電動(dòng)汽車的火災(zāi)事故原因與調(diào)查方法研究

牛祥山

（黑龍江省消防救援總隊(duì)黑河支隊(duì)，黑龍江黑河 164300）

1.電動(dòng)汽車結(jié)構(gòu)

電動(dòng)汽車包括了大容量電能儲(chǔ)存設(shè)備、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、動(dòng)力電池、電池管理系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)等，其工作原理是通過(guò)蓄電池來(lái)產(chǎn)生電流，從而驅(qū)動(dòng)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)，促使汽車能移動(dòng)和行駛。其中，最重要的一個(gè)部分便是驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其包括了電子控制設(shè)備、功率轉(zhuǎn)化設(shè)備、電動(dòng)機(jī)、機(jī)械傳統(tǒng)裝置等，將電能轉(zhuǎn)化為動(dòng)力，對(duì)汽車的行駛進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。另外還有輔助系統(tǒng)，其中包括輔助動(dòng)力源、動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、空調(diào)、導(dǎo)航系統(tǒng)、聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)等，可使汽車的行駛和使用更加方便，帶給人們更多的舒適感。電動(dòng)汽車的能源消耗非常少，而且可減少對(duì)石油資源的依賴，這非常符合我國(guó)的環(huán)保政策和節(jié)能減排政策。但由于技術(shù)不成熟，而且生產(chǎn)材料屬于易燃的高分子材料，動(dòng)力電池產(chǎn)品質(zhì)量不過(guò)關(guān)，存在極大的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)隱患，一旦發(fā)生火災(zāi)會(huì)給人們的財(cái)產(chǎn)和生命安全帶來(lái)威脅[1]。

2.電動(dòng)汽車容易產(chǎn)生的火災(zāi)類型

2.1 充電和放電時(shí)產(chǎn)生的火災(zāi)

在對(duì)電動(dòng)汽車進(jìn)行充放電時(shí)，電池持續(xù)運(yùn)行，釋放出氧氣以及氫氣，氫氣能與空氣形成爆炸性混合物，最低爆炸能0.2×10-4J，自燃點(diǎn)550℃。在密閉的環(huán)境中為電動(dòng)汽車電池持續(xù)充電，通風(fēng)條件不良，氫氣會(huì)逐漸聚集，如果達(dá)到爆炸極限4.1%～74.2%（在空氣中），遇到明火或電火花，便會(huì)快速燃燒產(chǎn)生火災(zāi)爆炸事故。此外，因?yàn)殡姵卦诔潆娺^(guò)程中會(huì)發(fā)熱，在溫度較高的夏天容易導(dǎo)致電池變形，泄露其中的電解液，導(dǎo)致短路故障，同樣也存在發(fā)生火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 行駛過(guò)程中產(chǎn)生的火災(zāi)

電池作為電動(dòng)汽車的儲(chǔ)能部件，當(dāng)車輛在高速、低速、加速、減速等交替變換的不同駕駛狀況下行駛，電池會(huì)以不同倍率放電，以不同生熱速率產(chǎn)生大量熱量，加上時(shí)間積累和空間狹小，會(huì)產(chǎn)生不均勻的熱量集聚，導(dǎo)致電池組系統(tǒng)溫度過(guò)高或溫度分布不均勻，易產(chǎn)生熱失控，影響電池使用安全，嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)生火災(zāi)。

2.3 碰撞時(shí)產(chǎn)生的火災(zāi)

一旦電動(dòng)汽車發(fā)生碰撞、剮蹭事故，電池會(huì)受被擠壓或者穿刺，提高電池的壓力和沖擊力，從而產(chǎn)生爆炸的現(xiàn)象。電動(dòng)汽車所采用的電池是鋰離子，其中的負(fù)極材料會(huì)在碰撞過(guò)程中損毀，甚至被氧化，最終導(dǎo)致火災(zāi)。所以，需要對(duì)電池采取保護(hù)措施，避免受到劇烈的碰撞以及擠壓。電池包由不同的小零件所構(gòu)成，在碰撞時(shí)容易產(chǎn)生損壞，從而帶來(lái)安全隱患。

2.4 涉水時(shí)產(chǎn)生的火災(zāi)

如果電動(dòng)汽車遇到暴雨，或者被水浸泡，其中電池間的接線以及電機(jī)控制系統(tǒng)會(huì)因?yàn)楸凰治g，導(dǎo)致漏電、短路或者其他問(wèn)題，最終產(chǎn)生燃燒、爆炸的現(xiàn)象。

