浅谈电动汽车火灾特性及处置对策
2024-04-16 10:10:50 来源：安科瑞电子商务（上海）有限公司
摘要:本文通过分析新能源汽车的基本构造及其火灾成因、火灾特点,从其事故特点、处置危险性等方面出发,探讨新能源汽车的灭火救援处置方法,包括正确侦查、风险评估、现场管控、实施灭火、注意事项等。通过相关阐述,促进和帮助灭火救援人员提高处置成功率和*大限度保护人员安全,并积极探索新能源汽车火灾扑救的规范性程序。
关键词:新能源汽车;火灾危险性;灭火救援
引言
新能源汽车主要包括油(气)电混合动力汽车、插电式混合动力汽车、纯电动汽车及其它新能源汽车。新能源汽车如雨后春笋进入人们的生产生活。截止2022年9月底,全国新能源汽车保有量已达1149万辆,但是新能源汽车的安全问题也越来越凸显,新能源汽车火灾每年基本上都会发生几十起甚至上百起。由于在实践中新能源汽车火灾扑救难度较大,扑救效果不明显,不仅导致车辆直接报废,甚至还会对其他人员造成伤亡等问题,新能源汽车火灾如何扑灭和预防已经成为了现阶段其发展的重要问题之一。
一、新能源汽车常见的基本构造
了解汽车车内的基本构造,有助于我们科学判断火灾发生的具体情形,包括起火部位、燃烧阶段和燃烧形式等,对我们科学实施火灾扑救起到至关重要的作用。常见的不同类型的新能源汽车构造如下所示。
图1常见的不同类型的新能源汽车构造
二、新能源汽车火灾成因分析
(一)电路短路
电路短路是新能源汽车产生自燃现象的主要原因之一。由于制作工艺标准问题,常常会因焊接等原因使电路上局部电阻过大引起热能产出增大,从而导致导线接点发热起火,造成新能源汽车自燃火灾,或者是使用者自身对新能源汽车进行改装,而在改装过程当中没有进车辆的具体结构布局和线路分析,只是简简单单的应用电路结构图来进行接线,于是就造成了新能源汽车内部电路配线不合理或是由于功率过大而加快了线路老化,在长时间的运行过程当中,由于摩擦或是其他突然的机械力作用之下,造成新能源汽车内部线路断裂从而造成短路起火。
(二)电路漏电
一般来说,电路漏电也是属于电路短路其中的一种情况。在电路漏电的情况当中,常见的有:一是在对新能源汽车进行大量配置附加电子设备时,增加了其电路载荷,会导致产生大量热能,存在火灾隐患。二是在新能源汽车电路运行过程当中,可能会存在微弱电流持续作用,而不断地积聚热量,当温度达到一定程度时,就会引发火灾。三是电动汽车内部线路复杂,当线路与元器件使用年限过长使得绝缘功能弱化,导致漏电起火。
(三)单体电池故障诱发起火
即常出现的热失控问题。所谓热失控是指单体电池放热连锁反应,引起电池自温升速率急剧变化,引起过热、起火、*后导致爆炸的现象。热失控扩展是指电池包或者电池系统内容的单体电池或者电池模组单元热失控,触发电池系统中相邻或其他部位的动力电池的热失控和扩展现象。由于电池内部出现漏液现象,又或是电池箱壳与电池单体之间的绝缘层受到了损坏,从而出现局部电池短路,引起新能源汽车火灾事故发生。在强烈的振动过程当中还有可能会产生电火花,从而进一步引发新能源汽车火灾问题。另外在脊柱的接线位置上,如其松动或是氧化都会造成接触不良的影响,在蓄电池上放置相关金属件或是蓄电池上方的积水等都会造成极柱间或是极柱与车身短路。
(四)高温部件引燃可燃物
