李柏成

摘要：新能源汽車在日常行駛、充電過程中極易出現(xiàn)熱失控現(xiàn)象，并引發(fā)爆炸、燃燒、觸電等突發(fā)事件，極大地增加了一線消防救援人員實(shí)戰(zhàn)處置難度。因此，結(jié)合新能源汽車的類型、基本結(jié)構(gòu)，對新能源汽車火災(zāi)實(shí)戰(zhàn)處置過程中的主要危險(xiǎn)特性、基本技戰(zhàn)術(shù)措施以及事故處置過程中現(xiàn)場各級消防指戰(zhàn)員的個(gè)人安全防護(hù)措施進(jìn)行了逐一闡述，為隊(duì)伍各級深入推進(jìn)全員崗位大練兵，著力祛除滅火救援行動(dòng)中的固態(tài)頑疾，有力應(yīng)對災(zāi)多災(zāi)重災(zāi)頻局面，精心錘煉“全災(zāi)種、大應(yīng)急”實(shí)戰(zhàn)能力提供參考。

關(guān)鍵詞：新能源汽車；鋰電池；穿刺水槍；冷卻

中圖分類號：X928.7? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ?文章編號：2096-1227（2023）12-0059-03

近年來，我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展已經(jīng)逐漸呈現(xiàn)出從政策驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向市場拉動(dòng)的全新發(fā)展階段。在全球范圍“減碳”和汽車智能化發(fā)展的大背景下，新能源汽車，特別是電動(dòng)汽車，因能源利用效率高，運(yùn)行維護(hù)成本低；不會(huì)排放尾氣，有助于改善空氣質(zhì)量和緩解全球氣候變暖問題；運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的噪聲相對較小，有助于解決城市環(huán)境噪聲污染問題等優(yōu)點(diǎn)，受到了市場青睞。然而，隨著新能源汽車市場滲透率的不斷提高，由該類車輛引發(fā)的火災(zāi)事故概率也顯著增長。導(dǎo)致新能源汽車發(fā)生火災(zāi)事故的主要原因是電池?zé)崾Э亍ｋ姵責(zé)崾Э赝ǔＬ刂杠囕d動(dòng)力電池系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生大量的熱量無法擴(kuò)散，當(dāng)電池組內(nèi)部溫度達(dá)到臨界值，便會(huì)引發(fā)電池包的整體性燃燒或爆炸，進(jìn)而導(dǎo)致整車的起火、爆燃。除了電池本身極易產(chǎn)生故障，碰撞引發(fā)的電池故障也是新能源汽車火災(zāi)事故最主要的原因之一[1]。

1 新能源汽車的類型

新能源汽車的類型包括混合動(dòng)力電動(dòng)汽車（HEV）、純電動(dòng)汽車（EV/BEV，包括太陽能汽車）、燃料電池電動(dòng)汽車（FCEV）、其他新能源（如超級電容器、飛輪等高效儲(chǔ)能器）汽車等相關(guān)種類。其中，混合動(dòng)力電動(dòng)汽車通常特指同時(shí)具備內(nèi)燃機(jī)和電動(dòng)機(jī)兩種動(dòng)力系統(tǒng)的汽車；純電動(dòng)汽車特指使用電池作為唯一或主要驅(qū)動(dòng)力的汽車；燃料電池電動(dòng)汽車特指使用燃料電池作為唯一或主要驅(qū)動(dòng)力的汽車；其他種類的新能源汽車特指除上述三種之外的新能源汽車，如以超級電容器、飛輪等高效儲(chǔ)能器為主要驅(qū)動(dòng)力的汽車。

2 新能源汽車的基本結(jié)構(gòu)

新能源汽車的基本結(jié)構(gòu)包括電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、電源系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)。其中，電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括電子控制器、功率轉(zhuǎn)換器、電動(dòng)機(jī)、機(jī)械傳動(dòng)裝置和車輪。電池是新能源汽車的核心部件，它通過將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)車輛前進(jìn)。電子控制系統(tǒng)則對電機(jī)和電池進(jìn)行管理和控制[2]。

