淺析新能源電動(dòng)汽車事故類型及處置對策

作者簡介：何慶平（1989-），男，漢族，甘肅定西人，本科，初級專業(yè)技術(shù)職務(wù)，研究方向：滅火救援。

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展，低碳經(jīng)濟(jì)已逐漸成為目前發(fā)展的一個(gè)新領(lǐng)域，各項(xiàng)新能源電動(dòng)工具已隨處可見。新能源汽車火災(zāi)事故處置是目前火災(zāi)撲救的一個(gè)全新課題。未來新能源汽車將會占據(jù)交通工具的主導(dǎo)地位，尤其在民眾日常出行方面發(fā)揮重要作用。本文通過分析新能源汽車工作原理和火災(zāi)特性，針對性提出一些處置辦法和防范措施，旨在提升隊(duì)伍實(shí)戰(zhàn)救援水平。

關(guān)鍵詞：目前前景；結(jié)構(gòu)原理；火災(zāi)特點(diǎn)；原因分析；處置對策

引言

新能源汽車發(fā)生火災(zāi)事故，極易引燃周圍車輛。如果發(fā)生碰撞事故，極易引起汽油車輛起火，救援現(xiàn)場變得更加復(fù)雜，救援難度會持續(xù)增加。隨著經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展，新能源汽車在交通工具中呈現(xiàn)上升趨勢，日常的行駛里程和續(xù)航時(shí)間也在逐年上升。購買新能源汽車的需求也在逐年攀升，是未來發(fā)展的一個(gè)主要領(lǐng)域。^[1]

一、新能源汽車工作原理及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

新能源汽車主要分為純電動(dòng)汽車（BEV）、混合動(dòng)力汽車（HEV）、插電式混合動(dòng)力（PHEV）三種類型。

（一）純電動(dòng)汽車（BEV）

純電動(dòng)汽車以電作為驅(qū)動(dòng)力，通過蓄電池達(dá)到行駛里程的目的。目前，新能源純電動(dòng)汽車占據(jù)市場的80%左右，其主要代表車型有蔚來、特斯拉、比亞迪EV等。

（二）混合動(dòng)力汽車（HEV）

混合動(dòng)力汽車同時(shí)裝備兩個(gè)及兩個(gè)以上驅(qū)動(dòng)裝置，日?；旌蟿?dòng)力汽車多數(shù)采用內(nèi)燃機(jī)燃料和蓄電池作為動(dòng)力來源。由單個(gè)或者兩者共同提供汽車動(dòng)力來源，在一定程度上能達(dá)到節(jié)能減排的效果。該類車型前期主要以蓄電池為動(dòng)力，在工作的同時(shí)也在為電池蓄電，代表車型為豐田雙擎、奔馳+48V輕混車型等。^[2]

（三）插電式混合動(dòng)力（PHEV）

插電式混合動(dòng)力汽車既有傳統(tǒng)汽車的多數(shù)部件，也含有電動(dòng)車的電池、電機(jī)、控制電路等，電池容量相對較大，可以采取外部充電，理論數(shù)值有50-100公里的續(xù)航能力，發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)可向電池反向充電。代表車型主要分為三大類：一是以大眾GTE系列為代表的“燃油改”；二是以豐田雙擎E+X系列為代表的“雙擎改”；三是以理想ONE為代表的增程式插電混合動(dòng)力，發(fā)動(dòng)機(jī)不直接驅(qū)動(dòng)車輛，而是為電池充電。

新能源電動(dòng)汽車主要由電源系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)、整車控制器、輔助系統(tǒng)等部件組成。電動(dòng)汽車的主要?jiǎng)恿碓词请姵亟M，它的作用就是給電動(dòng)機(jī)提供電能，跟傳統(tǒng)燃料汽車的油發(fā)揮著一樣的作用。動(dòng)力電池組通常由多個(gè)電芯串并聯(lián)在一起，形成不同的電池組，多個(gè)電池組再經(jīng)過組裝形成一個(gè)強(qiáng)大的電池包，作為主要?jiǎng)恿υ础ｄ囯姵匕唇Y(jié)構(gòu)可分為軟包、方形、圓柱三種，目前市場上每種都有成批的生產(chǎn)規(guī)模。常見的鋰電池主要有磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池兩種。磷酸鐵鋰電池?zé)岱€(wěn)定性相對較好，比較安全，自身能量密度相對較小。三元鋰電池的能量密度相對更大，能夠保證新能源汽車的續(xù)航時(shí)間，目前已逐步取代磷酸鐵鋰電池成為新能源汽車的主要?jiǎng)恿碓?。三元鋰電池的適應(yīng)溫度為零下20℃至零上60℃之間，一般工作溫度為0℃至零上40℃之間，低于0℃電池性能就會下降，高于極限溫度就會發(fā)生熱失控。鋰電池發(fā)生燃燒現(xiàn)象，是因?yàn)殡姵亟M溫度不同步且都在上升，發(fā)生了熱失控，進(jìn)而自燃爆炸。

