吳利鋒 孫慶林

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展的增速，純電動汽車由于對環(huán)境影響相比傳統(tǒng)汽車較小，前景被廣泛看好，是汽車未來發(fā)展的方向。但隨著純電動汽車電池使用量的劇增，火災(zāi)事故頻發(fā)，其安全性問題越來越凸顯。筆者結(jié)合實(shí)際滅火經(jīng)驗(yàn)，通過分析純電動汽車的構(gòu)造，火災(zāi)的特點(diǎn)、起因及應(yīng)對措施，為類似火災(zāi)撲救提供參考。

關(guān)鍵詞：純電動汽車;火災(zāi);撲救對策

作為加快我國汽車產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，新能源汽車產(chǎn)業(yè)是我國由汽車大國邁向汽車強(qiáng)國的必由之路[1]。根據(jù)預(yù)測，“十四五”期間，中國新能源汽車的產(chǎn)銷總規(guī)模可達(dá)千萬輛。目前中國新能源汽車市場中，純電動汽車型的產(chǎn)銷增長是新能源汽車的主要驅(qū)動力，在新能源汽車市場中占比超八成。相對傳統(tǒng)燃油車，純電動汽車機(jī)械結(jié)構(gòu)大大簡化，由電力驅(qū)動系統(tǒng)控制，不需要復(fù)雜的變速箱及傳動機(jī)構(gòu)。純電動汽車在行駛過程中，發(fā)生碰撞或者汽車底部電池受到磕碰，很容易出現(xiàn)電池刺穿引發(fā)火災(zāi)事故，其安全問題一直備受關(guān)注。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，電動汽車燃燒事故中電池相關(guān)的原因占比79%，最高火焰溫度可達(dá)1500℃[2]，考慮到燃燒時(shí)電池整體所釋放的能量要超過同質(zhì)量的TNT[3]，因此如何做好純電動汽車電池突發(fā)火災(zāi)的撲救是當(dāng)前社會關(guān)注的一個(gè)重要課題，本文依據(jù)實(shí)戰(zhàn)中的經(jīng)驗(yàn)積累，探討在電動車發(fā)生火災(zāi)時(shí)的滅火救援對策。

一、純電動汽車的構(gòu)造設(shè)計(jì)特點(diǎn)

純電動汽車主要由電池驅(qū)動系統(tǒng)、電機(jī)系統(tǒng)和電控系統(tǒng)及組件等部分組成，與傳統(tǒng)燃油車主要差別在于電池驅(qū)動系統(tǒng)，由蓄電池輸出電能驅(qū)動電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，電機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩經(jīng)傳動系統(tǒng)帶動車輪行駛。

（一）電機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)。電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)是電動汽車的核心部件，它由電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)與其機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)兩個(gè)部分組成。電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)主要由電動機(jī)、功率轉(zhuǎn)換器、控制器、各種檢測傳感器以及電源等部分構(gòu)成。其中，電源部門主要由先并后串的動力電池系統(tǒng)（見圖1）構(gòu)成，電池模塊還包含了溫度傳感器、電壓檢測、高壓控制互鎖、故障診斷等功能。

（二）車輛控制器。作為汽車電機(jī)系統(tǒng)的控制中心，主要功能是對輸入信號進(jìn)行處理，根據(jù)電機(jī)控制系統(tǒng)的信息，解析駕駛員需求，監(jiān)控汽車行駛狀態(tài)，協(xié)調(diào)控制單元如BMS、MCU等的工作，配合電池管理系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)電反饋和放電控制，實(shí)現(xiàn)整車的驅(qū)動控制、能量回收、附件控制和故障診斷等功能。

（三）輔助系統(tǒng)。主要包含車載信息顯示系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)、空調(diào)照明及動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等輔助功能模塊。

二、純電動汽車的火災(zāi)特點(diǎn)

