淺談新能源電動汽車火災(zāi)預(yù)防及應(yīng)急救援研究

安科瑞 陳聰

摘 要：本文從新能源汽車的結(jié)構(gòu)特征出發(fā)，分析了新能源汽車火災(zāi)的原因及特點，提出了適用于新能源汽車的火災(zāi)預(yù)防及滅火救援措施、技術(shù)和方法，為消防救援隊伍或車主撲滅新能源汽車火災(zāi)提供參考。

關(guān)鍵詞：新能源；火災(zāi)原因；火災(zāi)預(yù)防；滅火救援

引言

在節(jié)能減排政策推動下，新能源汽車作為一種新型交通工具迅速發(fā)展，火災(zāi)事故也逐漸增多。為預(yù)防、處置新能源汽車火災(zāi)事故，了解新能源汽車的結(jié)構(gòu)和火災(zāi)危險性，分析總結(jié)發(fā)生火災(zāi)的主要原因，對保障人民生命財產(chǎn)安全具有*要意義。

1. 新能源汽車起火原因

新能源汽車著火，大部分原因是汽車在使用過程中出現(xiàn)鋰離子電池?zé)崾Э?，從而引起了連鎖反應(yīng)，導(dǎo)致電池自燃、爆炸。鋰離子電池?zé)崾Э氐恼T因有很多種，大致可以分為機械濫用、電濫用和熱濫用三類。

1外部碰撞引發(fā)火災(zāi)

汽車在行駛中發(fā)生碰撞，受到外力作用導(dǎo)致電池殼體發(fā)生變形或刺穿造成電池機械濫用，導(dǎo)致電池內(nèi)部*片短路，導(dǎo)致電池?zé)崾Э匾l(fā)火災(zāi)。2022年2月，一輛新能源汽車撞上道路障礙物，引起電池起火，火勢發(fā)展迅速讓整個車身被大火*全覆蓋。

2充放電不當(dāng)引發(fā)火災(zāi)

汽車電池的使用是在規(guī)定的時間內(nèi)接收和存儲定量的能量，如未按照電池本身電特性參數(shù)要求進行使用，超過參數(shù)限制（過充電或過放電）會降低其性能或?qū)е率褂脡勖s短。過充電和過放電會使電池模組內(nèi)部產(chǎn)生額外的熱量或?qū)е码姵貎?nèi)部短路，容易導(dǎo)致電池電濫用，造成電池?zé)崾Э匾l(fā)火災(zāi)。2021年4月，廣州一輛新能源汽車在充電樁旁充電過程中發(fā)生車輛自燃事故。

3車輛電路短路引發(fā)自燃

新能源汽車的電路存在局部電阻過大或者線路接點不牢，可能引起熱能產(chǎn)出*大。在電池*柱的接線位置上，如有松動或是氧化都會造成接觸不良；電池箱殼與電池單體之間的絕緣層受損，電池包防水失效會造成*柱間或是*柱與車身短路，若沒有得到及時處理解決，熱量就會持續(xù)累積，從而導(dǎo)致熱濫用引發(fā)火災(zāi)。

4電池質(zhì)量不過關(guān)引發(fā)火災(zāi)

一些規(guī)模較小的電池生產(chǎn)企業(yè)工藝設(shè)計水平低，使用材料質(zhì)量不過關(guān)，工人制造水平達不到工藝要求，生產(chǎn)出來的電池存在質(zhì)量隱患。電池生產(chǎn)企業(yè)為占有市場銷售份額，紛紛加入價格“內(nèi)卷”，部分企業(yè)為節(jié)約生產(chǎn)成本，降低電池管理系統(tǒng)的保護水平，給車輛埋下火災(zāi)事故隱患。

