電動(dòng)汽車火災(zāi)預(yù)防與救援研究

張珠讓 趙海森 曹育樂 陳勇

作者簡(jiǎn)介：

張珠讓（1971- ），男，漢族，陜西楊陵人，碩士研究生，高級(jí)實(shí)驗(yàn)師，研究方向：汽車維修檢測(cè)技術(shù)、機(jī)動(dòng)車安全檢測(cè)技術(shù)。

基金項(xiàng)目：

本文為咸陽師范學(xué)院2023年橫向研究項(xiàng)目《汽車火災(zāi)成因調(diào)查鑒定技術(shù)研究》階段性成果（項(xiàng)目編號(hào)：XSYH2023089）。

摘要：

隨著國(guó)家對(duì)電動(dòng)汽車的推廣及電動(dòng)汽車技術(shù)水平的不斷提高，我國(guó)電動(dòng)汽車保有量逐年大幅提升。電動(dòng)汽車因其動(dòng)力電池的性能、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和目前快速發(fā)展中性能、技術(shù)的不完善，在使用、維護(hù)和保養(yǎng)中火災(zāi)事故比傳統(tǒng)汽車多，發(fā)生火災(zāi)后撲救難度大，造成的損失大。探究電動(dòng)汽車火災(zāi)的特點(diǎn)，提出科學(xué)合理的電動(dòng)汽車火災(zāi)預(yù)防措施和電動(dòng)汽車火災(zāi)后高效撲救和救援方式方法，對(duì)保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全具有重大意義。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車；火災(zāi)；預(yù)防；救援

電動(dòng)汽車是利用動(dòng)力電池中儲(chǔ)存的電能作為動(dòng)力，并綜合了車輛的動(dòng)力控制和驅(qū)動(dòng)方面的先進(jìn)技術(shù)，原理和結(jié)構(gòu)先進(jìn)、節(jié)能環(huán)保、高度智能化的新型汽車。自2012年國(guó)務(wù)院正式發(fā)布了《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，明確以純電動(dòng)汽車為新能源汽車發(fā)展和汽車工業(yè)轉(zhuǎn)型的主要戰(zhàn)略取向以來，電動(dòng)汽車得到了廣大民眾的青睞，社會(huì)擁有量迅速增加。保有量持續(xù)增長(zhǎng)同時(shí)，電動(dòng)汽車自燃、起火等安全事故頻發(fā)，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2021年我國(guó)新能源汽車火災(zāi)事故約3000起。和傳統(tǒng)燃油汽車相比，電動(dòng)汽車火災(zāi)高發(fā)、火災(zāi)損失嚴(yán)重、火災(zāi)撲救難度大等問題也影響了電動(dòng)汽車的推廣使用。

一、電動(dòng)汽車火災(zāi)特點(diǎn)

（一）火災(zāi)發(fā)生突然，火勢(shì)蔓延速度快

電動(dòng)汽車動(dòng)力主要靠高電壓、大容量的蓄電池提供，動(dòng)力蓄電池結(jié)構(gòu)主要由正極、負(fù)極、隔膜、電解液組成，其正極材料目前多采用鋰化合物，負(fù)極材料是鋰-碳層間化合物，隔膜為PP（聚丙烯）、PE（聚乙烯），電解液為溶解有鋰鹽LiPF6（六氟磷酸鋰）、LiAsF6（六氟合砷酸鋰）等有機(jī)溶劑。這些材料活性強(qiáng)，具有易高溫、易燃易爆、熱量傳播快的特點(diǎn)。同時(shí)，汽車上電子產(chǎn)品、內(nèi)飾等大量采用了高分子聚合物，一旦發(fā)生火災(zāi)，火焰的最高溫度可高達(dá)到920℃左右，足以引燃電池周邊任何可燃物，火勢(shì)會(huì)迅速蔓延?；饎?shì)蔓延速度往往比傳統(tǒng)燃油車更快，為車上人員撤離和滅火帶來了困難[1]。

（二）火災(zāi)會(huì)產(chǎn)生大量有毒煙霧和其他有害物質(zhì)

