淺談新能源電動(dòng)汽車事故類型及處置對(duì)策

安科瑞 陳聰

摘要：隨著新能源汽車裝機(jī)的需求不斷旺盛，我國新能源汽車火災(zāi)逐年增加。鑒于此，本文從磷酸鐵鋰和三元材料本質(zhì)安全、事故類型及特點(diǎn)、災(zāi)情特征及災(zāi)情研判出發(fā)，分析新能源汽車(鋰電池)處置措施，提出了智慧消防解決新能源汽車安全的方法。

　　關(guān)鍵詞：新能源 汽車 火災(zāi)措施

　　在碳達(dá)峰、碳中和的驅(qū)動(dòng)下，新能源汽車產(chǎn)業(yè)迎來了新的發(fā)展機(jī)遇，目前我國已成為的新能源電動(dòng)汽車生產(chǎn)大國。對(duì)于新能源汽車行業(yè)，一方面要求動(dòng)力電池有更高比能量和更大充電倍率，導(dǎo)致安全隱患增加；另一方面，早期不成熟的新能源汽車運(yùn)行時(shí)間長，逐步進(jìn)入高危期，其安全問題已經(jīng)成為懸在汽車行業(yè)、電池企業(yè)及消防部門頭上的一把刀。近期國內(nèi)外發(fā)生的多起電動(dòng)汽車自燃、運(yùn)行途中著火事件，引起了社會(huì)和消防救援隊(duì)伍的持續(xù)關(guān)注，這對(duì)滅火救援和新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展又提出了新的挑戰(zhàn)。加強(qiáng)新能源汽車火災(zāi)防控與滅火對(duì)策研究已刻不容緩。

1磷酸鐵鋰和三元材料本質(zhì)安全

　　以鋰電池為動(dòng)力源的電動(dòng)汽車占據(jù)市場的地位，目前市場上80%以上的電動(dòng)汽車采用鋰電池作為動(dòng)力源，而現(xiàn)階段常見的鋰電池為磷酸鐵鋰電池及三元鋰電池"。在電動(dòng)汽車應(yīng)用領(lǐng)域，與三元體系鋰電池相比。首先，磷酸鐵鋰電池所儲(chǔ)存的電能較低，但是其熱穩(wěn)定性較好；受磷酸鐵鋰材料低電子與離子電導(dǎo)率的影響，其電池低溫性能較差。在-20℃時(shí)，容量僅為常溫的70%左右，而同體系的三元電池可達(dá)到70%以上。其次，滿電態(tài)的磷酸鐵鋰材料在700℃左右出現(xiàn)熱分解。而三元材料在200-300℃熱分解。所以磷酸鐵鋰相對(duì)安全"。除此之外，磷酸鐵鋰成本低于三元鋰電池。綜合兩種材料的特點(diǎn)，磷酸鐵鋰以成本相對(duì)低、循環(huán)壽命長、本質(zhì)安全性能高等優(yōu)點(diǎn)在商用車和物流車占據(jù)地位。而三元鋰電池以低溫續(xù)航長、能量密度高成為乘用車選。

　　對(duì)于磷酸鐵鋰電池而言，一般內(nèi)部產(chǎn)生的溫度較低，小于逸出可燃?xì)怏w的點(diǎn)火能，需要有外部引火源才能著火；對(duì)于三元鋰電池而言，一般內(nèi)部溫度較高，大于逸出可燃?xì)怏w的點(diǎn)火能，鋰電池破口時(shí)，可直接引燃逸出的可燃?xì)怏w。

　　從風(fēng)險(xiǎn)角度看，電動(dòng)汽車或混合動(dòng)力汽車與內(nèi)燃機(jī)車的區(qū)別在于火源的位置和特征。不同的鋰電池電化學(xué)體系，熱失控時(shí)內(nèi)部發(fā)生的副反應(yīng)不同，產(chǎn)生的溫度和壓力也不同導(dǎo)致著火形式不同。以三元鋰電池為載體的新能源汽車為主動(dòng)式著火，其著火過形成的火焰噴射距離較長，易形成噴射火，約為3-5m。以磷酸鐵鋰電池為代表的被動(dòng)式預(yù)混氣體火形式，一般需要有外部引火源才能著火，易形成射流火。因此，不論什么類型的鋰電池，其蔓延速度都較快，這對(duì)初期火災(zāi)處置帶來嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