二、新能源汽車火災(zāi)特點

1突發(fā)性強，火勢蔓延迅速

新能源汽車發(fā)生火災(zāi)事故，不可預(yù)見，突發(fā)性強。起火后迅速蔓延至整車，形成大面積燃燒，容易造成車毀人傷，導(dǎo)致滅火持續(xù)時間延長。李毅等對單只鋰電池試驗，當(dāng)電池表面溫度達170℃左右時，防爆閥處開始有少量氣體噴出，3min后開始有大量氣體噴出，并發(fā)生劇烈燃燒，電池表面溫度迅速達到700℃以上。電池從開始燃燒到猛烈燃燒僅需6s，火焰噴射距離*遠可達5m，并伴有大量噴濺物散落火焰周圍，容易引燃周邊停放車輛、可燃物、建筑物引發(fā)更大的火災(zāi)。

2潛在危險性大，易引發(fā)次生災(zāi)害

純電動汽車內(nèi)部安裝的各種裝置及管線比較復(fù)雜，相關(guān)裝置及管線為可燃物，在新能源汽車發(fā)生火災(zāi)后，其相關(guān)裝置以及管線會助長火勢，增加火災(zāi)應(yīng)急救援工作的危險性。車輛因撞擊、擠壓或穿刺導(dǎo)致電池包受損，引發(fā)電池包內(nèi)液體泄漏、爆炸、燃燒。在導(dǎo)電介質(zhì)存在的情況下，容易造成車上人員或救援人員觸電事故，電池組降溫不當(dāng)存在復(fù)燃風(fēng)險會引發(fā)次生災(zāi)害。

3應(yīng)急救援難度*，伴隨有毒氣體釋放

大部分純電動汽車采用鋰離子電池組為儲電單元，電池包一般設(shè)置在車輛的底盤上，發(fā)生火災(zāi)時，電池包在車架、車身、座椅妨礙下，滅*藥劑不能直接噴射到著火點，不利于快速有效滅火。滅火救援人員滅火過程中，由于不清楚新能源汽車內(nèi)部火災(zāi)實際燃燒情況，不能夠有效根據(jù)實際情況來進行火災(zāi)撲滅工作。電池燃燒時，產(chǎn)生大量的CO、HCl、HF、HCN、苯等有毒有害物質(zhì)，威脅救援人員的安全。

三、新能源汽車火災(zāi)預(yù)防措施

1優(yōu)化動力電池包產(chǎn)品質(zhì)量

廠商要針對電池材料和相關(guān)技術(shù)不斷地進行改進和優(yōu)化，不斷提升動力電池的質(zhì)量和性能。電池包應(yīng)具有熱失控防護措施，確保熱失控發(fā)生后，可以在一定時間內(nèi)電池包不發(fā)生導(dǎo)致人身傷害的事件發(fā)生（起火、爆炸等）。車輛配備更為安全*效的電池包，提*動力電池使用的穩(wěn)定性，加強底盤電池包的保護能力，發(fā)現(xiàn)問題及時發(fā)布召回，以便有效解決相關(guān)安全性問題。

2加強新能源汽車維護保養(yǎng)

新能源汽車行車前要對車輛狀況、動力電池和電氣電路進行檢查，按廠家要求定期保養(yǎng)車輛，仔細檢查電池工作狀況是否完好。避免使用快速充電樁長時間充電，這樣會降低電池耐用性，導(dǎo)致電路出現(xiàn)故障。夏季停車避免在*溫下暴曬，應(yīng)停放在車庫或采用車罩保護。車輛出行應(yīng)選擇平坦的道路，避免碰撞，底盤刮擦等。

3落實新能源汽車充電的安全措施

一是充電前檢查充電槍內(nèi)和車的充電口是否有異物或者有水漬，檢查完畢后再充電。二是*溫暴曬后不要立即充電，長時間*溫暴曬使電池包內(nèi)部溫度升*，立即充電會導(dǎo)致電池溫度持續(xù)上升，加速車內(nèi)線路老化、損壞。三是雷雨天不要在室外充電，免遭雷擊，引發(fā)燃燒事故。四是充電時不應(yīng)開車內(nèi)空調(diào)，會加大電池內(nèi)部電荷負(fù)載，加快動力電池組的電池衰減，降低電池使用壽命。

