安科瑞 劉邁

　　摘要：本文從新能源汽車的結構特征出發(fā)，分析了新能源汽車火災的原因及特點，提出了適用于新能源汽車的火災預防及滅火救援措施、技術和方法，為消防救援隊伍或車主撲滅新能源汽車火災提供參考。

　　關鍵詞：新能源；火災原因；火災預防；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，火災事故也逐漸增多。為預防、處置新能源汽車火災事故，了解新能源汽車的結構和火災危險性，分析總結發(fā)生火災的主要原因，對保障人民生命財產安全具有*要意義。

　　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)鋰離子電池熱失控，從而引起了連鎖反應，導致電池自燃、爆炸。鋰離子電池熱失控的誘因有很多種，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

　　汽車在行駛中發(fā)生碰撞，受到外力作用導致電池殼體發(fā)生變形或刺穿造成電池機械濫用，導致電池內部*片短路，導致電池熱失控引發(fā)火災。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覆蓋。

　　2充放電不當引發(fā)火災

　　汽車電池的使用是在規(guī)定的時間內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）會降低其性能或導致使用壽命縮短。過充電和過放電會使電池模組內部產生額外的熱量或導致電池內部短路，容易導致電池電濫用，造成電池熱失控引發(fā)火災。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，從而導致熱濫用引發(fā)火災。

　　4電池質量不過關引發(fā)火災

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

　　二、新能源汽車火災特點

　　1突發(fā)性強，火勢蔓延迅速

　　新能源汽車發(fā)生火災事故，不可預見，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，導致滅火持續(xù)時間延長。李毅等對單只鋰電池試驗，當電池表面溫度達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。

　　2潛在危險性大，易引發(fā)次生災害

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

　　3應急救援難度*，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，電池包一般設置在車輛的底盤上，發(fā)生火災時，電池包在車架、車身、座椅妨礙下，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部火災實際燃燒情況，不能夠有效根據(jù)實際情況來進行火災撲滅工作。電池燃燒時，產生大量的CO、HCl、HF、HCN、苯等有毒有害物質，威脅救援人員的安全。

　　三、新能源汽車火災預防措施

　　1優(yōu)化動力電池包產品質量

　　廠商要針對電池材料和相關技術不斷地進行改進和優(yōu)化，不斷提升動力電池的質量和性能。電池包應具有熱失控防護措施，確保熱失控發(fā)生后，可以在一定時間內電池包不發(fā)生導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，導致電路出現(xiàn)故障。夏季停車避免在*溫下暴曬，應停放在車庫或采用車罩保護。車輛出行應選擇平坦的道路，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*溫暴曬使電池包內部溫度升*，立即充電會導致電池溫度持續(xù)上升，加速車內線路老化、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。四是充電時不應開車內空調，會加大電池內部電荷負載，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危險的辨識能力

　　消防員應研究、熟悉新能源汽車的各類車輛結構、火災事故處置要點及注意事項。開展個人防護、漏電監(jiān)測、斷電、破拆等課目訓練；結合救援轄區(qū)內新能源汽車生產企業(yè)、新能源車4S店、大型地下停場等*點場所開展道路、場地、設施的熟悉，制定現(xiàn)場處置預案，在確保安全情況下*效處置新能源汽車火災。應聯(lián)系生產廠商或當?shù)亟涗N商，簽訂聯(lián)動協(xié)議，將企業(yè)相關技術人員納入專家?guī)欤?要時通過視頻等方式為現(xiàn)場提供技術支持。

　　四、新能源汽車火災滅火救援措施

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

　　1貫徹“救人*一、科學施救”的指導思想

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

　　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、*速公路等復雜的場所路段若發(fā)生新能源汽車火災事故，滅火救援人員要及時與政府應急等相關部門、*速公路管理部門和公安交警部門聯(lián)動響應，協(xié)同做好事故現(xiàn)場管理，事故路段并采取*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)一調度，才能使現(xiàn)場指揮部準確地掌握事故現(xiàn)場情況，迅速調用各種參戰(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新能源汽車火災的滅火救援戰(zhàn)術及方法

　　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*一時間調集足夠車輛、裝備、人員趕赴事故現(xiàn)場，采取相應的救援技術全力組織實施滅火救援。