二、新能源電動(dòng)汽車火災(zāi)事故特點(diǎn)

新能源電動(dòng)汽車主要以鋰電池作為主要?jiǎng)恿碓础Ｓ捎谑且粋€(gè)全新領(lǐng)域，受各方面因素的影響，容易引發(fā)火災(zāi)事故，其火災(zāi)事故主要有以下特點(diǎn)。

（一）燃燒速度快，高壓電擊風(fēng)險(xiǎn)大

鋰電池高溫一旦失去控制，就會出現(xiàn)局部空間的溫度升高，超過安全范圍以后，就會不同程度出現(xiàn)冒煙甚至燃燒變形。實(shí)驗(yàn)表明，電池燃燒從火焰噴出到最終完全充分燃燒不到20秒左右，整個(gè)燃燒過程中產(chǎn)生的熱量非常大，燃燒溫度可達(dá)到900℃以上，周圍的易燃物質(zhì)可瞬間引燃。以上數(shù)據(jù)說明電池具有燃燒速度快、溫度高、火焰大的特點(diǎn)，日常的滅火救援難度很大。通過對電動(dòng)汽車鋰電池進(jìn)行專門實(shí)驗(yàn)，3分鐘內(nèi)完全起火后，如果不能得到有效控制，整個(gè)車輛基本會成為一個(gè)“骨架”，在猛烈燃燒狀態(tài)下，很難對整個(gè)車體進(jìn)行有效撲救。目前市場上的各個(gè)企業(yè)為了占據(jù)市場的主導(dǎo)地位，不斷提升車輛續(xù)航時(shí)間、充電速度、各項(xiàng)服務(wù)，對電池的各項(xiàng)要求也越來越高。為了展現(xiàn)電動(dòng)汽車的優(yōu)良動(dòng)力輸出及良好性能，電池的電壓往往是一個(gè)很重要的指標(biāo)。當(dāng)前市面上在售的電動(dòng)汽車電池電壓已經(jīng)達(dá)到了300V至800V。面對如此高的電壓，如果整個(gè)車身發(fā)生火災(zāi)事故，車體電池的絕緣系統(tǒng)會失效，現(xiàn)場容易發(fā)生觸電事故。因此，在救援過程中，如果不能掌握現(xiàn)場電壓，就會出現(xiàn)電擊情況，嚴(yán)重威脅救援現(xiàn)場人員安全。^[3]

（二）存在爆炸危險(xiǎn)和有毒氣體危害

電池組作為一個(gè)完全封閉的壓力容器，如果熱量失控過高，電池將會在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生有毒有害氣體，使電池內(nèi)部氣壓持續(xù)不斷升高，電池內(nèi)部壓力很有可能超過它的極限安全范圍。有些電池長時(shí)間使用，安全性能有所下降，在外界因素的作用下產(chǎn)生大量氣體，沖破防爆膜，最終引起電池爆炸。在電解質(zhì)中，六氟磷酸鋰受熱易分解產(chǎn)生五氟化磷。五氟化磷與電解液溶劑反應(yīng)產(chǎn)生有毒、有害、強(qiáng)腐蝕的氟化氫氣體，會嚴(yán)重?fù)p傷人的呼吸道、眼、皮膚等器官，密閉空間會造成一定的減光性，使眼前一片模糊，可引起支氣管炎和肺炎。電池隔膜燃燒產(chǎn)生一氧化碳、醛等，其他部位燃燒還有揮發(fā)性有機(jī)物、氫氣、二氧化碳、一氧化碳以及包含鎳、鋁、鋰、銅、鈷和氟化氫微粒等，對人體具有毒害性。^[4]

三、新能源電動(dòng)汽車火災(zāi)處置對策

結(jié)合青?？傟?duì)總結(jié)的圍擋泡沫滅火冷卻、底盤冷卻覆蓋控制、隔爆擋火防護(hù)、底盤浸泡封控、整車封控轉(zhuǎn)運(yùn)、高壓直流電偵檢引流技術(shù)、有毒易爆氣體抽排過濾技術(shù)、前突快速處置技術(shù)、車輛疏轉(zhuǎn)技術(shù)等13項(xiàng)技術(shù)，根據(jù)不同的救援場景，可以靈活運(yùn)用。^[5]