4提*消防員對新能源汽車火災(zāi)危險的辨識能力

消防員應(yīng)研究、熟悉新能源汽車的各類車輛結(jié)構(gòu)、火災(zāi)事故處置要點及注意事項。開展個人防護、漏電監(jiān)測、斷電、破拆等課目訓(xùn)練；結(jié)合救援轄區(qū)內(nèi)新能源汽車生產(chǎn)企業(yè)、新能源車4S店、大型地下停場等*點場所開展道路、場地、設(shè)施的熟悉，制定現(xiàn)場處置預(yù)案，在確保安全情況下*效處置新能源汽車火災(zāi)。應(yīng)聯(lián)系生產(chǎn)廠商或當(dāng)?shù)亟?jīng)銷商，簽訂聯(lián)動協(xié)議，將企業(yè)相關(guān)技術(shù)人員納入專家?guī)欤?要時通過視頻等方式為現(xiàn)場提供技術(shù)支持。

四、新能源汽車火災(zāi)滅火救援措施

滅火救援人員根據(jù)新能源汽車火災(zāi)的特點，在救援中應(yīng)貫徹“救人*一，科學(xué)施救”指導(dǎo)思想，遵守“統(tǒng)一指揮、部門協(xié)同”的救援原則。

1貫徹“救人*一、科學(xué)施救”的指導(dǎo)思想

消防救援隊伍接到新能源汽車發(fā)生火災(zāi)、爆炸事故報警時，消防救援人員應(yīng)迅速趕赴事故現(xiàn)場，搶救車內(nèi)的被困人員，疏散圍觀群眾。依據(jù)現(xiàn)場火災(zāi)情況，與新能源汽車廠家技術(shù)人員（專家）共同確定火災(zāi)處置方法，及時科學(xué)制定滅火救援行動。

2遵守“部門協(xié)同、統(tǒng)一指揮”的救援原則

在大型商場的地下停車場、*速公路等復(fù)雜的場所路段若發(fā)生新能源汽車火災(zāi)事故，滅火救援人員要及時與**應(yīng)急等相關(guān)部門、*速公路管理部門和公安交警部門聯(lián)動響應(yīng)，協(xié)同做好事故現(xiàn)場管理，事故路段封*并采取*要的安全防護措施。滅火救援行動中，*須實行統(tǒng)一指揮、統(tǒng)一調(diào)度，才能使現(xiàn)場指揮部準(zhǔn)確地掌握事故現(xiàn)場情況，迅速調(diào)用各種參戰(zhàn)力量，保證作戰(zhàn)部署的整體性和作戰(zhàn)行動的協(xié)同性。

3新能源汽車火災(zāi)的滅火救援戰(zhàn)術(shù)及方法

3.1加強*一出動

消防救援隊伍接到報警后，及時向報警人員了解車輛火災(zāi)情況，依據(jù)現(xiàn)場報警人反饋火情，按照公安部《新能源汽車滅火救援規(guī)程》手冊，在*一時間調(diào)集足夠車輛、裝備、人員趕赴事故現(xiàn)場，采取相應(yīng)的救援技術(shù)全力組織實施滅火救援。

3.2偵察火災(zāi)現(xiàn)場，開展風(fēng)險評估

消防救援人員到達火災(zāi)現(xiàn)場后，應(yīng)及時偵察評估火情風(fēng)險，迅速確定事故車輛內(nèi)被困人員情況，汽車著火部位，燃燒車輛對周圍車輛、建筑和人員威脅情況。了解車輛的品牌和型號，動力電池種類和容量。查明車輛開關(guān)或應(yīng)急開關(guān)的位置及狀態(tài)，利用測溫儀、漏電探測儀等設(shè)備監(jiān)測現(xiàn)場環(huán)境，評估車輛電池漏電、爆炸、火焰噴射等發(fā)生的風(fēng)險，科學(xué)合理做好應(yīng)對措施。移出傷者前要先了解其受傷部位，如有需要則進行肢體固定，包扎后使用硬擔(dān)架、木板抬出，避免對受傷人員造成二次傷害。