从现生产的相关新能源汽车来看,其一般都是装备有三元催化器和排气消声器。在车辆行驶过程中,消声器排气管成为车辆部件中温度*高的部件,同时在新能源汽车零部件安装过程当中也会根据此来进行零件调节和设计。但如若在新能源汽车行车过程当中稍不注意就会导致底部机舱容易挂到易燃物,或者是在行车过程当中碾压到易燃物亦或是停留在可燃物上方,就会导致高温排气管引燃可燃物,从而造成新能源汽车的油路泄露或是线束短路等等情况发生,导致新能源汽车受到巨大损害,为相关新能源汽车运行安全埋下了隐患问题。另外,在新能源汽车内建当中,由于装配不当或是受到了过重的撞击,同时还有可能由于在夏季太阳暴晒之后，引起新能言汽车周边或是自身的相关物体爆炸或损伤,这些都会带来很大的安全隐患问题。
三、新能源汽车火灾事故特点
(一)火灾事故随机性强,起火速度快,燃烧时间长
新能源汽车火灾事故具有电路着火的一般特点,其发生的时间、地点等都有不确定性。当电池受损后,会释放出大量可燃气体和可燃液体,加上车辆管线和大部分饰品均为可燃物,导致燃烧剧烈。实验表明,在自由燃烧状态下,仅需要45分钟,火势可以蔓延至车辆其他部位直至热量瞬间堆积至全车,直接由电池喷溅的火焰可持续一小时或者更长,温度*大值可达900℃。在进行火灾扑救作业中,常规的灭火剂难以达到良好的灭火效果,加上受到汽车结构的影响,难以直接对起火点进行作业,大大增加了灭火所需要的时间。
(二)事故潜在危险性大,伴随毒气释放和爆炸危险
在相关实验当中表明,新能源汽车电池在进行燃烧实验过程当中,电池从开始燃烧到猛烈燃烧,仅仅需要五六秒的时间,并且在燃烧过程当中还有可能会迸发出火焰以及大量的喷溅物。据有关实验数据表明,电池喷溅火焰*远距离达5m,并伴有大量固液混合物向周围喷溅。同时在电池燃烧过程当中还会产生大量的烷烃和烯烃以及醚等化合物,这些有毒气体的不断释放,都给相关灭火工作人员的安全造成了不同程度的威胁,从而给新能源汽车火灾扑灭工作带来了更大的难度。
(三)复燃风险较大,火灾扑救困难,且容易引发次生灾害
从现阶段电动汽车的内部管线以及各种装置安装来看,其存在着十分复杂的问题,这就导致在新能源汽车火灾发生过程当中,其相关装置以及管线会助长火灾势情,给新能源汽车火灾扑灭工作也带来了不少麻烦,特别是在汽车突然起火之后蔓延至车身,一般的灭火剂就不能够进行有效扑灭工作。同时,如若起火点在车身自身的管线以及装置当中,这就更加不利于灭火工作的进行,导致相关灭火时间加长,提高了相关灭火人员的危险系数,考验着灭火人员的心理、体力和技能等。
四、火灾处置措施
(一)火情侦查
1.查明起火车辆的位置和对周围人员、车辆和建筑的威胁情况以及可能产生的不可预料的舆情、社情影响等。
2.查明火场基本情况,包括起火车辆类型、起火部位、车辆基本构造、电源电路位置走向、电池组数量与位置、现场有无被困人员及被困人员的状态等情况。
3.判断火势发展阶段,包括车辆动力系统受损情况,根据起火部位评估电池引发爆燃的可能性及后果。
4.在扑救火灾的同时,向司机、目击者或上级询问车辆的类型、动力组成、电池种类、容量,电池组*高电压、高压线路情况,为后续火灾扑救和调查、研究等提供基础数据支持。
(二)现场管控
1.根据火灾事故现场情况划分警戒范围,快速时间疏散、撤离围观群众,并将事故区域划分为火灾扑救区、人员器材集结和待命区等。
2.安排安全员对救火人员的安全防护情况进行检查,并实时监控可能发生次生灾害的态势。当发现起火车辆电池部位温度上升较快、大量烟气涌出时,应立即发出撤离信号,防止瞬间爆炸和高温灼伤。
3.使用可燃气体检测仪对现场进行不间断侦测,根据侦测数据调整警戒范围,联系环保、交管等部门协助开展警戒和调查管控。
4.运用好测温仪、热成像仪和漏电检测仪等设备,监测事故车辆及电池部位温度和电压变化情况,根据监测数据及时调整火灾扑救重点和警戒范围。
(三)实施灭火
