摘要：隨著電力工業(yè)的強(qiáng)勁發(fā)展和對(duì)電動(dòng)汽車安全性的關(guān)注度提高，電動(dòng)汽車起火問題越來越被人們重視。從電動(dòng)汽車的發(fā)展過程來看，經(jīng)過多次更新?lián)Q代后，電池已經(jīng)按照國家提供的制造標(biāo)準(zhǔn)來嚴(yán)格執(zhí)行，并通過了一系列的測試，成為人們出行的重要代步工具。在這種背景下，主要研究了電動(dòng)汽車的火災(zāi)特征，并著重分析了電動(dòng)汽車著火時(shí)的救援技術(shù)。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車；自燃；特性；救援技術(shù)

中圖分類號(hào)：U469.7 收稿日期：2022-11-10

DOI：10.19999/j.cnki.1004-0226.2023.03.003

1 電動(dòng)汽車的結(jié)構(gòu)分析

電動(dòng)汽車的結(jié)構(gòu)如圖1 所示，主要由如下系統(tǒng)組成：電源系統(tǒng)、電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)等。

a. 電源系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括能源、電源管理和充電系統(tǒng)，主要功能是為發(fā)動(dòng)機(jī)提供驅(qū)動(dòng)力、監(jiān)控電源和充電控制。摩托車上安裝的電池必須配置成一系列的12 V或24 V 電力低電源供應(yīng)器。通用驅(qū)動(dòng)器需要高壓電源，根據(jù)使用電壓的動(dòng)力不同，輸出電壓也是不同的［1］。為了滿足這個(gè)要求，可以使用一般的12 V 或24 V 電池，并通過轉(zhuǎn)換，提供各種不同的電壓。

b. 發(fā)電機(jī)由電子驅(qū)動(dòng)器、能源轉(zhuǎn)換器、發(fā)動(dòng)機(jī)和輪子組成，它的功能是將能源轉(zhuǎn)換為電能并存儲(chǔ)在電池里。

c. 輔助動(dòng)力系統(tǒng)包括輔助動(dòng)力、駕駛系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、照明和燈具、臺(tái)架和無線電設(shè)備，用于改善控制和舒適性能。

2 鋰電池的主要結(jié)構(gòu)和火災(zāi)特征

2.1 鋰電池的主要結(jié)構(gòu)

鋰電池在市場上具有顯著的優(yōu)勢，鋰在低密度的電池中表現(xiàn)為低熱量，已經(jīng)成為目前電動(dòng)汽車的主要電池［2］。

電池在充電期間，受電場的影響，其正極材料LiCoO2 分子中的鋰元素被釋放并轉(zhuǎn)變?yōu)閹д姷匿囯x子（Li+），而鋰離子在電場的作用下從正極移動(dòng)到負(fù)極，并與從負(fù)極LiC6 中的碳原子（C）發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，然后從正極逸出，鋰離子最終進(jìn)入負(fù)極的石墨涂層結(jié)構(gòu)中。鋰離子從正極到負(fù)極越多，電池儲(chǔ)存的能量就越大。相反，在放電過程中，隨著內(nèi)部電場的變化，鋰離子（Li+）從負(fù)極分離出來，并沿著電場的方向到達(dá)正極，生成鋰鈷分子（LiCoO2）。鋰離子從負(fù)極移動(dòng)到正極越多，電池釋放的能量就越大。

2.2 鋰電池火災(zāi)特征

電池發(fā)生的燃燒或爆炸都是由熱失控引起的，主要有以下的特性：

a. 熱失控：鋰離子電池除正常充放電的電化學(xué)反應(yīng)外，存在的一些副反應(yīng)都會(huì)產(chǎn)生一些熱量。當(dāng)產(chǎn)熱速度高于電池的散熱速度時(shí)，電池溫度升高，就會(huì)產(chǎn)生更大量的熱和氣體產(chǎn)物，致使電池進(jìn)入無法控制的自加溫狀態(tài)，電解液逐漸分解，電池可能發(fā)生燃燒，甚至爆炸。

b. 電池越厚、容量越大，散熱越慢，產(chǎn)熱量越大，更容易發(fā)生安全事故。

c. 殼體被擠壓：首先出現(xiàn)熱失控的電池殼體膨脹，電解液噴出起火。相鄰的電池因受熱或擠壓也會(huì)出現(xiàn)相同情況，將出現(xiàn)熱失控的電池殼體擠壓，造成殼體體積縮小。

3 電動(dòng)汽車火災(zāi)特點(diǎn)

作為電動(dòng)汽車的重要儲(chǔ)能設(shè)備，電池很容易受到外界條件以及車況帶來的影響，若不能合理地處理會(huì)導(dǎo)致熱量失控，甚至可能發(fā)生爆炸或火災(zāi)等嚴(yán)重事故。因此，電池的著火特性決定了電動(dòng)汽車的著火特性，這是不同于傳統(tǒng)燃油車著火特性的關(guān)鍵［3-4］。