3.3加強現(xiàn)場安全警戒

消防救援人員到場后，根據(jù)現(xiàn)場偵察情況，合理劃定警戒區(qū)域，落實警戒措施，防止外來因素干擾滅火救援或造成次生事故［9］。在現(xiàn)場設(shè)置工作區(qū)和作業(yè)區(qū)，在距離燃燒車輛15m范圍設(shè)置工作區(qū)，禁止車輛、人員進入，在10m范圍設(shè)置作業(yè)區(qū)，只允許救援人員進入，并持續(xù)監(jiān)測事故車輛動力電池包溫度和周圍有毒氣體濃度變化，合理調(diào)整火場警戒區(qū)域；在道路救援時，要嚴(yán)防次生交通事故發(fā)生，一般道路安全警戒距離不少于100m，*速公路救援時，警戒距離不少于300m。在地下停車場救援時，距出口50m進行警戒。警戒人員應(yīng)密切觀察現(xiàn)場情況，發(fā)現(xiàn)緊急情況立即報告救援隊員。防止有毒煙氣、火焰噴射、電池爆炸、輪胎爆炸等對救援人員及群眾的傷害。

3.4及時采取斷電措施

在事故處理中要確保車輛熄火斷電。如果火勢剛起，在能夠斷電的情況下，整車斷電至OFF檔，將車鑰匙裝入信號屏蔽袋，并把袋子放置到距離車輛10m以外的地方，防止車輛在無任何征兆情況下突然移動。在組織對受困人員施救前，救援人員要*一時間檢查車輛斷電情況，手動切斷12V電源控制線，拔出*（低）壓電系統(tǒng)控制器的保險絲，*底切斷車輛電源。

3.5加強處置人員安全防護

**規(guī)定安全電壓不*于36V，持續(xù)接觸安全電壓為24V，安全電流為10mA，新能源車工作狀態(tài)出電壓**達400V以上。動力電池包爆炸、燃燒后，會產(chǎn)生CO、HCl、HF等有毒氣體，消防救援人員在處置新能源汽車火災(zāi)時，應(yīng)視情況使用絕緣手套（需準(zhǔn)備*壓電工以及防電池解液酸堿性兩種）、絕緣膠鞋、絕緣膠墊、空氣呼吸器、絕緣外套和防護眼鏡等，其耐壓**須大于1000V。破拆過程中嚴(yán)禁接觸損壞的電池系統(tǒng)，切勿使用工具切割*壓供電線路或穿透*壓供電系統(tǒng)組件，防止可能存在的電擊危險，同時防止電池板流出的電解液觸碰到救援人員造成毒害［10］。

3.6正確選用撲救新能源汽車火災(zāi)的滅火劑

應(yīng)急管理部天津消防研究所李毅等人在《典型鋰離子電池火災(zāi)滅火試驗研究》一文中指出ABC干粉、二氧化碳滅火劑均能撲滅電池火災(zāi)的明火，但滅火后均發(fā)生復(fù)燃現(xiàn)象。清華合肥院聯(lián)合海南省消防救援總隊、安徽省消防救援總隊、中國科技大學(xué)火災(zāi)科學(xué)***點實驗室等單位，在合肥市開展了全尺寸電動汽車燃燒實驗。實驗結(jié)果表明，全氟己酮滅火劑延緩了電池?zé)崾Э氐乃俣?；滅火毯對車體燃燒有明顯控制作；壓縮空氣泡沫能有效撲滅車體（除電池艙）火災(zāi)；電池艙需要使用大量冷卻液使其*底冷卻防止復(fù)燃。在實際的滅火過程中，水是*常用的，也是經(jīng)濟實用的滅火劑，目前，在撲救新能源汽車火災(zāi)時使用大量的水滅火劑是*佳的選擇。

