安科瑞 劉邁

　　摘要：在當前能源危機和全球環(huán)境保護的背景下，發(fā)展以鋰電池為代表的新能源電動汽車（下文簡稱電動汽車）已成為主要政策。其中，我國宣布將在2035年停售燃油汽車，2050年停止使用燃油汽車。在大政策的背景下，鋰電池等一大批支撐新能源的技術迅速發(fā)展，我國電動汽車的擁有量也迅速攀升。但由于電動汽車電池自身具有較高的危險性，很容易發(fā)生火災事故。根據(jù)應急管理部統(tǒng)計結果顯示，2022年季度全國共發(fā)生新能源汽車火災事故640起，同比增長32%，且火災數(shù)量遠高于交通工具火災數(shù)量平均增幅。由于電動汽車火災事故屢發(fā)不止，不僅帶來了較大的經(jīng)濟財產損失，人民群眾的生命安全也受到了較大的威脅。因此，從提高電動汽車火災滅火救援效率角度出發(fā)，為了更好地對電動汽車火災事故進行救援，本文結合《中國消防年鑒》、事故報告等資料，從2011-2020年間選取了100起典型的電動汽車火災事故進行統(tǒng)計分析，從中找到事故發(fā)生的規(guī)律，進而結合消防工作實際提出應對電動汽車火災事故的策略。

　　關鍵詞：新能源；火災風險；安全對策分析

　　1新能源汽車的概念和火災風險

　　由于石油等資源的能源危機和傳統(tǒng)汽車工業(yè)帶來的環(huán)境污染問題，發(fā)展新能源汽車已成為全球主要經(jīng)濟體共識。當前我國得益于現(xiàn)代高科技進步和新能源戰(zhàn)略布局，新能源汽車產業(yè)得到發(fā)展，擁有廣闊的市場前景和發(fā)展?jié)摿Α?/p>

　　新能源汽車是指“采用新型動力系統(tǒng)，主要依靠新能源驅動的汽車，包括插電式混合動力（含增程式）汽車、純電動汽車和燃料電池汽車等"。一般來說，新能源汽車分為純電動汽車、混合動力電動汽車、燃氣汽車、燃燒電池電動汽車和生物燃燒汽車等類型。通過查詢中國汽車協(xié)會相關統(tǒng)計數(shù)據(jù)，我國在2016—2018年間的新能源汽車銷量分別占全球汽車銷量的65.47%,49.03%,62.23%。2018年，我國新能源汽車的銷售量達到了125.6萬輛，既是全球的新能源汽車消費國，又是全球的新能源汽車制造國。伴隨著我國新能源汽車行業(yè)的迅猛發(fā)展，汽車動力電池也得到了增長和應用。從當前我國新能源汽車市場來看，動力電池從制作原料不同主要分為7種：磷酸鐵鋰電池、錳酸鋰電池、鈦酸鋰電池、三元材料電池、多元復合電池、鎳氫電池、電容器。

　　通過《新能源汽車藍皮書：中國新能源汽車產業(yè)發(fā)展報告（2017）》中發(fā)布的相關數(shù)據(jù)整理而成的2017年我國動力電池總配套量表（見表1）可看出，鋰電池的應用領域廣，總配套量占據(jù)了市場動力電池總配套量的80%以上，是主要的新能源汽車動力電池。

　　表1 2017年我國動力電池總配套量

　　新能源汽車的普及給人們帶來*大的便利，但伴隨而來的動力電池（以鋰電池為主）引發(fā)的火災已成為產業(yè)關注的焦點和亟須正視的安全問題。在我國，根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，新能源汽車起火引發(fā)的事故在2017—2018年超過60起，2019年超過70起，2020—2022年更是呈猛烈上升趨勢。

　　2新能源汽車火災成因及隱患分析

　　由于近些年來頻發(fā)的以鋰電池為主要動力的新能源汽車安全和火災事故，危害了人們的生命財產安全，因此對新能源汽車及其動力鋰電池安全性問題的研究十分有必要。在進行新能源汽車火災風險隱患分析之前，對新能源汽車主體結構和鋰電池原理構造的了解和認識是重要前提和基礎。

　　新能源汽車主要指以鋰電池為動力源的純電動汽車，其主要由電源控制系統(tǒng)、電力驅動系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)組成，具體見圖1。

圖1新能源汽車的結構示意圖

　　鋰電池主要由正*、負*、隔膜和電解液（電解質和有機溶劑結合）組成，正負兩*浸潤在電解液中，Li+以電解質為介質從而在正負兩*之間運動，實現(xiàn)電池的充放電過程。并且，為了避免正負*通過電解液發(fā)生短路問題，生產時需要用隔膜將鋰電池的正負兩*進行分隔。具體來說，鋰電池的工作原理見圖2，在充放電過程中，Li+在兩個正負電*之間往返嵌入和脫嵌；充電時，Li+從正*脫嵌，并經(jīng)過非水電解質嵌入到負*中，而使負*處于富Li+狀態(tài)，放電時過程剛好相反。通過對鋰電池的原理和構造分析可以看出，鋰電池的高能量儲存與釋放都是在一個狹小的空間內完成。為了提高鋰電池的單位儲能效應，鋰電池研發(fā)和生產商們都會盡可能得壓縮鋰離子的傳送空間（即隔膜）。因此通常提高鋰離子電池效能的直接方法就是減少隔膜的厚度，從而使電池內Li+的狹小空間愈發(fā)狹小。但愈發(fā)薄的隔膜會增加正負兩*直接接觸從而造成短路的風險，從而更易造成短路引發(fā)火災甚至爆炸，這就是人們通常所說的“熱失控"。此外，鋰電池除正常充放電電化學反應之外，存在的一些副反應也會產熱。