　　3.2偵察火災現(xiàn)場，開展風險評估

　　消防救援人員到達火災現(xiàn)場后，應及時偵察評估火情風險，迅速確定事故車輛內被困人員情況，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。查明車輛開關或應急開關的位置及狀態(tài)，利用測溫儀、漏電探測儀等設備監(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)生的風險，科學合理做好應對措施。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)場設置工作區(qū)和作業(yè)區(qū)，在距離燃燒車輛15m范圍設置工作區(qū)，禁止車輛、人員進入，在10m范圍設置作業(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，合理調整火場警戒區(qū)域；在道路救援時，要嚴防次生交通事故發(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

　　國家規(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時，應視情況使用絕緣手套（需準備*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的滅火劑

　　應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的明火，但滅火后均發(fā)生復燃現(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、中國科技大學火災科學國家*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。實驗結果表明，全氟己酮滅火劑延緩了電池熱失控的速度；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；電池艙需要使用大量冷卻液使其*底冷卻防止復燃。在實際的滅火過程中，水是*常用的，也是經濟實用的滅火劑，目前，在撲救新能源汽車火災時使用大量的水滅火劑是*佳的選擇。

　　3.7防止事故車輛復燃

　　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，經專業(yè)人員評估電池組無復燃、爆炸等風險，停止噴水冷卻。合理采取轉運方式，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，應當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、云計算、互聯(lián)網、大數(shù)據(jù)、AI等技術，對充電站配電系統(tǒng)的運行、電能消耗、電能質量、充電安全和行為安全進行實時監(jiān)控和預警，為充電站的可靠、安全、經濟運行提供保障，并及時切除安全隱患、避免電氣火災發(fā)生，從而保障人員的生命財產安全，打造“安全、*效、舒適、綠色”的“人—車—樁—電網—互聯(lián)網—多種增值業(yè)務”的智慧充電站，提升充電站的社會和經濟價值。

　　2適用場合

　　可廣泛應用于醫(yī)院、學校、酒店、體育場等公共建筑；商業(yè)廣場、產業(yè)園等綜合園區(qū)；企業(yè)、住宅小區(qū)等場所。

　　3組網架構

　　平臺采用分層分布式結構，主要由終端感知設備、邊緣計算網關和能效管理平臺層三個部分組成，詳細拓撲結構如下：

4參考選型

　　5相關產品介紹

　　5.17KW交流充電樁AEV-AC007D

產品功能

　?。?）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絡運營平臺。

　?。?）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。

　?。?）材質可靠：保證長期使用并抵御復雜天氣環(huán)境。

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

　?。?）資產安全：產品全部由中國平安保險承保，充分保障設備、車輛、人員的安全。

　　5.2直流充電樁系列

5.3電氣火災探測器ARCM300-Z

　　5.4限流式保護器ASCP200

產品功能：

　　（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微秒內實現(xiàn)快速限流保護，并發(fā)出聲光報警信號；

　?。?）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）時，保護器啟動限流保護，并發(fā)出聲光報警信號；

　?。?）表內超溫保護：當保護器內部器件工作溫度過*時，保護器實施超溫限流保護，并發(fā)出聲光報警信號；

　?。?）組網通訊：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

　?。?）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

　?。?）故障查詢

　　故障查詢中記錄了登錄用戶相關聯(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，可查看時段關聯(lián)站點和關聯(lián)樁的能耗信息并顯示對應的能耗趨勢圖。如圖所示：

6.6故障分析

　　在故障分析中，可查看相關時間內的故障數(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財務報表

　　在財務報表中，可根據(jù)時間查看關聯(lián)站點的財務數(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*，但在新能源汽車應用上還存在許多安全問題，引發(fā)的火災事故也越來越多，需要相關專業(yè)技術人員進一步研究。消防救援隊伍應加強處置新能源汽車各類事故的應急處置規(guī)程的學習，組織開展模擬訓練，推進新能源汽車的滅火救援技術、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、應急處置及安全防護等相關知識，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：

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　?。?］鄭安華，呂承飛，祝成梁.新能源汽車火災預防及應急救援

　?。?］安科瑞企業(yè)微電網設計與應用手冊2019.11版