以純電動(dòng)汽車為例，純電動(dòng)汽車的結(jié)構(gòu)主要由電力驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)、汽車底盤、車身以及各種輔助裝置組成。其中，電力驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)包括電子控制器、功率轉(zhuǎn)換器、電動(dòng)機(jī)、機(jī)械傳動(dòng)裝置和車輪。汽車底盤是純電動(dòng)汽車的基礎(chǔ)，它是支撐整個(gè)車輛的重要部分，包括懸掛系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等。車身則是純電動(dòng)汽車的外殼，它不僅起著保護(hù)內(nèi)部部件的作用，還決定了純電動(dòng)汽車的外觀和風(fēng)格。各種輔助裝置包括輔助動(dòng)力源、動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)、空調(diào)器、照明及除霜裝置、刮水器和收音機(jī)等。純電動(dòng)汽車的動(dòng)力電池一般被放置在車輛的底盤下方，這是最不影響車內(nèi)空間的形式。然而，純電動(dòng)汽車一旦發(fā)生火災(zāi)事故，由于動(dòng)力電池的位置較為隱蔽，滅火劑噴射過程中射流無法直擊火點(diǎn)，在一定程度上增加了一線消防救援人員的實(shí)戰(zhàn)處置難度。

3 新能源汽車火災(zāi)的主要危險(xiǎn)特性

以純電動(dòng)汽車為例，純電動(dòng)汽車的安全問題包括：自燃、動(dòng)力回收過度、電池包熱失控、電池包老化、電池包損壞等。其中，自燃是導(dǎo)致車輛起火的主要原因，還有可能引發(fā)爆炸。動(dòng)力回收是指電動(dòng)汽車在制動(dòng)時(shí)，將部分能量反饋到電池中，以延長行駛里程。但是，如果控制系統(tǒng)出現(xiàn)問題，動(dòng)力回收可能會(huì)過度，導(dǎo)致電池過充或過放，從而引發(fā)安全問題[3]。通過進(jìn)一步分析研究，發(fā)現(xiàn)新能源汽車火災(zāi)的主要危險(xiǎn)特性如下：

3.1? 燃燒迅速、猛烈、溫度高

新能源汽車電池?zé)崾Э睾?，電池在短時(shí)間內(nèi)就會(huì)出現(xiàn)火苗，并快速形成穩(wěn)定燃燒，隨即發(fā)展成猛烈燃燒狀態(tài)。燃燒速度快，無需外部火源，通常由冒煙到起火僅需短短幾秒。火苗為噴射狀，災(zāi)情嚴(yán)重時(shí)噴射距離可以超過5m。車輛外圍溫度快速升高，大部分區(qū)域超過800℃，后側(cè)輪胎、車窗玻璃快速爆裂，車內(nèi)部的溫度也快速上升且普遍超過800℃，最高溫度甚至超過1100℃。車內(nèi)人員逃生難度相比于普通的燃油車輛逃生難度明顯加大。

3.2? 對周邊區(qū)域影響較大

純電動(dòng)汽車發(fā)生熱失控引發(fā)的猛烈燃燒會(huì)嚴(yán)重威脅周邊可燃物質(zhì)。在上風(fēng)方向0.6m處，著火約150s后，相鄰車輛外圍溫度普遍達(dá)到200℃，隨后快速上升至800℃，短時(shí)間內(nèi)相鄰車輛即可被引燃。在下風(fēng)方向，起火車輛對周邊車輛的影響更為明顯。在泄壓口方向，火焰溫度普遍超過700℃，火苗噴射距離超過5m，在此范圍內(nèi)的可燃物基本會(huì)被引燃。

