淺談電動汽車火災(zāi)特性及處置對策應(yīng)用

摘要:本文通過分析新能源汽車的基本構(gòu)造及其火災(zāi)成因、火災(zāi)特點,從其事故特點、處置危險性等方面出發(fā),探討新能源汽車的滅火救援處置方法,包括正確、風險評估、現(xiàn)場管控、實施滅火、注意事項等。通過相關(guān)闡述,促進和幫助滅火救援人員提高處置成功率和大限度保護人員安全,并積極探索新能源汽車火災(zāi)撲救的規(guī)范性程序。

關(guān)鍵詞:新能源汽車;火災(zāi)危險性;滅火救援

引言

新能源汽車主要包括油(氣)電混合動力汽車、插電式混合動力汽車、純電動汽車及其它新能源汽車。新能源汽車如雨后春筍進入人們的生產(chǎn)生活。截止2022年9月底,全國新能源汽車保有量已達1149萬輛,但是新能源汽車的安全問題也越來越凸顯,新能源汽車火災(zāi)每年基本上都會發(fā)生幾十起甚至上百起。由于在實踐中新能源汽車火災(zāi)撲救難度較大,撲救效果不明顯,不僅導(dǎo)致車輛直接報廢,甚至還會對其他人員造成傷亡等問題,新能源汽車火災(zāi)如何撲滅和預(yù)防已經(jīng)成為了現(xiàn)階段其發(fā)展的重要問題之一。

一、新能源汽車常見的基本構(gòu)造

了解汽車車內(nèi)的基本構(gòu)造,有助于我們科學(xué)判斷火災(zāi)發(fā)生的具體情形,包括起火部位、燃燒階段和燃燒形式等,對我們科學(xué)實施火災(zāi)撲救起到至關(guān)重要的作用。常見的不同類型的新能源汽車構(gòu)造如下所示。

圖1常見的不同類型的新能源汽車構(gòu)造

二、新能源汽車火災(zāi)成因分析

(一)電路短路

電路短路是新能源汽車產(chǎn)生自燃現(xiàn)象的主要原因之一。由于制作工藝標準問題,常常會因焊接等原因使電路上局部電阻過大引起熱能產(chǎn)出增大,從而導(dǎo)致導(dǎo)線接點發(fā)熱起火,造成新能源汽車自燃火災(zāi),或者是使用者自身對新能源汽車進行改裝,而在改裝過程當中沒有進車輛的具體結(jié)構(gòu)布局和線路分析,只是簡簡單單的應(yīng)用電路結(jié)構(gòu)圖來進行接線,于是就造成了新能源汽車內(nèi)部電路配線不合理或是由于功率過大而加快了線路老化,在長時間的運行過程當中,由于摩擦或是其他突然的機械力作用之下,造成新能源汽車內(nèi)部線路斷裂從而造成短路起火。

(二)電路漏電

一般來說,電路漏電也是屬于電路短路其中的一種情況。在電路漏電的情況當中,常見的有:一是在對新能源汽車進行大量配置附加電子設(shè)備時,增加了其電路載荷,會導(dǎo)致產(chǎn)生大量熱能,存在火災(zāi)隱患。二是在新能源汽車電路運行過程當中,可能會存在微弱電流持續(xù)作用,而不斷地積聚熱量,當溫度達到一定程度時,就會引發(fā)火災(zāi)。三是電動汽車內(nèi)部線路復(fù)雜,當線路與元器件使用年限過長使得絕緣功能弱化,導(dǎo)致漏電起火。