3.7防止事故車輛復(fù)燃

新能源汽車明火熄滅后，由于鋰離子電池具備持續(xù)放電特性，應(yīng)持續(xù)出水對電池組進行噴水冷卻，并使用測溫儀進行溫度監(jiān)測，直至電池溫度降至160℃以下，經(jīng)專業(yè)人員評估電池組無復(fù)燃、爆炸等風(fēng)險，停止噴水冷卻。合理采取轉(zhuǎn)運方式，拖車過程中需要監(jiān)控動力電池溫度，發(fā)現(xiàn)異常升溫需要停運，進行冷卻降溫，防止起火、爆炸。對于燃燒受損的電池包，應(yīng)當(dāng)放置于開闊的露天場所，并與周邊可燃物保持安全距離，防止靜置過程中起火影響周邊安全。

五、安科瑞智慧消防云平臺

1平臺概述

安科瑞智慧消防云平臺依托物聯(lián)網(wǎng)、云計算、互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、AI等技術(shù)，對充電站配電系統(tǒng)的運行、電能消耗、電能質(zhì)量、充電安全和行為安全進行實時監(jiān)控和預(yù)警，為充電站的可靠、安全、經(jīng)濟運行提供保障，并及時切除安全隱患、避免電氣火災(zāi)發(fā)生，從而保障人員的生命財產(chǎn)安全，打造“安全、*效、舒適、綠色”的“人—車—樁—電網(wǎng)—互聯(lián)網(wǎng)—多種增值業(yè)務(wù)”的智慧充電站，提升充電站的社會和經(jīng)濟價值。

2適用場合

可廣泛應(yīng)用于醫(yī)院、學(xué)校、酒店、體育場等公共建筑；商業(yè)廣場、產(chǎn)業(yè)園等綜合園區(qū)；企業(yè)、住宅小區(qū)等場所。

3組網(wǎng)架構(gòu)

平臺采用分層分布式結(jié)構(gòu)，主要由終端感知設(shè)備、邊緣計算網(wǎng)關(guān)和能效管理平臺層三個部分組成，詳細拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如下：

4參考選型

5相關(guān)產(chǎn)品介紹

5.17KW交流充電樁AEV-AC007D

產(chǎn)品功能

（1）智能監(jiān)測：充電樁智能控制器對充電樁具備測量、控制與保護的功能，如運行狀態(tài)監(jiān)測、故障狀態(tài)監(jiān)測、充電計量與計費以及充電過程的聯(lián)動控制等。

（2）智能計量：輸出配置智能電能表，進行充電計量，具備完善的通信功能，可將計量信息通過RS485分別上傳給充電樁智能控制器和網(wǎng)絡(luò)運營平臺。

（3）云平臺：具備連接云平臺的功能，可以實現(xiàn)實時監(jiān)控，財務(wù)報表分析等等。

（4）保護功能：具備防雷保護、過載保護、短路保護，漏電保護和接地保護等功能。

（5）材質(zhì)可靠：保證長期使用并抵御復(fù)雜天氣環(huán)境。

（6）適配車型：滿足國標(biāo)充電接口，適配所有符合GB/T20234.2-2015國標(biāo)的電動汽車，適應(yīng)不同車型的不同功率。

（7）資產(chǎn)安全：產(chǎn)品全部由中國平安保險承保，充分保障設(shè)備、車輛、人員的安全。

5.2直流充電樁系列

5.3電氣火災(zāi)探測器ARCM300-Z

5.4限流式保護器ASCP200

產(chǎn)品功能：

（1）短路保護：保護器實時監(jiān)測用電線路電流，當(dāng)線路發(fā)生短路故障時，能在150微秒內(nèi)實現(xiàn)快速限流保護，并發(fā)出聲光報警信號；

（2）過載保護：當(dāng)線路電流過載且持續(xù)時間超過動作時間（3~60秒可設(shè)）時，保護器啟動限流保護，并發(fā)出聲光報警信號；

（3）表內(nèi)超溫保護：當(dāng)保護器內(nèi)部器件工作溫度過*時，保護器實施超溫限流保護，并發(fā)出聲光報警信號；

（4）組網(wǎng)通訊：保護器具有1路RS485接口，可以將數(shù)據(jù)發(fā)送到后臺監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)遠程監(jiān)控。