3.3? 毒性較大、易造成人員傷亡事故的發(fā)生

新能源汽車所用鋰離子電池在燃燒過程中會(huì)產(chǎn)生大量氟化物、烯烴、烷烴、醚等化合物，燃燒前和熄滅后尤為明顯，這些物質(zhì)均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，而且有明顯的腐蝕性，對人體的危害極大。鋰離子電池燃燒伴有大量的熱量和氣體產(chǎn)生，再加上鋰離子電池狹小密閉空間的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在安全閥失效的情況下，能量的擠壓足以引發(fā)爆炸。鋰電池?zé)崾Э禺a(chǎn)生的煙氣中含有大量有毒有害氣體，且煙氣溫度普遍較高，猛烈燃燒階段車廂內(nèi)部有毒氣體濃度普遍超過成人致死濃度數(shù)倍。在面積相對較大的如倉庫、隧道、地下車庫等有限空間，若鋰電池?cái)?shù)量較多、燃燒時(shí)間較長，較大空間內(nèi)有毒氣體的濃度也會(huì)導(dǎo)致人員傷亡事故的出現(xiàn)。因此，在處置鋰電池?zé)崾Э鼗馂?zāi)事故時(shí)，參戰(zhàn)指戰(zhàn)員必須預(yù)先做好個(gè)人安全防護(hù)，在救援過程中堅(jiān)決杜絕不佩戴空氣呼吸器的行為。同時(shí)，在排煙作業(yè)過程中需要及時(shí)疏散事故周邊圍觀群眾，必要時(shí)可以攜帶一次性防毒面具并提供給被困群眾使用，最大限度防止人員傷亡事故的發(fā)生[4]。

3.4? 易發(fā)生二次災(zāi)害，連鎖爆炸危險(xiǎn)性高

新能源汽車發(fā)生事故時(shí)，電池著火或爆炸的可能性是存在的。特別是當(dāng)純電動(dòng)汽車由于熱失控發(fā)生火災(zāi)后，極易引發(fā)爆炸事故，且事故處置結(jié)束后如果不能對車體進(jìn)行充分冷卻，極易導(dǎo)致復(fù)燃、復(fù)爆等二次災(zāi)害的出現(xiàn)[5]。新能源汽車發(fā)生爆炸燃燒的原因有很多，其中，電池內(nèi)部溫度持續(xù)升高造成的熱失控是一個(gè)關(guān)鍵因素，這種溫度上升可能是由于電池充電過度、低溫大倍率充電、高溫充電等電池系統(tǒng)的濫用引起的。同時(shí)，動(dòng)力電池系統(tǒng)本身的故障也是引發(fā)火災(zāi)的原因。這些故障可以分為電氣故障、BMS控制策略缺陷、電池包結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)或工藝缺陷以及機(jī)械沖擊四種情形。電氣故障可能導(dǎo)致低壓線束、高壓線束破皮短路，繼電器或電連接部件失效，從而引起過熱起火。而BMS控制策略的缺陷，如硬件故障或軟件缺陷，可能導(dǎo)致過充、高溫充電等問題。新能源汽車電池包的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)或工藝缺陷，如電池包達(dá)不到IP67防水等級，長期使用可能會(huì)導(dǎo)致進(jìn)水腐蝕電氣部件形成微短路并逐步擴(kuò)大。需要注意的是，新能源汽車發(fā)生事故時(shí)，電池著火或爆炸的可能性并不是絕對的。但如果新能源汽車在行駛過程中受到嚴(yán)重碰撞，可能會(huì)導(dǎo)致電池?fù)p壞并引發(fā)火災(zāi)。因此，在使用新能源汽車時(shí)，應(yīng)該注意安全駕駛，避免發(fā)生交通事故。

4 新能源汽車常用斷電措施

當(dāng)新能源汽車出現(xiàn)電池組熱失控或意外碰撞而存在潛在火災(zāi)可能時(shí)，為了保證車輛不因控制系統(tǒng)失控而造成車輛的移動(dòng)，就需要將動(dòng)力電池組同驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)斷電隔離。同時(shí)，斷電后可以避免因電池組的高壓漏電造成人員觸電的危險(xiǎn)。在新能源汽車事故處置中，為了保障現(xiàn)場消防救援人員的人身安全并有效避免事故的進(jìn)一步擴(kuò)大，需要采取合理的斷電措施對事故車輛實(shí)施斷電作業(yè)。

4.1? 切斷電源開關(guān)