2.5 電氣線路故障產(chǎn)生的火災(zāi)

電動(dòng)汽車除了具有傳統(tǒng)汽車的12V或24V低壓供電系統(tǒng)，還具備高壓供電系統(tǒng)，一般可達(dá)200V～600V，高壓線路短路、配電箱故障、接線端子接觸不良，都有可能引發(fā)火災(zāi)。高壓配電盒自身故障或者維修不當(dāng)，導(dǎo)致高壓線路短路，能夠引燃周圍可燃物。接線端子接觸不良，也容易引發(fā)局部過(guò)熱引發(fā)火災(zāi)。電動(dòng)汽車低壓線路與傳統(tǒng)汽車類似，低壓線路故障同樣可以引發(fā)火災(zāi)。如果用于檢測(cè)電池溫度、電壓等電池參數(shù)的采樣線絕緣破損，電池單體或模組正負(fù)極連接發(fā)生短路，產(chǎn)生的熱量也可能導(dǎo)致火災(zāi)的發(fā)生。

3.電動(dòng)汽車產(chǎn)生火災(zāi)的原因

3.1 產(chǎn)品的質(zhì)量不達(dá)標(biāo)

我國(guó)對(duì)電動(dòng)汽車的生產(chǎn)質(zhì)量進(jìn)行了規(guī)定，而且制定了質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。但因?yàn)樯a(chǎn)和技術(shù)方面的問(wèn)題，仍然存在一些不合格的電動(dòng)汽車，很多生產(chǎn)廠家為了節(jié)約成本，省略了不少生產(chǎn)環(huán)節(jié)和工藝流程。在調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，電動(dòng)汽車不合格的安全隱患包括了電氣線路敷設(shè)、短路保險(xiǎn)部分、欠壓過(guò)流保護(hù)、電池等方面，一旦產(chǎn)生故障，引發(fā)火災(zāi)的概率非常高。

3.2 沒(méi)有正確地充電

如果對(duì)電動(dòng)汽車進(jìn)行過(guò)度充電，鋰離子電池在過(guò)度充電時(shí)電池電壓上升，會(huì)引起正極上的活性物質(zhì)結(jié)構(gòu)改變發(fā)生不可逆變化及電解液分解，產(chǎn)生大量氣體，并放熱，電池內(nèi)壓力和溫度急劇上升，電池包過(guò)度充電后引發(fā)火災(zāi)發(fā)展迅猛。

此外，充電樁控制策略、系統(tǒng)和汽車不匹配，也會(huì)產(chǎn)生火災(zāi)。據(jù)消防部門所調(diào)查的電動(dòng)汽車火災(zāi)事故統(tǒng)計(jì)記錄，充電樁起火爆炸的事故占了較大的比例。在2020年期間，總共發(fā)生了78起關(guān)于電動(dòng)汽車的火災(zāi)事故，均是因?yàn)閯?dòng)力電池系統(tǒng)問(wèn)題、電池材料質(zhì)量不達(dá)標(biāo)、充電不合理、改裝電路等造成的火災(zāi)。

3.3 沒(méi)有做好日常維護(hù)工作

因?yàn)闆](méi)有對(duì)電動(dòng)汽車進(jìn)行正常的維護(hù)保養(yǎng)，所以很容易產(chǎn)生危險(xiǎn)事故。沒(méi)有選擇和電動(dòng)汽車的配件相匹配的電瓶和充電器，或者采用了質(zhì)量不過(guò)關(guān)的配件，最終均無(wú)法保障電動(dòng)車的安全性。在烈日下充電、雨中充電、長(zhǎng)時(shí)間充電，或者是充電插座超負(fù)荷等不安全充電行為，均有可能引發(fā)火災(zāi)。

電動(dòng)汽車在長(zhǎng)期行駛的過(guò)程中，內(nèi)部接口松動(dòng)，正負(fù)極碰線短路。如果電流較高，便會(huì)產(chǎn)生火災(zāi)?；蛘呤蔷€路老化，其中的絕緣層被破壞，最終導(dǎo)致裸露的正負(fù)極電線相配，也會(huì)產(chǎn)生危險(xiǎn)事故[2]。此外，盲目修改電動(dòng)汽車的線路，會(huì)導(dǎo)致線路接錯(cuò)，從而帶來(lái)火災(zāi)隱患。