（一）漏電處置

1.個(gè)人防護(hù)。進(jìn)入漏電事故區(qū)域，救援人員要做好個(gè)人防護(hù)，穿戴電絕緣服、絕緣靴、絕緣手套等防護(hù)裝備，同時(shí)配備漏電檢測儀、萬用表、絕緣工具、絕緣膠墊、接地線（棒）、絕緣膠帶等器材，嚴(yán)禁直接或間接碰觸漏電車輛。

2.斷電處理。關(guān)閉車輛的啟動(dòng)開關(guān)，將車輛鑰匙拿到使用距離外，切斷高壓線路。

3.接地處理。利用接地線（棒）將事故車輛與大地相連，形成閉合回路，將泄漏的靜電引入地下。

4.查找并修復(fù)漏電部位。利用漏電檢測儀查找事故車輛的漏電部件，在專業(yè)技術(shù)人員的指導(dǎo)下拆除或修復(fù)漏電部件。

（二）電解液泄漏處置

1.疏散隔離。到達(dá)現(xiàn)場后，要第一時(shí)間對現(xiàn)場進(jìn)行警戒，聯(lián)系公安及屬地相關(guān)部門第一時(shí)間將無關(guān)人員疏散至事故區(qū)域的上風(fēng)向安全區(qū)內(nèi)，嚴(yán)格控制用火用電，調(diào)集砂石對泄漏物質(zhì)進(jìn)行掩埋。

2.偵察檢測。救援人員在詢問知情人的基礎(chǔ)上，利用可燃、有毒氣體檢測儀檢測事故區(qū)域內(nèi)可燃及有毒氣體的濃度，盡可能查明泄漏部位、泄漏量等情況，向指揮部做好匯報(bào)。

3.稀釋防護(hù)。利用噴霧水槍掩護(hù)從上風(fēng)方向進(jìn)入事故區(qū)域，通過水驅(qū)動(dòng)排煙機(jī)正壓送風(fēng)、噴霧水稀釋等方式驅(qū)散、稀釋現(xiàn)場有毒、可燃?xì)怏w，做好實(shí)時(shí)監(jiān)測，降低毒氣帶來的危害。

4.漏液處理。查找到泄漏源，并在廠家或?qū)I(yè)技術(shù)人員的指導(dǎo)下，將泄漏部位的電池拆除。當(dāng)泄漏較小時(shí)，可用大量的水沖洗。當(dāng)泄漏量大時(shí)，可構(gòu)筑圍堤或挖坑收容泄漏的電解液，并用泡沫覆蓋，形成保護(hù)層。

5.人員救護(hù)。當(dāng)電解液濺到身體上時(shí)，用大量水沖洗再用弱堿性皂液沖洗；當(dāng)有人員中毒時(shí)，應(yīng)及時(shí)轉(zhuǎn)移至上風(fēng)方向，使其呼吸新鮮空氣；情況嚴(yán)重時(shí)，應(yīng)在現(xiàn)場采取供氧和心肺復(fù)蘇等急救措施。

6.現(xiàn)場洗消。處置電動(dòng)汽車電解液泄漏事故后，由于電解液具有腐蝕性、毒性等危害，應(yīng)在現(xiàn)場設(shè)置洗消站，利用洗消劑、肥皂水、清水等對進(jìn)入事故區(qū)域的人員、器材裝備進(jìn)行洗消防護(hù)，在確保洗消合格后方可離開事故現(xiàn)場。

（三）火災(zāi)撲救措施

1.引導(dǎo)疏散人員車輛。救援人員到場后，應(yīng)及時(shí)將無關(guān)人員疏散至安全范圍，并協(xié)調(diào)交通、路政等部門清理現(xiàn)場周圍的無關(guān)車輛，防止火勢波及周邊車輛，造成火勢蔓延擴(kuò)大；對于未能及時(shí)疏散撤離的人員和車輛應(yīng)合理設(shè)置水槍陣地或者鋪設(shè)水幕水帶對其進(jìn)行冷卻、隔離保護(hù)。

2.現(xiàn)場偵察。現(xiàn)場偵察可以采取詢問知情人、深入現(xiàn)場內(nèi)部實(shí)地偵察、儀器偵察等方式進(jìn)行。主要偵察和掌握事故被困人員及傷亡情況；救人是否需要破拆以及破拆的途徑及方法；事故電池受損情況，有無漏電、電解液泄漏等次生危害，有無爆炸可能性。

