i bagerste batteripakke, men<br />
en årsag er ikke identificeret.
Elbil hændelse nr. 7 – Taastrup 8. jan. 2011<br />
EnerBLU e-Fiorino (Fiat)– Lysbue tænder brand<br />
Konklusion: Salttåge fra vinterveje har banet vej for en lysbue i strømforsyningsstik til 12v lader.<br />
230V AC Stiktypen der normalt benyttes på computere <strong>og</strong> instrumenter er ikke forseglet.<br />
Lysbuen udløste effekter i størrelsesordenen 60kW til 100 kW => stikben i metal fordampede.<br />
2,5 mm 2 kablet blev overbelastet <strong>og</strong> kortsluttede uden for stikket hvorefter en lysbue har vandret<br />
ned af kablet indtil en 250 A sikring i batteri boksen udløste. 20 cm kabel er væk.<br />
Strålevarme fra lysbuen har antændt en del af lyddæmpningsmåtte nær kablet.
Elbil hændelse nr. 8 – Morsø 25. okt. 2012<br />
Renault Fluence ZE udbrænder<br />
Bilen var tilsluttet en almindelig Better Place ladestander.<br />
Ladestand ikke oplyst<br />
Branden undersøges af bilfabrikkens egne folk.
Liste over kendte brande i <strong>elbiler</strong> i Danmark 2009-2012<br />
1) 8. juli 2009 – København; Ombygget Jaguar udbrænder totalt<br />
under opladning. (TI)<br />
2) 27. jan 2010 – Horsens; Varmeapparat brand i C1EV i<br />
parkeringshus. (TI)<br />
3) 18. marts 2010 Nr. Sundby; Afuture Qashqai totalt udbrændt<br />
under opladning.<br />
4) 19. juli 2010 Aarhus; Battericelle overopheder i C1EV under<br />
ladning – ingen brand. (TI)<br />
5) Ca. sep 2010 København; Batteri brand i lastv<strong>og</strong>n under<br />
ombygning til EV.<br />
6) 27. nov 2010 Oslo-færge; Afuture Qashqai udbrænder totalt<br />
under opladning. (TI)<br />
7) 8. jan 2011 Taastrup; EnerBLU e-Fiorino. Lysbue smelter<br />
ledninger <strong>og</strong> antænder lille brand i lydmåtte. (TI)<br />
8) 25. Oktober 2012 Morsø; Renault Fluence ZE udbrænder på Pplads<br />
under ladning.<br />
(TI) Teknol<strong>og</strong>isk Institut inddraget i klarlægning af årsag.
<strong>Batterier</strong> er en kerneudfordring i fremtiden.
Litium batterier er krævende. Fejlmekanismer – i overblik<br />
15
Thermal runaway – 18650 – dobbelt ladespænding
Thermal runaway – 18650 – dobbelt ladespænding<br />
Hele Cellen gløder efter at energien er brændt ud.
Batteri degraderingstest på Teknol<strong>og</strong>isk Institut<br />
Cyklisk opladning/afladning samt lagring ved +50˚C
Batteri Laboratorium<br />
Batteri degraderingstester
Batteri Laboratorium<br />
Batteri degraderingstester
Batteriteknol<strong>og</strong>i<br />
Test, rådgivning <strong>og</strong> analyse<br />
Rådgivning<br />
Batteri- <strong>og</strong> elbilproducenter,<br />
Importører, Værksteder<br />
Typeprøvning<br />
Stikprøvekontrol<br />
Batteri- <strong>og</strong> elbilejere,<br />
Batteri- <strong>og</strong> elbilproducenter, Importører,<br />
Værksteder, Interesseorganisationer o.l.<br />
Batteri- <strong>og</strong> elbilejere,<br />
Batteri- <strong>og</strong> elbilproducenter, Importører,<br />
Tilstandsanalyser<br />
Elbil- <strong>og</strong> batteriejere, Værksteder<br />
Brugtv<strong>og</strong>nsforhandlere<br />
Post mortem analyser<br />
Elbil- <strong>og</strong> batteriejere,<br />
Forsikringsselskaber
Transport på Teknol<strong>og</strong>isk Institut<br />
Flere afdelinger arbejder med transportmidler <strong>og</strong> teknol<strong>og</strong>i (mange flere funktioner støtter op med specialist viden.)<br />
Automobil Teknik<br />
(Fokus på autoværksteder)<br />
Egenkontrol ordning.<br />
Kalibrering (flåde af<br />
service biler)<br />
El-hybrid system kursus<br />
(opgraderet værkstedsuddannelse)<br />
Specialist service til Elhybrid<br />
Postmortem<br />
el-hybrid<br />
komponenter<br />
Motor<br />
Emission <strong>og</strong> køretøjsteknol<strong>og</strong>i<br />