4.電動(dòng)汽車的火災(zāi)預(yù)防措施

4.1 正確駕駛電動(dòng)汽車

一些電動(dòng)汽車的電池沒(méi)有主動(dòng)散熱的設(shè)備，只能自然散熱，駕駛的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，會(huì)提高電池內(nèi)部的溫度，甚至導(dǎo)致熱失控，最終產(chǎn)生火災(zāi)事故。所以，要正確駕駛汽車，減少頻繁的加速和減速，避免電池的負(fù)荷過(guò)大[3]。嚴(yán)格遵循汽車動(dòng)力蓄電池的充電要求，充電樁四周也要盡量干凈整潔，附近不能堆放任何易燃、易爆的物品，預(yù)防火災(zāi)。使用充電軟件，要了解和掌握動(dòng)力蓄電池的溫度變化情況，如果溫度過(guò)高，要停止充電，防止發(fā)生火災(zāi)事故。

4.2 定期對(duì)汽車進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)

電動(dòng)汽車使用的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，會(huì)產(chǎn)生故障或者磨損，所以要定期開(kāi)展維護(hù)的工作，發(fā)現(xiàn)其中存在的問(wèn)題及時(shí)解決，將安全隱患消除在源頭。比如，電動(dòng)汽車在行駛了一段時(shí)間后要全面檢查蓄電池的情況，尤其在夏季溫度較高的情況下，要檢查其中有沒(méi)有熱失控的現(xiàn)象，避免產(chǎn)生火災(zāi)。汽車要定期送到維修點(diǎn)進(jìn)行保養(yǎng)，檢查其中存在的安全隱患，查看蓄電池和其他零部件的狀態(tài)，保證汽車處于良好的狀態(tài)。

4.3 對(duì)碰撞后的情況進(jìn)行檢修

如果電動(dòng)汽車在行駛時(shí)產(chǎn)生碰撞、摩擦，或者托底的現(xiàn)象，除了查看外部是否變形，還要由專業(yè)維修人員檢查。因?yàn)殡妱?dòng)汽車的鋰電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，如果碰撞導(dǎo)致零部件損壞，就可能產(chǎn)生安全隱患，所以要及時(shí)送往修理中心，采用紅外線測(cè)溫儀來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)檢查。若是發(fā)現(xiàn)其中的高溫點(diǎn)，要及時(shí)進(jìn)行解決。

4.4 通過(guò)正規(guī)渠道進(jìn)行購(gòu)買

如今，人們對(duì)電動(dòng)汽車的需求量越來(lái)越大，很多汽車廠家都推出了新能源電動(dòng)汽車。購(gòu)買要通過(guò)正規(guī)的渠道保證汽車的質(zhì)量，必須對(duì)電動(dòng)汽車進(jìn)行定期的保養(yǎng)以及維護(hù)時(shí)，要選擇正規(guī)的配件。車主平時(shí)要注意電動(dòng)汽車的充電環(huán)境以及充電時(shí)間，避免汽車暴曬，防止在雨中充電[4]。另外，還要購(gòu)買配套的充電設(shè)備，以及專門的充電插座，對(duì)充電時(shí)間進(jìn)行控制，使電池維持正常的狀態(tài)。

4.5 要構(gòu)建相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)與制度

相關(guān)部門需要構(gòu)建相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，并且開(kāi)展跨部門的合作，制定關(guān)于電動(dòng)汽車的防火技術(shù)指標(biāo)，同時(shí)加強(qiáng)對(duì)電動(dòng)汽車的開(kāi)發(fā)和研究，加大資金投入，生產(chǎn)出安全系數(shù)更高的電動(dòng)汽車，減少火災(zāi)的產(chǎn)生概率。消防部門也要加強(qiáng)對(duì)電動(dòng)汽車安全理論的學(xué)習(xí)，構(gòu)建關(guān)于防火災(zāi)的安全技術(shù)指標(biāo)；開(kāi)展宣傳教育，使群眾在面臨電動(dòng)車火災(zāi)事故時(shí)，學(xué)會(huì)保護(hù)自身安全，采用正確的方法滅火。此外，消防指戰(zhàn)員加強(qiáng)對(duì)電動(dòng)汽車火災(zāi)處置的演練，強(qiáng)化消防員的技能，提高專業(yè)隊(duì)?wèi)?yīng)急處理能力。

4.6 優(yōu)化保護(hù)裝置設(shè)計(jì)