在新能源汽車事故發(fā)生后，現(xiàn)場指揮員首先要切斷電源開關(guān)，以避免電池繼續(xù)輸出電能或產(chǎn)生電火花等危險(xiǎn)情況的出現(xiàn)。

4.2? 拆卸電池

如果事故造成新能源汽車起火或電池短路等情況的出現(xiàn)，為了避免火勢擴(kuò)大或電池?zé)崾Э匾l(fā)更嚴(yán)重的事故，現(xiàn)場參與處置人員應(yīng)盡快拆卸電池，徹底切斷電路。

4.3? 切斷高壓電纜

新能源汽車的高壓電纜是事故發(fā)生時(shí)最危險(xiǎn)的部分之一，一旦高壓電纜出現(xiàn)漏電或損壞，就會(huì)對現(xiàn)場參與事故救援工作的消防救援人員造成嚴(yán)重的安全威脅。因此，在事故處置過程中必須預(yù)先切斷車體內(nèi)部的高壓電纜。

4.4? 切斷輔助電源

除了主要電源開關(guān)，新能源汽車通常還設(shè)置有如DC/DC變換器、充電器等類型的輔助電源。在事故處置現(xiàn)場，現(xiàn)場參與事故救援工作的消防救援人員還需要將這些輔助電源全部切斷，以確保事故現(xiàn)場的絕對安全[5]。

需要特別注意的是，處置過程中需要預(yù)先設(shè)置導(dǎo)電引流裝置，高壓電源切斷10～15min后，待剩余電量釋放完畢，使用萬用表檢測電壓低于36V人體安全電壓方可實(shí)施車體破拆作業(yè)?？傊谛履茉雌囀鹿侍幹弥校瑪嚯姶胧┦种匾?，需要消防救援人員在保障自身安全的前提下，迅速、準(zhǔn)確地切斷電源，避免事故擴(kuò)大。

5 新能源汽車火災(zāi)實(shí)戰(zhàn)處置措施

在事故處置現(xiàn)場，現(xiàn)場參戰(zhàn)人員必須時(shí)刻使用紅外熱成像儀對事故車體實(shí)施動(dòng)態(tài)監(jiān)測，當(dāng)車體溫度突然升高時(shí)，應(yīng)當(dāng)?shù)谝粫r(shí)間組織快速撤離。如果為新能源汽車電池組事故時(shí)，現(xiàn)場參戰(zhàn)人員必須選擇合理的區(qū)域設(shè)置水槍陣地，一般過一段時(shí)間電池組會(huì)持續(xù)失控導(dǎo)致模塊起火，此時(shí)需要持續(xù)出水冷卻，直到電池包的溫度降低、散發(fā)煙氣量減少。新能源汽車發(fā)生熱失控引發(fā)的猛烈燃燒會(huì)嚴(yán)重威脅周邊可燃物質(zhì)，大部分區(qū)域溫度會(huì)超過800℃，后側(cè)輪胎、車窗玻璃快速爆裂，車內(nèi)部的溫度也快速上升且普遍超過800℃，最高溫度甚至超過1100℃，條件允許情況下，可以利用鐵鋌預(yù)先擊碎車窗。明火撲滅后，可以通過圍擋、筑堤，轉(zhuǎn)移到水渠、池塘等方法，來淹沒起火動(dòng)力電池，實(shí)現(xiàn)快速冷卻。采取淹沒式冷卻法處置鋰電池火災(zāi)是最有效的處置方法，既高效又能有效節(jié)約滅火劑。條件允許時(shí)，可以利用大型機(jī)械設(shè)備，依靠沙袋、鋁合金板圍堰實(shí)施冷卻作業(yè)。由于泡沫密度低、黏度大，相比于水不易流失，冷卻時(shí)間相對較長，所以，撲滅明火可以優(yōu)先考慮壓縮空氣泡沫，當(dāng)圍堰效果不佳時(shí)，可以利用壓縮空氣泡沫射流代替水對圍堰內(nèi)進(jìn)行填充。普通家用轎車火災(zāi)事故處置過程中可以使用擋板和高倍數(shù)泡沫配合，對事故車輛底盤以下部位進(jìn)行覆蓋，避免有毒煙氣析出和電解液噴濺。