1.选择合适的灭火剂。从电池构造、反应原理以及实验情况来看,水是目前比较合适的灭火剂,因水具有优越的冷却能力,在许多地区水量充足,使用简单方便。原则上不得使用泡沫和干粉等灭火剂直接扑救电池组,电池系统、电池箱体受破坏的情况下,可以选用砂土、气溶胶或不含氯化钠的D类干粉灭火剂喷射火苗或电池箱。
2.坚持“救人首位、科学施救”原则。如确定为电池着火,如果火灾属于初起阶段,在满足断电的情况下,要优先断电。如果起火车辆为混合动力新能源汽车时,还需判明起火部位、油箱或气罐位置及受损情况。当有人员被困时,应边破拆边灭火边救人,破拆时,应该佩戴绝缘手套。运用喷雾水对救援人员实施掩护,并用空气呼吸器急救面罩或防毒面具对被困人员实施呼吸保护,或尝试采用灭火毯、湿棉被等对被困人员保护,并迅速开展破拆,不惜代价抢救人员生命。
3.确保灭火救援人员人身安全。在无人员被困的情况下,消防救援人员应在距离事故车辆10米之外出水,在确保供水量的情况下,施行浇灌式压制。对确定无人员被困的火灾,灭火的思想必须是以保护消防员自身安全和周边群众、财产安全为原则。不得盲目切割、穿刺、开撬车体结构,尤其是电池组部位,产生电击危险。
4.技术人员快速有效介入处置。当确认为电池着火时,现场指挥员应快速时间向上级报告并迅速与技术人员取得联系,取得数据支持,根据工程技术人员提供的电池组种类、型号、容量来正确选用灭火剂,保障灭火工作有序进行。
5.坚持“有效直击火点”的灭火方法。采用大量的水充分冷却高压供电源电池组外部,防止高温导致相邻电池单元起火。如果条件容许,可以通过浸水法,即将电池组或整车全部淹没至水面以下,通过实验发现灭火的效果为*佳。
(四)现场清理
用测温仪监测电池温度,在冷却至170℃以下且明火熄灭后,应继续用大量水对电池组及其他部件进行持续冷却,一般应保持到电池不再冒烟至少1h后。对于无修复价值且电池火灾难以扑灭的事故车辆,可考虑设计并采用危险化学品应急处置转动箱,将事故车辆浸渍进行冷却降温,迅速恢复交通并防止造成污染。
五、安科瑞智慧消防云平台
1平台概述
安科瑞智慧消防云平台依托物联网、云计算、互联网、大数据、AI等技术，对充电站配电系统的运行、电能消耗、电能质量、充电安全和行为安全进行实时监控和预警，为充电站的可靠、安全、经济运行提供保障，并及时切除安全隐患、避免电气火灾发生，从而保障人员的生命财产安全，打造“安全、高效、舒适、绿色”的“人—车—桩—电网—互联网—多种增值业务”的智慧充电站，提升充电站的社会和经济价值。
2适用场合
可广泛应用于医院、学校、酒店、体育场等公共建筑；商业广场、产业园等综合园区；企业、住宅小区等场所。
3组网架构
平台采用分层分布式结构，主要由终端感知设备、边缘计算网关和能效管理平台层三个部分组成，详细拓扑结构如下：
4参考选型
| 序号 |
名称 |
单位 |
| 1 |
智慧用电云平台 |
EIOT |
| 2 |
电气火灾探测器 |
ARCM300系列 |
| 3 |
限流式保护器 |
ASCP系列 |
| 4 |
汽车充电桩 |
AEV200系列 |
5相关产品介绍
5.1 7KW交流充电桩AEV-AC007D
产品功能
1）智能监测：充电桩智能控制器对充电桩具备测量、控制与保护的功能，如运行状态监测、故障状态监测、充电计量与计费以及充电过程的联动控制等。
2）智能计量：输出配置智能电能表，进行充电计量，具备完善的通信功能，可将计量信息通过RS485分别上传给充电桩智能控制器和网络运营平台。
3）云平台：具备连接云平台的功能，可以实现实时监控，财务报表分析等等。
4）保护功能：具备防雷保护、过载保护、短路保护，漏电保护和接地保护等功能。