6平臺功能

6.1登錄

6.2首頁

平臺首頁顯示充電站的位置及在線情況，統(tǒng)計充電站的充電數(shù)據(jù)

6.3實時監(jiān)控

（1）充電站監(jiān)控

可以按站點名稱進行篩選，顯示站點詳情、充電槍列表、統(tǒng)計訂單信息、故障記錄，點擊某個充電槍編號后在進入充電槍監(jiān)控頁面實時監(jiān)測變壓器負(fù)荷（搭配ACM300T、ADW300），當(dāng)負(fù)荷超過50%時，系統(tǒng)會限制新增開始充電的充電樁的功率，降為50%，當(dāng)變壓器負(fù)荷超過80%時，系統(tǒng)將不允許新增充電樁開始充電，直到負(fù)荷下降為止。如圖所示：

統(tǒng)計當(dāng)前充電站各充電樁回路的數(shù)據(jù)；通過卡片的形式展現(xiàn)充電樁的數(shù)據(jù)；顯示故障列表；如圖所示：

（2）充電樁監(jiān)控

顯示充電樁充電數(shù)據(jù)；顯示各回路的充電狀態(tài)；可以對充電中的回路進行手動終止；顯示訂單信息、故障信息；如圖所示：

（3）設(shè)備監(jiān)控

顯示限流式保護器的狀態(tài)，包括線路中的剩余電流、溫度及異常報警，如圖所示：

6.4故障管理

（1）故障查詢

故障查詢中記錄了登錄用戶相關(guān)聯(lián)的所有故障信息。如圖所示：

（2）故障派發(fā)

故障派發(fā)中記錄了當(dāng)前待派發(fā)的故障信息。如圖所示：

（3）故障處理

故障處理中記錄了當(dāng)前待處理的故障信息。如圖所示：

6.5能耗分析

在能耗分析中，可查看指*時段關(guān)聯(lián)站點和關(guān)聯(lián)樁的能耗信息并顯示對應(yīng)的能耗趨勢圖。如圖所示：

6.6故障分析

在故障分析中，可查看相關(guān)時間內(nèi)的故障數(shù)、故障狀態(tài)、故障類型、趨勢分析以及故障列表。如圖所示：

6.7財務(wù)報表

在財務(wù)報表中，可根據(jù)時間查看關(guān)聯(lián)站點的財務(wù)數(shù)據(jù)。如圖所示：

6.8收益查詢

在收益查詢中，可查看總的收益統(tǒng)計、收益變化曲線圖、支付占比餅圖以及實際收益報表。如圖所示：

7案例實景

六、結(jié)束語

我國現(xiàn)階段大力發(fā)展新能源汽車，其使用占有率逐步提*，但在新能源汽車應(yīng)用上還存在許多安全問題，引發(fā)的火災(zāi)事故也越來越多，需要相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員進一步研究。消防救援隊伍應(yīng)加強處置新能源汽車各類事故的應(yīng)急處置規(guī)程的學(xué)習(xí)，組織開展模擬訓(xùn)練，推進新能源汽車的滅火救援技術(shù)、安全處置方法的研討，讓消防救援人員掌握新能源汽車工作原理、危險特性、斷電方法、應(yīng)急處置及安全防護等相關(guān)知識，不斷提升消防救援人員處置新能源汽車事故的能力。

參考文獻：

［1］潘崇超，李悅，李娜，等.鋰離子電池?zé)崾Э匮芯烤C述與文獻計量分析［J］.科學(xué)技術(shù)與工程，2021，21

［2］廖正海，張國強.鋰離子電池?zé)崾Э卦缙陬A(yù)警研究進展［J］.電工電能新技術(shù)，2019，38（10）：6..

［3］鄭安華，呂承飛，祝成梁.新能源汽車火災(zāi)預(yù)防及應(yīng)急救援

［4］安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊2019.11版