3.積極救助被困人員。如果事故現(xiàn)場有人員被困，應(yīng)將救人作為處置的重點(diǎn)環(huán)節(jié)。如果火勢威脅較小，救援人員應(yīng)第一時(shí)間組織搶救被困人員，然后組織滅火戰(zhàn)斗；如果現(xiàn)場火勢較大，應(yīng)邊滅火邊救人。在搶救被困人員時(shí)，救援人員應(yīng)使用噴霧水槍對被困人員實(shí)施冷卻保護(hù)，防止熱輻射對救援人員和被困人員造成傷害。

4.科學(xué)選用滅火劑。鋰離子電池火災(zāi)是以C類火災(zāi)為主的復(fù)合型火災(zāi)。通過文獻(xiàn)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)外針對車用動(dòng)力鋰離子電池?zé)崾Э爻跗诨馂?zāi)抑制開展了許多研究，對不同滅火介質(zhì)的研究取得了一定進(jìn)展，獲得了全氟己酮、細(xì)水霧、七氟丙烷、干粉等滅火劑對鋰離子電池?zé)崾Э氐囊种菩Ч鸵?guī)律。美國消防研究基金會研究發(fā)現(xiàn)，持續(xù)使用大量水能有效撲滅電動(dòng)汽車火災(zāi)，但水會引發(fā)爆炸和反應(yīng)產(chǎn)生氫氣等。國內(nèi)機(jī)構(gòu)開展了氧化碳、ABC干粉和3%的水膜泡沫滅火劑18650型鈷酸鋰離子火災(zāi)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)以上滅火劑均能熄滅明火，但是電池會發(fā)生復(fù)燃，復(fù)燃時(shí)間與滅火劑的冷卻能力有關(guān)。采用七氟丙烷、全氟己酮作為酸鋰電池火災(zāi)的滅火劑，試驗(yàn)表明七氟丙烷和全氟己酮對鋰離子電池?zé)崾Э鼐辛己玫囊种平禍匦Ч?。開展了全氟己酮和細(xì)水霧抑制大容量三元鋰電池?zé)崾Э匮芯?，結(jié)果表明10MPa高壓細(xì)水霧和全氟己酮均能有效撲滅明火，但細(xì)水霧降溫效果更好。對全氟己酮抑制三元電池?zé)崾Э剡M(jìn)行了研究，結(jié)果表明較高劑量的全氟己酮對鋰離子電池燃燒有抑制作用，劑量較低時(shí)反而對鋰離子電池燃燒有促進(jìn)作用^[6]。

5.控制和撲滅火勢。電動(dòng)汽車動(dòng)力電池火災(zāi)明火難以直接撲滅，可采用控制燃燒的方法進(jìn)行處置和隔絕。一般從上風(fēng)方向利用直流水槍將外部明火撲滅后，繼續(xù)使用開花水槍對故障電池組進(jìn)行滅火。若有爆炸的可能，救援人員應(yīng)使用移動(dòng)消防炮、自擺炮等遠(yuǎn)程射水器具對劇烈燃燒的電池及相鄰電池組進(jìn)行冷卻，直到電池?zé)o煙霧冒出，才算被撲滅。電動(dòng)汽車火災(zāi)現(xiàn)場煙霧濃、毒性較大，在滅火的同時(shí)，應(yīng)使用移動(dòng)式水力排煙機(jī)進(jìn)行正壓送風(fēng)、趕煙、堵煙、排煙，有利于提高現(xiàn)場能見度，保護(hù)救援人員安全，還有助于降低電池環(huán)境溫度，提高散熱效率，進(jìn)一步提高滅火效率^[7]。

結(jié)語

新能源汽車火災(zāi)撲救需要隊(duì)伍在理論知識儲備、現(xiàn)場管控、措施方法等多個(gè)方面進(jìn)行積極探索。針對不同情況采取有效的處置措施，不斷加強(qiáng)對新能源汽車火災(zāi)撲救的研究，對鋰電池結(jié)構(gòu)清晰了解，從救援方式和裝備配備上進(jìn)行優(yōu)化，最大限度減少漏電、燃燒、電解液噴濺、爆炸等對現(xiàn)場救援人員的傷害^[8]。新能源汽車作為一個(gè)全新的領(lǐng)域，是消防救援隊(duì)伍面臨的一個(gè)全新課題，需要不斷提升對此類事故的處置能力，在保障救援人員自身安全的前提下，最大限度提升現(xiàn)場救援處置效率，降低人民群眾生命和財(cái)產(chǎn)損失。

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