和傳統(tǒng)汽車相比，電動(dòng)汽車采用了大量現(xiàn)代材料技術(shù)和先進(jìn)電子技術(shù)，內(nèi)部裝修裝飾材料眾多，燃燒過程會(huì)伴有大量有毒煙氣；動(dòng)力電池用鋰離子電池本身在燃燒過程中也會(huì)產(chǎn)生大量氟化物、烯烴、烷烴、醚等化合物，這些物質(zhì)均具有不同程度的毒性，這些有毒煙霧對(duì)車上人員及救援人員生命安全、環(huán)境安全構(gòu)成較大威脅；動(dòng)力電池的電解液為有機(jī)易揮發(fā)性液體，有較強(qiáng)的腐蝕性，對(duì)人體的危害極大，可以通過吸入、食入、經(jīng)皮吸收等途徑侵入人體，造成人畜中毒，電解液還很容易燃燒，遇明火、高熱時(shí)引起燃燒的危險(xiǎn)性很大。如果發(fā)生泄漏，由于其蒸氣比空氣重，能快速在較低處擴(kuò)散到相當(dāng)遠(yuǎn)的地方，遇明火會(huì)引起回燃，給消防安全帶來隱患。

（三）易復(fù)燃爆炸并有觸電風(fēng)險(xiǎn)，持續(xù)高溫高壓，危險(xiǎn)性大，滅火難度大

電動(dòng)汽車起火后，大功率高電壓電池內(nèi)部會(huì)不斷發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，在能量耗盡前持續(xù)反應(yīng)發(fā)熱，導(dǎo)致火災(zāi)燃燒持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、溫度高。動(dòng)力電池本身空間狹小密閉，在安全閥失效的情況下，能量積壓足以引發(fā)爆炸；動(dòng)力電池基本電壓通常為300V-700V，遠(yuǎn)超人體安全電壓，火災(zāi)時(shí)容易發(fā)生漏電產(chǎn)生電擊危險(xiǎn)[2]。

（四）滅火介質(zhì)和滅火手段缺乏，滅火效果差

電動(dòng)汽車最主要的起火位置在其動(dòng)力電池，而動(dòng)力電池裝在汽車底部，為了保護(hù)電池在行駛中不受損傷，制造廠往往設(shè)計(jì)了比較堅(jiān)固的電池箱，為了防止電池浸水短路，電池箱密封要求很高，外部雨水及灰塵幾乎無法進(jìn)入。當(dāng)電池起火后，其內(nèi)部會(huì)因熱失控而發(fā)生連續(xù)化學(xué)反應(yīng)，目前采用隔絕空氣方式的消防泡沫對(duì)該反應(yīng)無能為力，消防用水也無法進(jìn)入電池內(nèi)部降溫。因此，動(dòng)力電池起火后往往只能任由其不斷發(fā)展直至化學(xué)反應(yīng)結(jié)束，給及時(shí)滅火、控制火災(zāi)擴(kuò)大帶來很大困難。

二、電動(dòng)汽車火災(zāi)發(fā)生原因

（一）車輛交通事故撞擊引起火災(zāi)

電動(dòng)汽車發(fā)生交通事故時(shí)，車輛往往會(huì)發(fā)生激烈碰撞、傾翻等，和傳統(tǒng)汽車一樣，電路短路、油液泄漏、金屬嚴(yán)重摩擦等原因?qū)е萝囕v起火。此外，電動(dòng)汽車上的高壓高能動(dòng)力電池可能會(huì)受到擠壓，導(dǎo)致內(nèi)部極板間短路，引起猛烈燃燒甚至爆炸。當(dāng)碰撞或者在崎嶇路面上行駛也可能造成動(dòng)力電池外殼破損，導(dǎo)致電解液泄漏，與車上其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)腐蝕，造成高溫高熱引燃車輛[3]。

（二）車輛動(dòng)力電池故障引起火災(zāi)