2事故類型及特點(diǎn)

　　電動(dòng)汽車安全事故往往發(fā)生于多個(gè)場景其影響因素、機(jī)理比較復(fù)雜。目前電動(dòng)汽車著火原因主要有電池問題、碰撞、浸水、零部件故障、使用問題及外界原因。電動(dòng)汽車著火時(shí)車輛的狀態(tài)為充電后的靜置狀態(tài)、充電狀態(tài)及行駛狀態(tài)。由此可知：電池問題是著火事故的主要原因，充電過程、充滿電后的靜置狀態(tài)是著火事故的主要構(gòu)成部分。從滅火收援的角度看，主要可以分為電池本身、車輛事故、充換電設(shè)施及其他原因引發(fā)的安全事故。電動(dòng)汽車發(fā)生碰撞、翻車時(shí)，電池組可能受到擠壓、穿刺，從而引發(fā)火災(zāi)危險(xiǎn)。車輛出現(xiàn)涉水情況時(shí)，電動(dòng)汽車的電池可能會(huì)出現(xiàn)短路甚至引起爆炸。車輛在充電時(shí)，往往由過充、大電流等因素引發(fā)火災(zāi)事故。針對(duì)相應(yīng)事故類型進(jìn)行有針對(duì)性處理，以便能夠達(dá)到快速處理事故，爭取救援時(shí)間。

3消防處置措施

　　3.1災(zāi)情特征

　　電動(dòng)汽車起火的本質(zhì)來源于電池?zé)崾Э?，若熱失控產(chǎn)生的熱量不能夠及時(shí)地排出，高溫會(huì)加速動(dòng)力電池老化從而引發(fā)起火災(zāi)甚至爆炸P。該災(zāi)情本質(zhì)造就的新能源汽車火災(zāi)顯著特點(diǎn)為自帶氧、自封閉、易復(fù)燃、危害大。

　　3.2災(zāi)情研判

　　3.2.1辨識(shí)車輛

　　電動(dòng)汽車火災(zāi)撲救難點(diǎn)在于電池容量位置。指揮員到達(dá)現(xiàn)場，首先通過尋找外部標(biāo)志辨識(shí)車輛，如徽標(biāo)(特斯拉行李箱右側(cè)“DUAL MOTOR”徽標(biāo))、**形狀的車門，也可通過其車輛識(shí)別號(hào)碼識(shí)別，確定車輛的制造廠商、型號(hào)和年份，以獲取更具體的車輛信息。一些混合動(dòng)力和電動(dòng)車型可能從外部標(biāo)識(shí)無法識(shí)別，但車輛仍然會(huì)有高電壓警告標(biāo)簽和其他二級(jí)指標(biāo)，如在日系車Leaf上的“*排放”標(biāo)識(shí)。通過車輛的辨識(shí)使得滅火救援人員能夠迅速了解該車的動(dòng)力電池種類、容量以及高壓線路的布置等結(jié)構(gòu)，為滅火救援的開展奠定基礎(chǔ)。

　　3.2.2切斷電源

　　消防救援人員到達(dá)現(xiàn)場，拔下乘用車。面包車鑰匙后，車輛會(huì)自動(dòng)斷開動(dòng)力電池。拔下物流車車頭后側(cè)的開關(guān)，切斷電池供電。旋轉(zhuǎn)大巴車車體兩側(cè)的開關(guān)，切斷電池供電。根據(jù)不同車輛的制動(dòng)裝置，確保車輛處于駐車狀態(tài)。純電動(dòng)汽車沒有發(fā)動(dòng)機(jī)，聽不到聲音切不可認(rèn)為車已熄火(Model3),如果在用檔位為前進(jìn)檔或倒檔，即使輕踩加速踏板