(alle køretøjer)<br />
Vejledning til<br />
professionelle kunder<br />
Demonstration<br />
hybrid med biofuel<br />
Postmortem<br />
analyse (køretøjer <strong>og</strong><br />
komponenter)<br />
Verificering<br />
(rullefeltsmålinger) af<br />
ydelser for hybrid <strong>og</strong><br />
elektriske køretøjer<br />
Sikkerhed<br />
<strong>Batterier</strong> <strong>og</strong><br />
brændselsceller<br />
(alle applikationer)<br />
Fuel Cell system R&D<br />
support<br />
Brint testcenter<br />
Biofuel reformer til fuel<br />
cell<br />
Styresystem optimering<br />
(overordnet, effekt <strong>og</strong><br />
Balance of Plant )<br />
Batteri verifikation/<br />
karakterisering<br />
Driveline verifikation/<br />
karakterisering<br />
Simuleret kobling mellem<br />
PHEV <strong>og</strong> elnettet<br />
Postmortem batteri.<br />
Elektrisk<br />
Transport<br />
(alle transportmidler)<br />
Vejledning til<br />
professionelle kunder<br />
Demonstrations-projekter<br />
& netværk<br />
Demonstration<br />
hybrid med biofuel<br />
Kobling mellem PHEV <strong>og</strong><br />
elnettet<br />
Elektrisk energilagring<br />
Transportens<br />
Innovationsnetværk<br />
TINV.dk<br />
Due Diligence<br />
DokumentationI<br />
ndividuel godkendelse af<br />
ombyggede <strong>elbiler</strong>.
Eksempel Test af en elbil –<br />
Rullefelts verifikation af rækkevidde.
ISO 8714:2002 Elektriske vej køretøjer<br />
Reference energiforbrug <strong>og</strong> rækkevidde.<br />
Test procedure for personbiler <strong>og</strong> lette varev<strong>og</strong>ne.
Danske krav til en bil ombygget til elbil:<br />
Skal opfylde kravene til en almindelig bil<br />
ECE-R100<br />
Kollisionssikkerhed <strong>og</strong> kollisionssikker styring<br />
Overholde donorbilens vægtgrænser<br />
ABS systemet skal styre regenerativ bremsning<br />
EMC/EMI – immunitet <strong>og</strong> udstråling<br />
Ingen krav til sikker overvågning af batteri<br />
(Sikkerhed for at fejlsikker BMS styring af lader)<br />
Ingen krav til sikring af køretøj ved redning <strong>og</strong><br />
service.
El Bil test på Værløse flyveplads
Måling af: batteri kapacitet <strong>og</strong><br />
belastningsprofil på køretøjer
Batteri degraderingsmodel<br />
Degradadering afhænger af mange parametere<br />
Temperatur<br />
Afladningsrate<br />
Opladningsrate belastningsprofil<br />
Afladningsdybde<br />
Ældning<br />
Teknol<strong>og</strong>isk Institut integrerer en batteri degraderingsmodel i et<br />
simuleringsværktøj til køretøjer, så slidtage på grund af forskellig anvendelse eller<br />
ruter kan sammenlignes.<br />
Usage pattern<br />
Electrical current<br />
Ambient temperature<br />
Cell degradation<br />
parameters<br />
Operation degradation<br />
Storage degradation<br />
Cycle<br />
Degradation<br />
Storage<br />
Degradation<br />
Degraderingsparametere på celle-niveau karakteriseres i batteri<br />
laboratoriet<br />
SoH<br />
SoH<br />
Time<br />
Time<br />
State of Health<br />
-Electrical AC parameters<br />
-Electrical DC parameters<br />
-Battery capacity
Omkostningsmodel
Alle Lithium-ion batterier kræver overvågning af hver celle for<br />
beskytte batteriet <strong>og</strong> undgå brand.<br />
Men der er mere at passe på….<br />
BATTERIER I ELBILER OG<br />
HYBRIDBILER BETYDER<br />
LIVSFARE!
Viden <strong>og</strong> det rigtige sikkerhedsudstyr<br />
er livsvigtigt!<br />
- <strong>og</strong> det kræver en grundig uddannelse.
Der er kun lys i lampen når strømmen kan løbe.<br />
Men selv om lampen ikke lyser kan der godt være farlige spændinger….<br />
Volt
Der kan kun løbe strøm, hvis der er elektrisk forbindelse<br />
Er der jordforbindelse på emnet, så pas på<br />
– med blot et ben på jorden er der risiko for forbindelse.