(三)單體電池故障誘發(fā)起火

即常出現(xiàn)的熱失控問題。所謂熱失控是指單體電池放熱連鎖反應(yīng),引起電池自溫升速率急劇變化,引起過熱、起火、后導(dǎo)致爆炸的現(xiàn)象。熱失控擴展是指電池包或者電池系統(tǒng)內(nèi)容的單體電池或者電池模組單元熱失控,觸發(fā)電池系統(tǒng)中相鄰或其他部位的動力電池的熱失控和擴展現(xiàn)象。由于電池內(nèi)部出現(xiàn)漏液現(xiàn)象,又或是電池箱殼與電池單體之間的絕緣層受到了損壞,從而出現(xiàn)局部電池短路,引起新能源汽車火災(zāi)事故發(fā)生。在強烈的振動過程當中還有可能會產(chǎn)生電火花,從而進一步引發(fā)新能源汽車火災(zāi)問題。另外在脊柱的接線位置上,如其松動或是氧化都會造成接觸不良的影響,在蓄電池上放置相關(guān)金屬件或是蓄電池上方的積水等都會造成極柱間或是極柱與車身短路。

(四)高溫部件引燃可燃物

從現(xiàn)生產(chǎn)的相關(guān)新能源汽車來看,其一般都是裝備有三元催化器和排氣消聲器。在車輛行駛過程中,消聲器排氣管成為車輛部件中溫度高的部件,同時在新能源汽車零部件安裝過程當中也會根據(jù)此來進行零件調(diào)節(jié)和設(shè)計。但如若在新能源汽車行車過程當中稍不注意就會導(dǎo)致底部機艙容易掛到易燃物,或者是在行車過程當中碾壓到易燃物亦或是停留在可燃物上方,就會導(dǎo)致高溫排氣管引燃可燃物,從而造成新能源汽車的油路泄露或是線束短路等等情況發(fā)生,導(dǎo)致新能源汽車受到巨大損害,為相關(guān)新能源汽車運行安全埋下了隱患問題。另外,在新能源汽車內(nèi)建當中,由于裝配不當或是受到了過重的撞擊,同時還有可能由于在夏季太陽暴曬之后，引起新能言汽車周邊或是自身的相關(guān)物體爆炸或損傷,這些都會帶來的安全隱患問題。

三、新能源汽車火災(zāi)事故特點

(一)火災(zāi)事故隨機性強,起火速度快,燃燒時間長

新能源汽車火災(zāi)事故具有電路著火的一般特點,其發(fā)生的時間、地點等都有不確定性。當電池受損后,會釋放出大量可燃氣體和可燃液體,加上車輛管線和大部分飾品均為可燃物,導(dǎo)致燃燒劇烈。實驗表明,在自由燃燒狀態(tài)下,僅需要45分鐘,火勢可以蔓延至車輛其他部位直至熱量瞬間堆積至全車,直接由電池噴濺的火焰可持續(xù)一小時或者更長,溫度大值可達900℃。在進行火災(zāi)撲救作業(yè)中,常規(guī)的滅火劑難以達到良好的滅火效果,加上受到汽車結(jié)構(gòu)的影響,難以直接對起火點進行作業(yè),大大增加了滅火所需要的時間。

(二)事故潛在危險性大,伴隨毒氣釋放和爆炸危險

在相關(guān)實驗當中表明,新能源汽車電池在進行燃燒驗過程當中,電池從開始燃燒到猛烈燃燒,僅僅需要五六秒的時間,并且在燃燒過程當中還有可能會迸發(fā)出火焰以及大量的噴濺物。據(jù)有關(guān)實驗數(shù)據(jù)表明,電池噴濺火焰遠距離達5m,并伴有大量固液混合物向周圍噴濺。同時在電池燃燒過程當中還會產(chǎn)生大量的烷烴和烯烴以及醚等化合物,這些有毒氣體的不斷釋放,都給相關(guān)滅火工作人員的安全造成了不同程度的威脅,從而給新能源汽車火災(zāi)撲滅工作帶來了更大的難度。

(三)復(fù)燃風險較大,火災(zāi)撲救困難,且容易引發(fā)次生災(zāi)害

從現(xiàn)階段電動汽車的內(nèi)部管線以及各種裝置安裝來看,其存在著十分復(fù)雜的問題,這就導(dǎo)致在新能源汽車火災(zāi)發(fā)生過程當中,其相關(guān)裝置以及管線會助長火災(zāi)勢情,給新能源汽車火災(zāi)撲滅工作也帶來了不少麻煩,特別是在汽車突然起火之后蔓延至車身,一般的滅火劑就不能夠進行有效撲滅工作。同時,如若起火點在車身自身的管線以及裝置當中,這就更加不利于滅火工作的進行,導(dǎo)致相關(guān)滅火時間加長,提高了相關(guān)滅火人員的危險系數(shù),考驗著滅火人員的心理、體力和技能等。