5）材质可靠：保证长期使用并抵御复杂天气环境。
6）适配车型：满足国标充电接口，适配所有符合GB/T 20234.2-2015国标的电动汽车，适应不同车型的不同功率。
7）资产安全：产品全部由中国平安保险承保，充分保障设备、车辆、人员的安全。
5.2直流充电桩系列
5.3电气火灾探测器ARCM300-Z
5.4限流式保护器ASCP200
产品功能：
1）短路保护：保护器实时监测用电线路电流，当线路发生短路故障时，能在150微秒内实现快速限流保护，并发出声光报警信号；
2）过载保护：当线路电流过载且持续时间超过动作时间（3~60秒可设）时，保护器启动限流保护，并发出声光报警信号；
3）表内超温保护：当保护器内部器件工作温度过高时，保护器实施超温限流保护，并发出声光报警信号；
4）组网通讯：保护器具有1路RS485接口，可以将数据发送到后台监控系统，实现远程监控。
6平台功能
6.1登录
6.2首页
平台首页显示充电站的位置及在线情况，统计充电站的充电数据
6.3实时监控
1）充电站监控
可以按站点名称进行筛选，显示站点详情、充电枪列表、统计订单信息、故障记录，点击某个充电枪编号后在进入充电枪监控页面实时监测变压器负荷（搭配ACM300T、ADW300），当负荷超过50%时，系统会限制新增开始充电的充电桩的功率，降为50%，当变压器负荷超过80%时，系统将不允许新增充电桩开始充电，直到负荷下降为止。如图所示：
统计当前充电站各充电桩回路的数据；通过卡片的形式展现充电桩的数据；显示故障列表；如图所示：
2）充电桩监控
显示充电桩充电数据；显示各回路的充电状态；可以对充电中的回路进行手动终止；显示订单信息、故障信息；如图所示：
3）设备监控
显示限流式保护器的状态，包括线路中的剩余电流、温度及异常报警，如图所示：
6.4 故障管理
1）故障查询
故障查询中记录了登录用户相关联的所有故障信息。如图所示：
2）故障派发
故障派发中记录了当前待派发的故障信息。如图所示：
3）故障处理
故障处理中记录了当前待处理的故障信息。如图所示：
6.5能耗分析
在能耗分析中，可查看指定时段关联站点和关联桩的能耗信息并显示对应的能耗趋势图。如图所示：
6.6故障分析
在故障分析中，可查看相关时间内的故障数、故障状态、故障类型、趋势分析以及故障列表。如图所示：
6.7财务报表
在财务报表中，可根据时间查看关联站点的财务数据。如图所示：
6.8收益查询
在收益查询中，可查看总的收益统计、收益变化曲线图、支付占比饼图以及实际收益报表。如图所示：
7案例实景
六、结语
伴随国家不断推进国内电车化进程，锂离子电池技术的不断发展，我国的新能源电车保有量将不断增加，但也将面临更多的电 车火灾事故问题。尤其是近段时间大型新能 源电车厂商所出现的火灾事故，使得更多消 费者开始担忧新能源电车的安全问题，这将 会给该产业的稳定发展形成很大影响。经过 调查得知，致使新能源电车火灾事故的因素 较多，对此需要政府、消防救援部门、汽车 生产商和车主发挥自身作用，多主体、多方 面发力，如此才能有效防控电车火灾，降低 火灾事故带来的损失与影响，促进电车产业良好发展。
参考文献
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[9]安科瑞企业微电网设计与应用手册2019.11版
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图1常见的不同类型的新能源汽车构造二、新能源汽车火灾成因分析
5.4限流式保护器ASCP200
产品功能：
2）充电桩监控