電池燃燒或者爆炸，通常是因?yàn)殡姵卦诔浞烹娺^程中熱量集聚過快過多，難以擴(kuò)散出去，累積到電芯或電路起火點(diǎn)造成。電動(dòng)汽車用動(dòng)力電池額定電壓高、行駛及充電過程中電流大，功率大，電池內(nèi)部容易出現(xiàn)短路、過充過放等現(xiàn)象，引起電池?zé)崾Э?，引燃車輛可燃物；動(dòng)力電池本身結(jié)構(gòu)或工藝缺陷、內(nèi)部正負(fù)極及電解液材料雜質(zhì)等也會(huì)導(dǎo)致內(nèi)部短路引起火災(zāi)。據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計(jì)，動(dòng)力電池本身故障引起的火災(zāi)在電動(dòng)汽車火災(zāi)中占比高達(dá)80%以上。

（三）充電機(jī)起火引起的電動(dòng)汽車火災(zāi)

車輛充電過程中，電流和功率較大，充電機(jī)自身電氣元件容易發(fā)熱，充電機(jī)本身元器件質(zhì)量、制造和安裝質(zhì)量等引起充電機(jī)起火，引燃充電中的車輛，也是電動(dòng)車常見火災(zāi)起因，約占電動(dòng)車火災(zāi)的5%。

（四）外部火源引起的電動(dòng)汽車火災(zāi)

當(dāng)電動(dòng)汽車停放環(huán)境不當(dāng)，受周圍高溫火源烘烤、人為縱火、煙花爆竹飛火等引發(fā)火災(zāi)、車內(nèi)打火機(jī)、酒精、香水等易蒸發(fā)燃燒液體高溫暴曬引起的火災(zāi)。還有部分火災(zāi)由車內(nèi)加裝和使用大功率用電設(shè)備、電路過載引起。

（五）車輛運(yùn)動(dòng)機(jī)械部件狀態(tài)異常造成摩擦高溫起火

電動(dòng)汽車電機(jī)及車輪軸承潤(rùn)滑不良、機(jī)械損傷，變速箱漏油、車輛制動(dòng)器工作狀態(tài)不好等引起異常摩擦高溫，引燃車輛電路絕緣層、輪胎等，導(dǎo)致車輛火災(zāi)發(fā)生。

三、電動(dòng)汽車火災(zāi)預(yù)防措施

（一）提高安全駕駛技能，加強(qiáng)安全防范意識(shí)，減少和防止碰撞事故發(fā)生

和傳統(tǒng)燃油汽車相比，電動(dòng)汽車工作電壓高，電池安裝在底部，車輛發(fā)生托底或者碰撞時(shí)，容易引起電池變形、線路斷路，引發(fā)車輛火災(zāi)。因此，電動(dòng)汽車駕駛員更應(yīng)加強(qiáng)安全駕駛、文明駕駛意識(shí)，避免車輛發(fā)生托底、碰撞事故[4]。

（二）提高電動(dòng)汽車電力系統(tǒng)安全性，防止電池及其他電氣設(shè)備過熱、短路

汽車生產(chǎn)企業(yè)在設(shè)計(jì)制造電動(dòng)車時(shí)，要通過強(qiáng)化電池安全設(shè)計(jì)，優(yōu)化電池組結(jié)構(gòu)，提高電池組散熱性能，降低電池?zé)崾Э仫L(fēng)險(xiǎn)；提高車輛電氣安全標(biāo)準(zhǔn)，制定并執(zhí)行嚴(yán)格的電氣安全規(guī)范，確保車輛電氣系統(tǒng)在異常情況下能夠迅速切斷電源；在車輛易發(fā)生高溫部位如電機(jī)、電池、電控設(shè)備及制動(dòng)器等關(guān)鍵部位安裝溫度傳感器、煙霧報(bào)警器等，并充分利用遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電動(dòng)車溫度異常情況。在電動(dòng)汽車上配備車載滅火裝置，關(guān)鍵部位安裝自動(dòng)滅火裝置，一旦發(fā)現(xiàn)和探測(cè)到火源，能夠迅速啟動(dòng)滅火。