Elbilen er relativt sikker – når ladekablet er fjernet!<br />
1. Forsøg først at afbryde eventuel ladning (nødstop eller sikring)<br />
2. Fjern lade kabel<br />
3. Hvis ladestikket ikke kan fjernes fra bil eller ladestander, så klip<br />
med L-AUS værktøj nær ladestander <strong>og</strong> afdæk ledningsender.<br />
4. Fasthold køretøj.<br />
5. Er der adgang til sikkerhedsafbryder i bilen,<br />
afbrydes før redning.<br />
Eksempel<br />
Battery<br />
Sikring / sikkerhedsafbryder<br />
Elektrisk motor med<br />
mekanisk drivlinje<br />
Lader +<br />
Elmotor<br />
styring<br />
Fasthold køretøj med<br />
hjulblokke eller løft<br />
002653<br />
kWh<br />
elnet<br />
Lade<br />
stander
Kjeld Nørregaard<br />
Pr<strong>og</strong>ram leder<br />
Elektrisk transport<br />
Teknol<strong>og</strong>isk Institut<br />
+45 7220 1317<br />
kjn@teknol<strong>og</strong>isk.dk<br />
Tak for opmærksomheden.<br />
Spørgsmål?
Teknol<strong>og</strong>isk involverer sig i Elektrisk Transport<br />
Dial<strong>og</strong> med diverse ”Styrelser”<br />
Dial<strong>og</strong>møder med TRS, ENS, BRS,<br />
Demonstrationsprojekt ”Prøv1Elbil”<br />
10 <strong>elbiler</strong>, Citroen C-Zero<br />
Vil nå ud til >80 familier i Juelsminde-Horsens området<br />
samt ansatte i både Horsens <strong>og</strong> Hedensted kommuner.<br />
Samarbejdspartnere: NRGi, Foreningen Energi Horsens,<br />
Horsens- <strong>og</strong> Hedensted kommune<br />
Teknol<strong>og</strong>isk Institut er projektleder<br />
Demonstrationsprojekt ”Elbil til EnergyFlexHouse”<br />
1 elbil til EnergyFlexHouse (Fiat Fiorino Combi EV)<br />
Samarbejdspartner: Lithium Balance<br />
Teknol<strong>og</strong>isk Institut er flådeejer <strong>og</strong> projektleder<br />
Samarbejde med branche- <strong>og</strong> interesse-organisationer.<br />
Transportens Innovations Netværk<br />
Vigtigt netværk der dækker hele transportbrancen<br />
SmartGrid<br />
plug-in hybrid <strong>og</strong> <strong>elbiler</strong> anbefales som virkemiddel.<br />
Citroen C1EV’ie + C-ZERO<br />
Fiat Fiorino Combi EV
Maritim Elektro Mobilitet<br />
Marina Power Distribution Hub (PSO ForskEL projekt)<br />
■ Smart Grid elforsyning til lystbåde blev analyseret nærmere med<br />
udgangspunkt i Ry Havn.<br />
■ Elforsyningen til både skal kunne udnytte vedvarende<br />
energiressourcer fleksibelt <strong>og</strong> intelligent i forhold til elnettet.<br />
■ både med batterier,<br />
■ både med batterier <strong>og</strong> solceller<br />
■ En enkel men pragmatisk løsning søges til Smart Grid<br />
understøttelse
Energilagring<br />
■Energi lagring & batteri analyse:<br />
■Lager løsninger til hurtig reserve ( 1MW <strong>og</strong> 300 kWh<br />
■Mindre husstands-energilager til f.eks. solceller?<br />
■Batteri til hybrid t<strong>og</strong>?<br />
■Batteri skiftesystem til færger?
Batteri relaterede service ydelser på<br />
Teknol<strong>og</strong>isk Institut<br />
Laboratorie ydelser– eksempler:<br />
Hjælp til dataopsamling direkte i applikationen (mobil eller stationær)<br />
Måling af belastningsprofil i forhold til batteri<br />
Test af battericeller <strong>og</strong> pakker ifølge ønskede standarder<br />
Kapacitets målinger<br />
Degraderingstest (efter standard eller aktuel bruger belastning profil)<br />
Cycle life / Lagringsstabilitet (degradering under opbevaring)<br />
Stikprøve test af batteripakker<br />
Misbrug/overbelastnings test<br />
Termisk test (Klimakammer med cyklisk elektrisk belastning/ladning)<br />
Elektrokemisk Impedance Spectr<strong>og</strong>rafi<br />
Batteri specialist - Rådgivnings ydelser – eksempler:<br />
Omstilling til batteridrift fra anden energiforsyning<br />
Opbygning af batterilevetidsmodel, til omkostningsberegninger<br />
Udvikling af batteri specifikationer / batteri applikationer<br />
Udvælgelse af batteripakketype and assistance til at finde leverandører<br />
Sikkerheds <strong>og</strong> elektrisk vurdering af batteripakker (kvalitet <strong>og</strong> ydelse)<br />
Undervisning, standard kurser eller kundetilpassede kurser<br />
Eksempelvis: Sikkerhedskursus på baggrund af EN50110
Change language