3.1 事故具有突發(fā)性，火勢蔓延迅速

新能源汽車在正常行駛、或充電、機(jī)械碰撞、高溫沖擊、涉水等相關(guān)情況下都會(huì)對(duì)電池造成不同程度的損傷，都有可能發(fā)生火災(zāi)。如2019 年8 月14 日，四川宜賓市江淮新能源汽車發(fā)生起火自燃事件，車輛在行駛過程中突然冒煙，瞬間爆燃，整車冒煙至起火僅數(shù)秒時(shí)間。

3.2 容易復(fù)燃、爆炸并存在觸電風(fēng)險(xiǎn)

鋰離子電池?zé)崾Э睾螅銜?huì)持續(xù)放熱及放出可燃?xì)怏w，此時(shí)很難完全滅火，即使明火被撲滅，內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)可能仍在繼續(xù)，所以鋰離子電池火災(zāi)反復(fù)復(fù)燃的現(xiàn)象很容易發(fā)生。新能源汽車本身帶有大容量電池，其常規(guī)電壓通常是遠(yuǎn)超人體安全電壓（36 V），在發(fā)生火災(zāi)時(shí)容易發(fā)生漏電以致產(chǎn)生電擊危險(xiǎn)。

3.3 有毒氣體、液體泄漏造成次生傷害

鋰離子電池在燃燒過程中本身也會(huì)產(chǎn)生大量氟化物、烷烴、烯烴、醚等化合物，燃燒前和熄滅后特別明顯，這些物質(zhì)都具有不同程度的毒性。鋰離子電池的電解液為有機(jī)易揮發(fā)性液體，有很大的腐蝕性。該物質(zhì)對(duì)人體的危害很大，如果通過吸入、食入、經(jīng)皮吸收等方式侵入人體，就會(huì)表現(xiàn)為中等強(qiáng)度毒性。鋰離子電池燃燒時(shí)常伴有大量的熱量和氣體，且鋰離子電池空間具有狹小緊密的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在安全閥失效的情況下，能量的擠壓是可以引發(fā)爆炸的［2］。

4 電動(dòng)汽車自燃火災(zāi)救援技術(shù)分析

4.1 電動(dòng)汽車火災(zāi)撲救技術(shù)分析

a. 科學(xué)的防火意識(shí)。電動(dòng)汽車發(fā)生火災(zāi)的時(shí)候，一定要根據(jù)自己的實(shí)際情況進(jìn)行防火。比如使用汽車內(nèi)備用的防火漆去進(jìn)行合理且安全的滅火，也可以撥打110 或者119 進(jìn)行及時(shí)的報(bào)警，以免火災(zāi)進(jìn)一步的擴(kuò)大范圍并影響他人的生命安全。當(dāng)電動(dòng)汽車發(fā)生火災(zāi)的時(shí)候，會(huì)產(chǎn)生大量的濃煙，這些濃煙會(huì)影響我們的正常呼吸，因此也要在保持呼吸順暢的情況下進(jìn)行滅火，切勿在車子太近的地方進(jìn)行滅火，以免汽車會(huì)產(chǎn)生爆炸等更加嚴(yán)重的危害。

b. 合理的防火技能。根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境、火災(zāi)的發(fā)生狀況和身體受影響的程度，確定是否要進(jìn)行救火。由于電池處于熱控制狀態(tài)下，汽車內(nèi)部可能會(huì)引起電池的熱傳導(dǎo)流失，導(dǎo)致溫度上升，大量的濃煙蔓延開來。原則上我們需要遠(yuǎn)離電動(dòng)汽車以免會(huì)產(chǎn)生爆炸等事故，但是如果電動(dòng)汽車沒有很明顯的火災(zāi)，我們應(yīng)該停車后利用車上的滅火器進(jìn)行緊急滅火，以免火災(zāi)擴(kuò)散，導(dǎo)致場面一發(fā)不可收拾。

c. 切斷電源。切斷電源是任何電子設(shè)備產(chǎn)生火災(zāi)都必須要進(jìn)行的一個(gè)重要步驟，比如家里日常使用的電飯鍋、電磁爐等，當(dāng)出現(xiàn)短路等問題導(dǎo)致火災(zāi)出現(xiàn)時(shí)，第一時(shí)間一定是先斷開電源。如果沒有斷開電源就進(jìn)行滅火，可能會(huì)進(jìn)一步導(dǎo)致電路設(shè)備產(chǎn)生損壞，會(huì)加劇電動(dòng)汽車的火災(zāi)形勢，這樣不僅沒有撲火，反而讓火勢更加蔓延，最終影響我們的生命安全。所以當(dāng)電動(dòng)汽車產(chǎn)生煙霧，有起火的趨勢時(shí)，第一時(shí)間必須是先關(guān)閉電源，把汽車?？吭诼愤?，然后下車，與汽車保持一定的安全距離，然后撥打救護(hù)電話。