四、火災(zāi)處置措施

(一)火情

1.查明起火車的位置和對周圍人員、車輛和建筑的威脅情況以及可能產(chǎn)生的不可預(yù)料的輿情、社情影

響等。

2.查明火場基本情況,包括起火車輛類型、起火部位、車輛基本構(gòu)造、電源電路位置走向、電池組數(shù)量與位置、現(xiàn)場有無被困人員及被困人員的狀態(tài)等情況。

3.判斷火勢發(fā)展階段,包括車輛動力系統(tǒng)受損情況,根據(jù)起火部位評估電池引發(fā)爆燃的可能性及后果。

4.在撲救火災(zāi)的同時,向司機、目擊者或上級詢問車輛的類型、動力組成、電池種類、容量,電池組高電壓、高壓線路情況,為后續(xù)火災(zāi)撲救和調(diào)查、研究等提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持。

(二)現(xiàn)場管控

1.根據(jù)火災(zāi)事故現(xiàn)場情況劃分警戒范圍,時間疏散、撤離圍觀群眾,并將事故區(qū)域劃分為火災(zāi)撲救區(qū)、人員器材集結(jié)和待命區(qū)等。

2.安排安全員對救火人員的安全防護情況進行檢查,并實時監(jiān)控可能發(fā)生次生災(zāi)害的態(tài)勢。當發(fā)現(xiàn)起火車輛電池部位溫度上升較快、大量煙氣涌出時,應(yīng)立即發(fā)出撤離信號,防止瞬間爆炸和高溫灼傷。

3.使用可燃氣體檢測儀對現(xiàn)場進行不間斷偵測,根據(jù)偵測數(shù)據(jù)調(diào)整警戒范圍,聯(lián)系環(huán)保、交管等部門協(xié)助開展警戒和調(diào)查管控。

4.運用好測溫儀、熱成像儀和漏電檢測儀等設(shè)備,監(jiān)測事故車輛及電池部位溫度和電壓變化情況,根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)及時調(diào)整火災(zāi)撲救重點和警戒范圍。

(三)實施滅火

1.選擇合適的滅火劑。從電池構(gòu)造、反應(yīng)原理以及實驗情況來看,水是目前比較合適的滅火劑,因水具有*的冷卻能力,在許多地區(qū)水量充足,使用簡單方便。原則上不得使用泡沫和干粉等滅火劑直接撲救電池組,電池系統(tǒng)、電池箱體受破壞的情況下,可以選用砂土、氣溶膠或不含氯化鈉的D類干粉滅火劑噴射火苗或電池箱。

2.堅持“救人、科學(xué)施救"原則。如確定為電池著火,如果火災(zāi)屬于初起階段,在滿足斷電的情況下,要優(yōu)先斷電。如果起火車輛為混合動力新能源汽車時,還需判明起火部位、油箱或氣罐位置及受損情況。當有人員被困時,應(yīng)邊破拆邊滅火邊救人,破拆時,應(yīng)該佩戴絕緣手套。運用噴霧水對救援人員實施掩護,并用空氣呼吸器急救面罩或防毒面具對被困人員實施呼吸保護,或嘗試采用滅火毯、濕棉被等對被困人員保護,并迅速開展破拆,不惜代價搶救人員生命。

3.確保滅火救援人員人身安全。在無人員被困的情況下,消防救援人員應(yīng)在距離事故車輛10米之外出水,在確保供水量的情況下,施行澆灌式壓制。對確定無人員被困的火災(zāi),滅火的思想是以保護消防員自身安全和周邊群眾、財產(chǎn)安全為原則。不得盲目切割、穿刺、開撬車體結(jié)構(gòu),尤其是電池組部位,產(chǎn)生電擊危險。