　　也可能導(dǎo)致車輛快速加速。所以指揮員要查清斷電情況并確保已啟動(dòng)駐車制動(dòng)器，按換檔桿端部的按鈕，以切換到駐車檔。

　　關(guān)閉點(diǎn)火鎖鑰匙，關(guān)閉電源開關(guān)，確定電源開關(guān)的開、閉啟狀態(tài)，確認(rèn)負(fù)極柱，拆下負(fù)極線斷開低壓蓄電池，但要注意低壓蓄電池?cái)嚅_3分鐘后在操作其他程序。在條件允許的情況下，斷開維修開關(guān)及動(dòng)力電池正負(fù)極母線，同時(shí)要對(duì)動(dòng)力電池正負(fù)極母線插接件及線束端插接件用絕緣膠帶進(jìn)行絕緣密封，防止短路及進(jìn)入異物。

　　如果火勢處于初期階段，應(yīng)立即采取斷電措施，并且還要將車鑰匙裝入信號(hào)屏蔽袋，將其放置距車輛10米以外的地方。如果是干燥的環(huán)境，發(fā)生緊急狀態(tài)需要切斷高壓，指揮員帶絕緣手套拔掉高壓盒上的MSD。如果是雨天或者車輛涉水，指揮員應(yīng)及時(shí)疏散乘客，并聯(lián)系車輛銷售商等專業(yè)人員處理。

　　3.2.3辨識(shí)電池分布

　　不同品牌車型、不同電池配置的車輛，乘用車動(dòng)力電池一般安裝在車廂底盤下面和后排座椅下面。純電車底盤比較緊湊和空曠且電池比較大，所以基本安裝在汽車底盤。如北汽紳寶汽車的電池在整個(gè)底盤、特斯拉汽車的電池在底盤副駕駛側(cè)。而混合動(dòng)力的汽車電池比較小，一般布置在后備箱或者后排座椅下面。箱式電動(dòng)貨車(物流車)的電池一般放置在車體兩側(cè)或車體后側(cè)。重卡汽車(物流車)的電池一般位于在駕駛室后側(cè)。純電動(dòng)公交車的電池一般布置在車頂、底部、后部及尾部。

　　3.2.4辨識(shí)附件狀態(tài)

　　要確認(rèn)車輛的12V直流電源是否處于禁用狀態(tài)。檢查安全氣囊或預(yù)緊裝置，由于安全氣囊可以在禁用后保持動(dòng)力長達(dá)10秒，即使關(guān)閉高壓系統(tǒng)，安全氣囊仍可能仍然處于激活狀態(tài)。同時(shí)不要隨意破拆、切割汽車，稍有不慎會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的電燒傷、電擊及觸電。

　　3.2.5辨識(shí)安全距離

　　高壓電池組著火時(shí)，通常會(huì)伴有呼嘯、爆裂聲、電弧或者電火花，同時(shí)要特別注意隨著電池溫度持續(xù)降低，氟化氫的濃度會(huì)持續(xù)增長。2015年7月22日，廈門市鋰電池電動(dòng)汽車火災(zāi)，電動(dòng)車內(nèi)部出現(xiàn)大電流電弧將車體擊穿的痕跡。動(dòng)力電池?zé)崾Э睾螅囕v底盤位置的電池包首先有煙氣生成，煙氣濃度逐漸增大，顏色由白色變?yōu)楹谏覞舛容^高時(shí)開始有火焰噴出，荷電狀態(tài)越高反應(yīng)越猛烈，一般可達(dá)到2m以上的距離。安全員聽到爆裂聲、嘶嘶聲及看到煙氣顏色變化能夠做到提前預(yù)警，發(fā)出警報(bào)后，確保與事故汽車保持至少15米的距離。

　　3.2處置對(duì)策

　　(1)對(duì)于車輛電池火災(zāi)，應(yīng)在上風(fēng)向部署力量，人員不得位于泄漏口等危險(xiǎn)區(qū)域由于高壓電池處于保護(hù)殼中，滅火劑很難直接噴到電池上，因此消防指揮員可以使用特殊的千斤頂或者叉車將汽車從一側(cè)頂起，出一支直流水槍冷卻底盤，降低電池周圍的溫度。從防火角度看，應(yīng)在電池組處設(shè)置消防接入口，當(dāng)災(zāi)情處于中期火災(zāi)時(shí)，可以接入消防車、消防栓，快速將消防水輸送到電池?zé)崾Э夭课唬乐够馂?zāi)蔓延和擴(kuò)大，將損失減小。如2020年5月29日，河南鄭州消防員通過翻轉(zhuǎn)車體拆卸電池成功處置新能源汽車火災(zāi)。2021年6月16日，云南昆明經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)大隊(duì)消防員利用叉車頂起車輛冷卻電池表面防止新能源車起火。