4.2 電動(dòng)汽車火災(zāi)撲救戰(zhàn)術(shù)措施

a. 使用熱成像儀（TICs）。使用熱成像儀（TIC）可以定位電池盒內(nèi)的失控?zé)嵩次恢?。但是，由于鋰離子電池高壓電流是直流電，所以不應(yīng)使用熱棒工具來確定電動(dòng)車是否有電流。

b. 延長火災(zāi)撲滅時(shí)間。美國消防研究基金會(huì)項(xiàng)目的研究表明，當(dāng)電動(dòng)車及其鋰離子電池卷入火災(zāi)時(shí)，可能需要比預(yù)期更長的時(shí)間（有時(shí)長達(dá)數(shù)小時(shí)）來撲滅。

c. 車輛傾斜/升降。由于鋰離子電池安裝位置通常緊貼車輛底盤，狹窄空間的限制導(dǎo)致了很難進(jìn)行有效滅火，美國有消防隊(duì)伍采取了將電動(dòng)車抬起或傾斜的方式，以便冷卻水可以集中浸泡電池的熱失控區(qū)域。

d. 電池盒穿透。2021 年10 月，消防設(shè)備制造商羅森鮑爾公司推出了用于抑制鋰電池火災(zāi)的滅火系統(tǒng)。該系統(tǒng)用一個(gè)穿孔型噴嘴刺穿電池盒，水通過一個(gè)附加的軟管排出，并流入電池單元。該公司表示，這種工具可以直接冷卻電池模塊或模塊內(nèi)的電池，從而阻止熱失控。需要注意的是，美國電動(dòng)汽車制造商并不完全贊同電池盒穿透的滅火方式。

e. 大量水冷卻。消防研究基金會(huì)進(jìn)行的燃燒試驗(yàn)表明，除非可充電電池被充分冷卻，熱失控過程被停止，否則鋰離子電池極易發(fā)生復(fù)燃。在該小組進(jìn)行的六次全尺寸鋰離子電池火災(zāi)實(shí)驗(yàn)中，研究人員發(fā)現(xiàn)，需要超過2 600 加侖的水來撲滅一個(gè)大約600 磅的鋰離子電池火災(zāi)。同時(shí)電動(dòng)車制造商也建議，需要用大量的水（可能總計(jì)2 600 加侖或更多）來進(jìn)行電池降溫。

f. 浸泡。在歐洲的幾起電動(dòng)車火災(zāi)事件中，面對(duì)早期混合動(dòng)力車和電動(dòng)車的高壓鋰離子電池發(fā)生的燃燒，消防隊(duì)采用了“浸泡”策略，這種滅火方式也需使用大量的水。一旦最初的火災(zāi)或火焰被撲滅，在熱失控的情況下，該車輛將被在水箱中浸泡24 h。盡管荷蘭和比利時(shí)采用這種“浸泡”的滅火方式，但美國沒有一個(gè)消防部門實(shí)施這種技術(shù)，也沒有一個(gè)電動(dòng)汽車制造商或政府當(dāng)局支持將車輛浸入水中。

5 結(jié)語

滅火以及防火的意識(shí)是每個(gè)電動(dòng)汽車駕駛員都必須必備的重要技能。隨著電動(dòng)汽車的不斷興起，我們?nèi)粘Ｉ钪须y免會(huì)遇到一些問題，這些也是電動(dòng)汽車發(fā)展尚未完全成熟情況下可能出現(xiàn)的情況，因此提前備好這些簡單且必備的防火、滅火的技能在關(guān)鍵時(shí)候能夠保住性命。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國現(xiàn)在一年的電動(dòng)汽車發(fā)生火災(zāi)的數(shù)量在6 000 例左右，伴隨著電動(dòng)汽車的進(jìn)一步普及，這個(gè)數(shù)據(jù)可能會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大，因此電動(dòng)汽車的必備防火意識(shí)、防火技術(shù)以及對(duì)自己電動(dòng)汽車的車況都是駕駛?cè)藛T必須掌握的。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，未來的電動(dòng)汽車會(huì)更加具備高安全性，也能通過防火系統(tǒng)的不斷提升與創(chuàng)新提高汽車的安全性能，為人們的安全出行保駕護(hù)航。

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作者簡介：

周權(quán)，男，1987 年生，指導(dǎo)員，研究方向?yàn)橄罍缁鹁仍?/p>