4.技術(shù)人員快速有效介入處置。當確認為電池著火時,現(xiàn)場指揮員應(yīng)時間向上級報告并迅速與技術(shù)人員取得聯(lián)系,取得數(shù)據(jù)支持,根據(jù)工程技術(shù)人員提供的電池組種類、型號、容量來正確選用滅火劑,保障滅火工作有序進行。

5.堅持“有效直擊火點"的滅火方法。采用大量的水充分冷卻高壓供電源電池組外部,防止高溫導(dǎo)致相鄰電池單元起火。如果條件容許,可以通過浸水法,即將電池組或整車全部淹沒至水面以下,通過實驗發(fā)現(xiàn)滅火的效果為佳。

(四)現(xiàn)場清理

用測溫儀監(jiān)測電池溫度,在冷卻至170℃以下且明火熄滅后,應(yīng)繼續(xù)用大量水對電池組及其他部件進行持續(xù)冷卻,一般應(yīng)保持到電池不再冒煙至少1h后。對于無價值且電池火災(zāi)難以撲滅的事故車輛,可考慮設(shè)計并采用危險化學(xué)品應(yīng)急處置轉(zhuǎn)動箱,將事故車輛浸漬進行冷卻降溫,迅速恢復(fù)交通并防止造成污染。

1. 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、高效、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，詳細拓撲結(jié)構(gòu)如下：

4參考選型

5相關(guān)產(chǎn)品介紹

5.1 7KW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：滿足國標充電接口，適配所有符合GB/T 20234.2-2015國標的電動汽車，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：當保護器內(nèi)部器件工作溫度過高時，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)測變壓器負荷（搭配ACM300T、ADW300），當負荷超過50%時，系統(tǒng)會限制新增開始充電的充電樁的功率，降為50%，當變壓器負荷超過80%時，系統(tǒng)將不允許新增充電樁開始充電，直到負荷下降為止。如圖所示：

統(tǒng)計當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

1. 結(jié)語

伴隨不斷推進國內(nèi)電車化進程，鋰離子電池技術(shù)的不斷發(fā)展，我國的新能源電車保有量將不斷增加，但也將面臨更多的電 車火災(zāi)事故問題。尤其是近段時間大型新能 源電車廠商所出現(xiàn)的火災(zāi)事故，使得更多消 費者開始擔憂新能源電車的安全問題，這將 會給該產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展形成很大影響。經(jīng)過 調(diào)查得知，致使新能源電車火災(zāi)事故的因素 較多，對此需要、消防救援部門、汽車 生產(chǎn)商和車主發(fā)揮自身作用，多主體、多方 面發(fā)力，如此才能有效防控電車火災(zāi)，降低 火災(zāi)事故帶來的損失與影響，促進電車產(chǎn)業(yè)良好發(fā)展。

參考文獻

[1]孟捷.淺談電氣火災(zāi)的成因及其預(yù)防措施[J].科技信息,2010(18):758.

[2]王紹剛.淺談新能源汽車火災(zāi)成因及預(yù)防措施研究[J].基層建設(shè),2020(01).

[3]阮藝亮,王佳.我國新能源汽車起火事故分析與對策[J].汽車文摘,2019(05):39-43.

[4]代旭日,何寧.鋰電池火災(zāi)特點及處置對策[J].消防科學(xué)與技術(shù),2016,35(11):1616-1619.

[5]張得勝,張良,陳克,等.電動汽車火災(zāi)原因調(diào)查研究[J].消防科學(xué)與技術(shù),2014,33(09):1091-1093.

[6]柯錦城,楊旻,謝寧波,羅成.鋰電池電動汽車滅火救援技術(shù)探討,2017,36(12).

[7]趙莉.新能源產(chǎn)業(yè)消防安全如何解題答卷.中國應(yīng)急管理報.2022(05).

[8]牛少博.新能源汽車火災(zāi)特性及處置對策.湖北省鄖西縣消防救援大隊.2023.01

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