純電動汽車由于結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的特殊性和個(gè)體性，其發(fā)生火災(zāi)主要有以下特點(diǎn)：

（一）空間狹小，逃生困難。車輛內(nèi)部空間狹小，一旦發(fā)生火災(zāi)，留給乘客的反應(yīng)時(shí)間有限，而且很多均是車輛相撞導(dǎo)致的，在此情況下，車門就可能被擠壓損壞，車內(nèi)人員逃生極為困難。

（二）火勢蔓延快，溫度高。電池因熱失控時(shí)，電池內(nèi)部會發(fā)生大量化學(xué)反應(yīng)（如電解液反應(yīng)、正極分解反應(yīng)等），釋放出大量易燃可燃?xì)怏w，電池火焰最高溫度超過1500℃[2]，遠(yuǎn)高于常規(guī)汽油的燃燒溫度，存在爆炸危險(xiǎn)（見圖2）。

（三）火災(zāi)撲救困難。動力電池的電芯外部由外殼材料包裹，很難第一時(shí)間找到著火點(diǎn)，同時(shí)滅火劑一般很難作用于電芯內(nèi)部，電池中的一些成分在高溫下會生成氧化物，成為復(fù)燃助燃劑，給撲救帶來了困難（見圖3）。

（四）存在中毒和觸電危險(xiǎn)。電動汽車全車身都是電纜環(huán)繞，電壓一般在300V—400V，遠(yuǎn)高于人體承受最大電壓安全值36V。電池失控產(chǎn)生的氣體主要有一氧化碳、烷烴、烯烴和電解液的蒸氣，具有不同程度的毒性[4]。

三、純電動汽車的火災(zāi)起因

根據(jù)統(tǒng)計(jì)[5]，發(fā)生事故時(shí)車輛處于行駛狀態(tài)和靜止?fàn)顟B(tài)的概率基本持平。目前普遍執(zhí)行的鋰離子電池測試項(xiàng)目中，最具代表性的測試為過充、短路、針刺、擠壓[6、7]。綜合電池測試與近幾年來筆者撲救純電動汽車火災(zāi)事故的實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)，純電動汽車火災(zāi)起因主要有以下幾點(diǎn)：

（一）電池內(nèi)部短路。制造過程中電池電極表面有毛刺刺破隔膜，封裝中極片或極耳發(fā)生位移引起正、負(fù)集流體接觸引起正負(fù)極短路，使用中電池內(nèi)部黏結(jié)劑的晶化、樹枝狀結(jié)晶的形成及活性物質(zhì)剝落等均會造成電池內(nèi)部短路。

（二）過度充電。過充時(shí)，正極材料會出現(xiàn)脫鋰，從而具有強(qiáng)氧化能力，負(fù)極材料表面產(chǎn)生氧化分解放出大量的熱，導(dǎo)致內(nèi)部溫度和壓力急劇上升，同時(shí)電解液高度易燃，與鋰發(fā)生反應(yīng)劇烈燃燒，最終導(dǎo)致熱失控。

（三）碰撞擠壓穿透等外部因素。電動汽車的電池都是放在底盤內(nèi)部，電池組受到激烈撞擊或擠壓時(shí)，電池外殼很容易發(fā)生變形，出現(xiàn)內(nèi)凹，從而擠壓到電池隔膜，在電池組中起分隔正負(fù)極的隔膜由于厚度小，容易被直接刺穿，使電池內(nèi)部出現(xiàn)短路，并造成易燃的電解質(zhì)泄露。

四、純電動汽車的火災(zāi)撲救要點(diǎn)

撲救純電動汽車火災(zāi)，必須貫徹“救人第一、科學(xué)施救”的指導(dǎo)思想和“先控制后消滅”的戰(zhàn)術(shù)原則，根據(jù)現(xiàn)場情況，第一時(shí)間組織人員疏散，集中優(yōu)勢力量控制火勢發(fā)展，最大限度地減少火災(zāi)危害。