為了減少火災(zāi)，電動(dòng)汽車的生產(chǎn)企業(yè)要對(duì)保護(hù)裝置進(jìn)行優(yōu)化。比如，可加強(qiáng)對(duì)汽車電氣線路的保護(hù)，提高整個(gè)電氣系統(tǒng)的穩(wěn)定性，而且也要合理設(shè)計(jì)線路，避免曲線連接。導(dǎo)線和主要電器元件四周不能產(chǎn)生尖銳的物體以及熱源，從而防止對(duì)導(dǎo)線、零件產(chǎn)生不良影響。不僅如此，生產(chǎn)企業(yè)也必須選擇質(zhì)量達(dá)標(biāo)的零件設(shè)備，遵循電動(dòng)汽車的質(zhì)量生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，從源頭上避免火災(zāi)的產(chǎn)生。

5.電動(dòng)車火災(zāi)的調(diào)查方法

5.1 調(diào)查前準(zhǔn)備工作

首先要收集電動(dòng)汽車火災(zāi)事故的相關(guān)信息，包括事故信息、車輛信息、動(dòng)力電池信息、用戶信息和經(jīng)銷商信息等?；馂?zāi)調(diào)查人員要了解電動(dòng)汽車的構(gòu)造原理、動(dòng)力電池的類型、工作原理和安裝方式，特別是高壓電布置和高壓開(kāi)關(guān)使用情況。

5.2 調(diào)查詢問(wèn)要點(diǎn)

首先要對(duì)汽車起火時(shí)間、起火經(jīng)過(guò)、火災(zāi)蔓延方向以及煙氣顏色進(jìn)行詢問(wèn)，詢問(wèn)中要注意車輛在起火時(shí)是否有泄漏、爆炸和火焰噴射等現(xiàn)象。在詢問(wèn)中要注意詢問(wèn)車輛是否進(jìn)行改裝、改裝部位以及以往發(fā)生故障的時(shí)間、部位和故障現(xiàn)象等情況，可以向汽車廠家詢問(wèn)電池管理系統(tǒng)信息，判斷汽車是否出現(xiàn)過(guò)度充電、過(guò)度放電、內(nèi)部短路和高溫等情況，詢問(wèn)電池充電狀態(tài)、充電時(shí)間和設(shè)備使用情況。

5.3 現(xiàn)場(chǎng)勘驗(yàn)步驟

如果火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的情況比較復(fù)雜，要根據(jù)火災(zāi)調(diào)查的“4431”程序來(lái)開(kāi)展勘驗(yàn)工作，也可以與同型號(hào)的電動(dòng)汽車進(jìn)行對(duì)比，找出其中的故障點(diǎn)。通過(guò)對(duì)火災(zāi)蔓延痕跡的分析，確定起火部位、起火點(diǎn)。

（1）車輛及周邊環(huán)境勘驗(yàn)。根據(jù)火災(zāi)調(diào)查需要合理設(shè)置火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)封閉區(qū)域，火災(zāi)調(diào)查人員要做好個(gè)人防護(hù)裝備進(jìn)入火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)封閉區(qū)域。通過(guò)對(duì)整車的位置、周邊監(jiān)控、車頭朝向、輪胎與地面摩擦痕跡、破拆救援痕跡勘驗(yàn)分析，重點(diǎn)區(qū)分是否為交通事故機(jī)械撞擊、車輛自燃、人為縱火火災(zāi)。

（2）車輛外觀初步勘驗(yàn)。重點(diǎn)對(duì)電動(dòng)汽車電動(dòng)機(jī)機(jī)蓋表面、車門、輪胎、擋風(fēng)玻璃、車床以車輛駕駛艙內(nèi)儀表盤、座椅等結(jié)構(gòu)部位進(jìn)行初步勘驗(yàn)，通過(guò)火災(zāi)燒損程度、煙熏和變色痕跡分析火災(zāi)發(fā)生發(fā)展、蔓延的過(guò)程，初步判斷大致起火部位。假如電動(dòng)汽車電動(dòng)機(jī)艙內(nèi)起火，發(fā)動(dòng)機(jī)蓋板會(huì)出現(xiàn)變色、變形痕跡，而且呈現(xiàn)向駕駛艙、底部輪胎蔓延的痕跡，初步可以判斷大致起火部位，再通過(guò)深入細(xì)致的勘驗(yàn)確定起火點(diǎn)，查找起火原因。