6 新能源汽車火災(zāi)處置過程中的注意事項(xiàng)

新能源汽車的鋰電池在猛烈震動(dòng)過程中容易發(fā)生爆炸事故，因此，實(shí)戰(zhàn)處置過程中，各級消防指戰(zhàn)員嚴(yán)禁使用液壓、切割等破拆工具對電池組、保護(hù)罩、高壓線纜及車輛結(jié)構(gòu)實(shí)施拆卸、剪切、破拆、擴(kuò)張、穿刺作業(yè)。鋰電池?zé)崾Э禺a(chǎn)生的高溫?zé)煔饩哂泻軓?qiáng)的遮光性，會(huì)給救援工作的開展帶來極大阻礙。因此，在有限空間內(nèi)部實(shí)施現(xiàn)場處置的過程中通常需要頻繁更換空氣呼吸器，救援初期階段，現(xiàn)場指揮員必須第一時(shí)間調(diào)集裝備保障車，以滿足現(xiàn)場救援需要。在普通建筑火災(zāi)處置過程中，白色煙氣是火災(zāi)基本得到控制的標(biāo)志，而新能源汽車火災(zāi)處置過程中卻是熱失控的征兆。純電動(dòng)汽車車體內(nèi)部沒有發(fā)動(dòng)機(jī)，但是實(shí)戰(zhàn)處置過程中不要以為沒有轟鳴聲就沒有危險(xiǎn)。車輛貼有高壓警示標(biāo)簽的部位和橙色線束均為高壓器件，非專業(yè)人員切勿擅自觸碰任何高壓器件。如需對高壓器件進(jìn)行操作，必須由具備相應(yīng)資質(zhì)的工作人員完成，且操作過程中必須配備相應(yīng)的絕緣防護(hù)裝備，使用絕緣工具。從車下舉升時(shí)，切勿破壞電池包和高壓線路。

7 結(jié)語

新能源汽車由于電池倉獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及其所處的安裝部位，火災(zāi)事故發(fā)生后極大地增加了一線消防救援人員的實(shí)際滅火處置難度，滅火時(shí)間長、火場用水總量高、事故過程中易產(chǎn)生有毒煙霧污染環(huán)境，稍有不慎就會(huì)導(dǎo)致社會(huì)面輿情事故的出現(xiàn)。通過對新能源汽車火災(zāi)事故處置過程中的危險(xiǎn)特性進(jìn)行逐一分析，通過針對性的技戰(zhàn)術(shù)措施對各類可能發(fā)生的突發(fā)事件進(jìn)行有效處置，能夠切實(shí)提升消防救援隊(duì)伍針對新能源汽車火災(zāi)的實(shí)戰(zhàn)處置能力。

參考文獻(xiàn)：

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[3]張家瑜.提升新能源電動(dòng)汽車火災(zāi)救援能力的研究[J].消防界（電子版），2022，8（17）：74-76.

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Key points and related precautions for the actual disposal of new energy vehicle fires

Li Bocheng

（Huizhou Municipal Fire and Rescue Brigade， Guangdong Huizhou 516001）

AbstraCt： New energy vehicles are prone to thermal runaway during daily driving and charging， and cause explosions， burns， electric shocks and other emergencies， which greatly increases the difficulty of frontline fire rescue personnel in actual combat disposal. Therefore， combined with the type and basic structure of new energy vehicles， the main dangerous characteristics， basic technical and tactical measures， and personal safety protection measures for fire commanders and fighters at all levels in the field during the actual fire disposal process of new energy vehicles are expounded one by one. It strives to eliminate the stubborn diseases in fire fighting and rescue operations， effectively responds to the situation of multiple disasters and frequent disasters， and carefully refines the actual combat ability of "comprehensive disaster and coordinated emergency" to provide references.

Keywords： new energy vehicle; lithium battery; puncture water gun; cooling