（一）快速組織火情偵察，及時(shí)警戒。在接警過程中一定要清楚起火汽車的品牌型號、動力電池種類和容量主開關(guān)的位置及狀態(tài)等。到達(dá)現(xiàn)場后，查明被困人員數(shù)量、位置，確定燃燒范圍、火勢蔓延方向，制定疏散營救路線及進(jìn)攻陣地，對火場形勢和行動風(fēng)險(xiǎn)評估，禁止無關(guān)人員和車輛進(jìn)入滅火救援的工作范圍，維持火場秩序。

（二）充分利用現(xiàn)場情況，科學(xué)處置。在現(xiàn)場滿足斷電條件下立即實(shí)施斷電操作，無法斷電的情況下，迅速查找電池組位置固定車輛，用沖擊鉆或切割機(jī)、液壓剪將電池組外殼打孔多處，在噴霧水掩護(hù)的前提下，將水沿孔洞注入，將電池浸泡冷卻滅火（見圖4）。

（三）落實(shí)個(gè)人防護(hù)要求，監(jiān)測火情。純電動汽車火災(zāi)存在中毒和觸電危險(xiǎn)，因此在火災(zāi)撲救過程中必須落實(shí)好個(gè)人防護(hù)要求，佩戴空氣呼吸器，噴霧水保護(hù)，同時(shí)在鉆孔洞作業(yè)時(shí)穿戴電絕緣服、絕緣靴、絕緣手套等防護(hù)裝備，攜帶漏電探測儀絕緣手套，防止鉆孔過深導(dǎo)致電池電弧放電引發(fā)觸電事故。明火熄滅后，應(yīng)繼續(xù)利用水槍對火場進(jìn)行持續(xù)冷卻，并使用測溫儀進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，檢查鋰電池和存儲環(huán)境的安全情況，防止復(fù)燃或爆炸。

純電動汽車的滅火救援存在著火點(diǎn)難尋、火勢蔓延快、對個(gè)人防護(hù)要求高等難點(diǎn)，一旦發(fā)生火災(zāi)極易造成人員和財(cái)產(chǎn)的傷亡損失。為了保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全，需要不斷學(xué)習(xí)掌握純電動汽車的燃燒規(guī)律，強(qiáng)化模擬實(shí)戰(zhàn)演練，增強(qiáng)戰(zhàn)術(shù)制定，以及進(jìn)攻線路選擇的合理性，切實(shí)提高滅火救援工作效率。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國國務(wù)院辦公廳.新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021—2035年）[Z].2020-10-20.http：//www.gov.cn/zhengce/content/2020-11/02/content_5556716.htm.

[2]平平.鋰離子電池?zé)崾Э嘏c火災(zāi)危險(xiǎn)性分析及高安全性電池體系研究[D].北京：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)，2014.

[3]Doughty D H.Battery Safety and Abuse Tolerance[M].Wiley-VCH Verlag GmbH&Co.KGaA，2011.

[4]Can-Yong Jhu，Yih-Wen Wang，Chi-Min Shu，Jian-Chuang Chang，Hung-Chun Wu.Thermal explosion hazards on 18650 lithium ion batteries with a VSP2 adiabatic calorimeter[J].Elsevier，2011，192（01）：99-107.

[5]清華大學(xué)電池安全實(shí)驗(yàn)室.2019年動力電池安全性研究報(bào)告[R].2019-08-18.

[6]吳凱，張耀，曾毓群，等.鋰離子電池安全性能研究[J].化學(xué)進(jìn)展，2011，23（Z1）：401-409.

[7]李會峰，龐靜，盧世剛.鋰離子電池濫用條件下的安全性研究[J].電源技術(shù)，2013，37（12）：2235-2238.

作者簡介：

吳利鋒（1984.10—），男，漢族，湖北黃岡人，碩士研究生，初級專業(yè)技術(shù)職務(wù)，研究方向：滅火救援.