　　(2)高精尖裝備聯(lián)合使用。指揮員可以利用新型消防滅火機(jī)器人出水壓制火勢，冷卻車輛，大型無人機(jī)連接30mm水帶噴射氣液兩相滅火劑(全氟己酮和水),快速控制災(zāi)情發(fā)展，為撲救新能源汽車火災(zāi)創(chuàng)造合適

的時(shí)機(jī)。　　

(3)對(duì)于充電站火災(zāi)，將其視為帶電的電氣火災(zāi)，若車輛已插入充電站，應(yīng)在安全的情況下盡快拔下插頭，同時(shí)切斷充電站電源；若充電站內(nèi)新能源客車電池組發(fā)生火災(zāi)，指揮員的應(yīng)放在四周充電或?？寇囕v的安全。

　　(4)指揮員到達(dá)現(xiàn)場，如發(fā)現(xiàn)有刺激性味道，應(yīng)佩戴帶全套個(gè)人防護(hù)裝備，打開車窗和行李箱使車輛通風(fēng)，并使用水驅(qū)動(dòng)排煙機(jī)正壓排煙或?qū)⑺畼屨{(diào)整成開花狀態(tài)稀釋煙霧，以防止煙霧積聚。

　　(5)新能源汽車安全數(shù)據(jù)平臺(tái)與國家智慧消防數(shù)據(jù)平臺(tái)無縫連接，通過智慧消防對(duì)電動(dòng)汽車事故進(jìn)行全天候監(jiān)測，提前預(yù)判并及時(shí)預(yù)警，為消防爭取到寶貴時(shí)間并提供數(shù)據(jù)支持。

(6)由于鋰電池具有復(fù)燃性，電池明火撲滅后，應(yīng)繼續(xù)出水降溫，持續(xù)不間斷使用熱成像儀測、測溫儀監(jiān)測電池周圍溫度，待電池溫度降至160℃以下，確定無復(fù)燃風(fēng)險(xiǎn)后方可收整器材歸隊(duì)。

4安科瑞汽車充電樁運(yùn)營管理平臺(tái)

充電運(yùn)營管理平臺(tái)是基于物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術(shù)的充電設(shè)施管理系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)充電樁的監(jiān)控、調(diào)度和管理、提供充電樁的利用率和充電效率，提升用戶的充電體驗(yàn)和服務(wù)質(zhì)量。用戶可以通過APP或小程序提前預(yù)約充電，避免在充電站排隊(duì)等待的情況，同時(shí)也能為充電站提供更準(zhǔn)確的充電需求數(shù)據(jù)，方便后續(xù)的調(diào)度和管理。通過智能監(jiān)控設(shè)備，對(duì)充電樁的功率、電壓、電流等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理充電樁故障和異常情況對(duì)充電樁的功率進(jìn)行控制和管理，確保充電樁在合理的功率范圍內(nèi)充電，避免對(duì)電網(wǎng)造成過大的負(fù)荷。

4.1功能介紹

4.1.1充電服務(wù)

充電設(shè)施搜索，充電設(shè)施查看，地圖尋址，在線自助支付充電，充電結(jié)算，導(dǎo)航等。

4.1.2首頁總覽

總覽當(dāng)日、當(dāng)月開戶數(shù)、充值金額、充電金額、充電度數(shù)、充電次數(shù)、充電時(shí)長，累計(jì)的開戶數(shù)、充值金額、充電金額、充電度數(shù)、充電次數(shù)、充電時(shí)長，以及相應(yīng)的環(huán)比增長和同比增長以及樁、站分布地圖導(dǎo)航、本月充電統(tǒng)計(jì)。