（三）注重車輛日常維護(hù)保養(yǎng)，預(yù)防和減少火災(zāi)事故發(fā)生

由于電動(dòng)車發(fā)展迅猛，技術(shù)還不夠成熟，質(zhì)量還不夠穩(wěn)定。在電動(dòng)車輛使用過程中，要改變經(jīng)銷商宣傳的電動(dòng)汽車不需要維護(hù)或者免維護(hù)的宣傳口號(hào)，嚴(yán)格規(guī)范進(jìn)行車輛日常檢查和維護(hù)，保持車輛外觀干凈整潔；駕駛員要經(jīng)常檢查車輛動(dòng)力電池外殼技術(shù)狀態(tài)，檢查整車高壓防護(hù)情況，行駛過程隨時(shí)觀察儀表顯示，發(fā)現(xiàn)溫度異常、液體泄漏、動(dòng)力不足等異常時(shí)，及時(shí)請(qǐng)專業(yè)人員排除。在使用車輛過程中，盡可能減少對(duì)車輛電路的改裝，減少車上大功率電器的使用，防止電路過載起火。

（四）國(guó)家和行業(yè)管理部門要規(guī)范充電設(shè)施建設(shè)，強(qiáng)化充電設(shè)施安全監(jiān)管

國(guó)家制定統(tǒng)一充電接口標(biāo)準(zhǔn)，確保不同品牌和型號(hào)的電動(dòng)汽車都能夠使用符合標(biāo)準(zhǔn)的充電設(shè)施；充電企業(yè)對(duì)充電設(shè)施進(jìn)行定期檢查和維護(hù)，確保設(shè)施安全可靠；開發(fā)和推廣智能充電技術(shù)，實(shí)現(xiàn)充電設(shè)施與車輛、車主之間的實(shí)時(shí)通信，自動(dòng)調(diào)節(jié)充電電流和電壓，及時(shí)探測(cè)和發(fā)現(xiàn)火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)因素，降低火災(zāi)發(fā)生幾率。

（五）加強(qiáng)電動(dòng)汽車火災(zāi)消防宣傳教育，提高火災(zāi)防范意識(shí)和技能

通過各種宣傳方式，向公眾普及電動(dòng)汽車火災(zāi)的危害嚴(yán)重性和防范知識(shí)，提高車主在車輛停放、充電、駕駛操作中的安全防范意識(shí)；在駕駛員考試培訓(xùn)中，加入電動(dòng)車輛火災(zāi)防范內(nèi)容，提高駕駛員的安全意識(shí)和規(guī)范操作；在日常消防演習(xí)和演練中，組織針對(duì)電動(dòng)汽車火災(zāi)的消防演習(xí)和演練內(nèi)容，提高應(yīng)急救援能力。

（六）設(shè)計(jì)發(fā)明電動(dòng)汽車火災(zāi)專用消防設(shè)備設(shè)施，提高滅火效果

針對(duì)電動(dòng)汽車火災(zāi)特點(diǎn)，發(fā)明滅火效果好的介質(zhì)阻絕燃燒過程和烈度，發(fā)明專用破拆設(shè)備，在火災(zāi)發(fā)生后能迅速破拆電池箱，使滅火介質(zhì)進(jìn)入燃燒物內(nèi)部。

四、電動(dòng)汽車滅火救援措施

和其他類型的火災(zāi)一樣，當(dāng)發(fā)生電動(dòng)車火災(zāi)時(shí)，要遵循反應(yīng)迅速、科學(xué)施救、確保生命安全原則，立即采取救援滅火措施或者組織社會(huì)專業(yè)救援力量趕赴現(xiàn)場(chǎng)滅火救援。同時(shí)，也要根據(jù)電動(dòng)汽車的火災(zāi)特點(diǎn)，采取針對(duì)性滅火救援措施。

（一）迅速離開車輛，保持安全距離

電動(dòng)汽車智能化、自動(dòng)化程度較高，起火后低壓系統(tǒng)往往會(huì)斷電，造成車門、車窗打不開、逃生通道失效等。因此，電動(dòng)汽車有碰撞、托底現(xiàn)象或者有起火跡象時(shí)，車上人員首先要迅速離開車輛，和車輛保持安全距離，不要因搶救車上財(cái)物而貿(mào)然接近冒煙、發(fā)熱車輛，防止造成人員傷亡[5]。