（3）車輛內(nèi)系統(tǒng)細(xì)項(xiàng)勘驗(yàn)。由于車輛內(nèi)部各零部件使用安裝種類繁雜，必要時(shí)邀請(qǐng)專業(yè)人員共同勘驗(yàn)。對(duì)電動(dòng)機(jī)倉(cāng)內(nèi)進(jìn)行勘驗(yàn)時(shí)，要理清電源、電路和負(fù)載的關(guān)系，注意觀察電動(dòng)機(jī)倉(cāng)蓋板變色區(qū)域和機(jī)艙內(nèi)部金屬變形、變色情況，以及位置的對(duì)應(yīng)關(guān)系，進(jìn)一步縮小勘驗(yàn)范圍。同時(shí)，在勘驗(yàn)中要區(qū)分高壓、低壓配電線路，可以借助專業(yè)人員力量將相關(guān)線路全部排查一遍，對(duì)接入的負(fù)載設(shè)備逐一進(jìn)行檢查，通過(guò)對(duì)燒損較為嚴(yán)重的痕跡分析對(duì)比，確定其故障位置。也可以采取剩磁檢測(cè)的方法，在電動(dòng)車中的車架剩磁里找到線路故障位置，同時(shí)要注意對(duì)故障位置發(fā)現(xiàn)的電線熔痕、熔珠收集提取。

（4）對(duì)電池包的專項(xiàng)勘驗(yàn)。目前，市場(chǎng)上電動(dòng)汽車動(dòng)力電池包內(nèi)單體電池主要有3種形式：18650型圓柱鋰離子電動(dòng)電池、軟包型鋰離子動(dòng)力電池和方形鋰離子動(dòng)力電池。在對(duì)動(dòng)力電池進(jìn)行勘驗(yàn)時(shí)，要注意安全防護(hù)，在對(duì)電池的車體分離與故障分析中，每一步都要拍照取證，對(duì)電池串并聯(lián)及模塊順序進(jìn)行編號(hào)記錄。

電池包外殼如果為金屬外殼，容易出現(xiàn)局部熔融變形、局部燒蝕形孔洞現(xiàn)象；如果為非金屬外殼，已出現(xiàn)過(guò)火外殼燒失現(xiàn)象，重點(diǎn)是要確定電池包內(nèi)起火點(diǎn)和第一故障體，一般首先發(fā)生熱失控的單體或故障模組呈現(xiàn)兩側(cè)受擠壓的痕跡特征?？梢赃\(yùn)用X光射線成像和CT三維成像設(shè)備，分析查找故障點(diǎn)和起火原因，通過(guò)對(duì)電池的短路情況、物理破壞（擠壓、穿刺、碰撞、破裂）情況以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)的綜合分析，初步判斷起火原因。

（5）對(duì)提取物證的鑒定。針對(duì)電動(dòng)汽車電氣線路和電池引發(fā)火災(zāi)的特點(diǎn)，對(duì)在現(xiàn)場(chǎng)勘驗(yàn)中提取的電線熔痕、熔珠委托專業(yè)鑒定機(jī)構(gòu)進(jìn)行物證鑒定尤為重要，通過(guò)對(duì)金相組織微觀形態(tài)的觀察分析，認(rèn)定短路、過(guò)負(fù)荷、電熱作用等故障引發(fā)火災(zāi)。

6.總結(jié)和體會(huì)

隨著新能源政策和環(huán)保政策的推出，電動(dòng)汽車得到了一定的推廣和應(yīng)用。電動(dòng)汽車具有諸多的優(yōu)勢(shì)，比如消耗量少、成本低、舒適度高，但因?yàn)槠鋬?nèi)部結(jié)構(gòu)和以及技術(shù)方面的原因，導(dǎo)致其中存在一些安全隱患。如果沒(méi)有對(duì)電動(dòng)汽車正確駕駛和維護(hù)使用，極易引發(fā)火災(zāi)事故。結(jié)合電動(dòng)汽車的火災(zāi)原因，采取針對(duì)性的防范措施，預(yù)防和減少火災(zāi)事故的發(fā)生，進(jìn)一步加強(qiáng)電動(dòng)汽車運(yùn)行狀況大數(shù)據(jù)中心的建設(shè)，為火災(zāi)調(diào)查人員調(diào)查電動(dòng)汽車火災(zāi)提供遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)支撐，為人民生命和財(cái)產(chǎn)提供安全保障。