4.1.3交易結(jié)算

充電價(jià)格策略管理，預(yù)收費(fèi)管理，賬單管理，營收和財(cái)務(wù)相關(guān)報(bào)表。

4.1.4故障管理

故障管理故障記錄查詢、故障處理、故障確認(rèn)、故障分析等管理項(xiàng)，為用戶管理故障和查詢提供方便。

4.1.5統(tǒng)計(jì)分析

統(tǒng)計(jì)分析支持運(yùn)營趨勢分析、收益統(tǒng)計(jì)，方便用戶以曲線、能耗分析等分析工具，瀏覽樁的充電運(yùn)營態(tài)勢。

4.1.6運(yùn)營報(bào)告

按用戶周期分析汽車、電瓶車充電站、樁運(yùn)行、交易、充值、充電及報(bào)警、故障情況，形成分析報(bào)告。

4.1.7APP、小程序移動(dòng)端支持

通過模糊搜索和地圖搜索的功能，可查詢可用的電樁和電站等詳細(xì)信息。掃碼充電，在線支付:掃描充電樁二維碼，完成支付，微信支付完成后，即可進(jìn)行充電。

4.1.8資源管理

充電站檔案管理，充電樁檔案管理，用戶檔案管理，充電樁運(yùn)行監(jiān)測，充電樁異常交易監(jiān)測。

4.2產(chǎn)品選型

4.3 改造項(xiàng)目充電樁配置安裝推薦表

表3.1 改造項(xiàng)目充電樁配置安裝推薦表

5安科瑞智慧用電管理云平臺(tái)

安科瑞AcreICloud-6000安全用電管理云平臺(tái)是針對(duì)我國當(dāng)前電氣火災(zāi)事故頻發(fā)而研發(fā)的一套電氣火災(zāi)預(yù)警和預(yù)防管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)是基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算技術(shù)，通過物聯(lián)網(wǎng)傳感終端，將辦公建筑、學(xué)校、醫(yī)院、工廠、體育場館、賓館、福利院等人員密集場所的電氣安全數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)傳輸至安全用電管理服務(wù)器，為用戶提供不間斷的數(shù)據(jù)跟蹤、統(tǒng)計(jì)分析和安全監(jiān)管。平臺(tái)將發(fā)現(xiàn)的各種安全隱患信息及時(shí)告警提醒，并推送給相關(guān)人員，以便及早發(fā)現(xiàn)和消除隱患，真正做到防患于未然。

5.1功能介紹

5.1.1實(shí)時(shí)監(jiān)測

可查看設(shè)備的狀態(tài)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)，巡檢記錄和報(bào)警信息。

5.1.2報(bào)警推送

可提供短信、郵件、APP推送、語音外呼、語音播報(bào)、微信小程序推送、微信公眾號(hào)推送、釘釘推送通知等多種方式進(jìn)行異常通知。

5.1.3隱患管理

隱患查詢→隱患派發(fā)→隱患處理，通過隱患的完整流程，形成閉環(huán)，跟蹤每一個(gè)隱患的工單狀態(tài)。

5.1.4遠(yuǎn)程控制

管理人員可以遠(yuǎn)程設(shè)定探測器的各種參數(shù)值，或者對(duì)監(jiān)控設(shè)備進(jìn)行分閘、合閘、復(fù)位、消音、自檢和遠(yuǎn)程設(shè)置等操作，方便管理，同時(shí)提高工作效率。

5.1.5用戶報(bào)告

針對(duì)項(xiàng)目一個(gè)周期內(nèi)的用電數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，生成安全用電分析報(bào)告。

5.2產(chǎn)品選型

5.3 現(xiàn)場圖片

安裝在汽車充電樁前端

電動(dòng)汽車充電樁集中安裝

6結(jié)語

　　消防救援隊(duì)伍應(yīng)重視以鋰電池為載體的新能源汽車火災(zāi)撲救規(guī)程，從實(shí)戰(zhàn)化視角出發(fā)，謀求新業(yè)態(tài)滅火理論及戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)法的創(chuàng)新，充分運(yùn)用現(xiàn)代化精良裝備撲救新業(yè)態(tài)、非常規(guī)類火災(zāi)。如：消防坦克、無人機(jī)等裝備。從個(gè)人安全防護(hù)看，火災(zāi)被撲救之后，氟化氫(HF)會(huì)保持很高的濃度，消防指戰(zhàn)員應(yīng)特別注意，以防中毒。