（二）準(zhǔn)確判斷起火位置，及時(shí)采取減損措施

發(fā)現(xiàn)車輛冒煙起火后，駕駛員應(yīng)迅速離開車輛、及時(shí)報(bào)警后，在確保安全前提下，觀察起火部位。電動(dòng)汽車起火的初始0-3分鐘，火勢(shì)較小，如果不是車輛底部動(dòng)力電池起火，要盡快斷開低壓電路或者應(yīng)急開關(guān)，并利用車載滅火器、路旁沙土、渠水等一切滅火資源對(duì)起火部位進(jìn)行覆蓋，壓制和延緩火勢(shì)蔓延，為專業(yè)救援爭(zhēng)取時(shí)間，盡最大可能減少損失。冒煙起火5分鐘后若火勢(shì)沒有得到控制，那么將很快進(jìn)入爆燃階段，車輛周邊溫度非常高，這時(shí)要盡快遠(yuǎn)離起火現(xiàn)場(chǎng)，等待消防救援。

（三）持續(xù)降溫，確保滅火

電動(dòng)汽車起火后，動(dòng)力電池火災(zāi)明火撲滅后其內(nèi)部化學(xué)物質(zhì)會(huì)不斷繼續(xù)反應(yīng)，還會(huì)再次起火甚至造成爆炸，會(huì)釋放出可燃?xì)怏w和氧氣，用窒息、抑制或隔離原理滅火的二氧化碳或者泡沫滅火劑的滅火效果就會(huì)受到影響，滅火效果不明顯。因此，滅火時(shí)應(yīng)采用針對(duì)性專用設(shè)備及滅火器，并用大量高壓水對(duì)電池內(nèi)外降溫，確保化學(xué)反應(yīng)完全停止，方可離開火場(chǎng)。

（四）救援人員應(yīng)和起火車輛保持安全距離

電動(dòng)汽車火災(zāi)撲救中，消防指戰(zhàn)員必須做好個(gè)人安全防護(hù)，穿著全棉防靜電內(nèi)衣、滅火防護(hù)服，佩戴消防頭盔、手套、靴子、頭套、空氣呼吸器等基本防護(hù)裝備，迅速設(shè)置隔離帶。根據(jù)電池起火、泄漏等情況，采取相應(yīng)措施控制火勢(shì)蔓延，避開有毒煙霧[6]。

（五）嚴(yán)格按照相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行維修，避免二次火災(zāi)發(fā)生

在電動(dòng)車故障里，動(dòng)力電池和高壓系統(tǒng)故障占比較大。在拆裝和維修過程中，注意加強(qiáng)安全防護(hù)和火災(zāi)防范，對(duì)發(fā)生碰撞車輛，一定按照維修工藝要求，拆下動(dòng)力電池單獨(dú)保管，維修場(chǎng)所要有良好的消防設(shè)施，防止電池內(nèi)部損傷引起火災(zāi)，導(dǎo)致二次災(zāi)害發(fā)生[7]。

結(jié)語

發(fā)展以電動(dòng)汽車為核心的新能源汽車是我國(guó)應(yīng)對(duì)氣候變化、能源危機(jī)和推動(dòng)綠色發(fā)展的戰(zhàn)略舉措，也是我國(guó)從汽車大國(guó)邁向汽車強(qiáng)國(guó)的必由之路。不斷探索電動(dòng)汽車火災(zāi)預(yù)防和撲救新技術(shù)，提高電動(dòng)汽車設(shè)計(jì)、制造安全性能，加強(qiáng)電動(dòng)汽車使用維護(hù)過程中的火災(zāi)和其他事故防范意識(shí)，完善電動(dòng)汽車安全管理措施，最大限度減少電動(dòng)汽車火災(zāi)的發(fā)生，對(duì)保證國(guó)家新能源汽車發(fā)展戰(zhàn)略、保護(hù)人民生命財(cái)產(chǎn)安全意義重大[8]。

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