圖2鋰離子電池工作原理示意圖

　　2.1汽車鋰電池火災危害性

　　雖然鋰電池具備一系列良好的使用性能和優(yōu)勢，并且在新能源汽車行業(yè)中得到了廣泛的應用，但同時也存在燃燒和爆炸的風險。由鋰電池引發(fā)的汽車火災表現(xiàn)出顯著的氣體火特征，主要為C類預混火。汽車鋰電池火災通常具有以下區(qū)別于一般火災的特點和危害。

　　1）燃燒速度快，鋰電池火災容易造成蔓延。

　　2）鋰電池燃燒爆炸會產生可燃有害氣體，毒性大。

　　3）燃燒爆炸產生的火焰噴射距離遠，常伴內溶物的飛出和濺射，加大了起火爆炸的危害度。

　　4）鋰電池的燃燒熱值大，滅火難，存在復燃風險。

　　5）汽車鋰電池起火，對周邊物體易造成較大的危害并存在爆炸風險。

　　2.2汽車鋰電池火災風險因素分析

　　新能源汽車上使用的鋰電池都是通過串并聯(lián)成組工作，如果單個電池組發(fā)生熱失控后，局部釋放產生的能量就會向周圍擴散傳播，*大可能引起周圍電池的熱失控，數(shù)千顆電芯間連鎖反應，容易造成電池組的起火爆炸，釋放出巨大的能量。因此在*端情況下，鋰電池的一個小故障就很有可能造成大災難。造成鋰電池熱失控的因素可分為內外部因素，內部因素主要有電池本身存在制造缺陷和工藝不足；外部因素主要有機械濫用、高溫熱沖擊、短路、過充電等。更詳細來說，造成新能源汽車鋰電池起火燃燒爆炸的原因可分為4種：電池過充電、外部短路、內部短路、機械碰撞。

　　總結來說，由鋰電池引發(fā)的汽車火災安全隱患問題主要原因就是鋰電池本身存在的產品質量問題和工藝缺陷。

　　3安全對策

　　面對著日益增長的新能源汽車火災事故，如何降低火災風險，提高新能源汽車安全使用率成為當下亟須解決的重要問題。而且，工業(yè)和信息化部、改革委員會、科學技術部、財政部聯(lián)合發(fā)布的《促進汽車動力電池產業(yè)發(fā)展行動方案》里也提出：“大幅提升產品安全和質量水平"的基本原則，“產品設計和系統(tǒng)集成滿足功能安全要求，實現(xiàn)全生命周期的安全生產和使用"的主要目標，“提升產品質量安全水平"的任務。因此，筆者立足國內新能源汽車火災隱患現(xiàn)狀并結合國外應對新能源汽車消防安全的措施，提出解決我國新能源汽車火災風險的安全對策。

　　3.1方面

　　1）管理部門，出臺更為科學嚴格的鋰電池生產規(guī)范和安全標準。設定新能源汽車安全生產的準入門檻，提高安全生產標準，強化對新能源汽車從生產到使用再到報廢的閉環(huán)式管理。盡快出臺新能源汽車更為細致的規(guī)范和法律條文，讓企業(yè)、消費者、執(zhí)法部門等做到有規(guī)可循、有法可依。

　　2）消防部門，制定科學有效的滅火方案。新能源汽車火災具有特殊危害性，有針對性地進行現(xiàn)場指揮和處理，科學開展滅火救援行動，并做好以下4個方面的工作：一是了解災情，規(guī)避風險；二是疏散人群，防止毒害；三是科學選擇滅火劑，防止復燃；四是做好善后工作，總結經(jīng)驗。

　　3.2企業(yè)方面

　　新能源汽車的安全問題，預防為先。提升新能源汽車的鋰電池產品質量安全，是預防新能源汽車火災的基石。

　　1）設計階段，優(yōu)化鋰電池設計，保障鋰電池產品質量。企業(yè)在設計階段應科學設計，在改善鋰電池材料和優(yōu)化內部性能的同時，將安全、可靠、穩(wěn)定的理念融入其中。

　　2）生產階段，嚴控鋰電池產品質量。企業(yè)是鋰電池和新能源汽車的一道“守護門"，不可盲目追求利潤而忽視產品質量安全。

　　3）銷售階段，可與地方經(jīng)銷商合作，做好對消費者關于新能源汽車安全使用的認知、宣傳和培訓。

　　4）售后階段，企業(yè)可與消費者、維護商家進行合作，定期為新能源汽車及其電池進行保養(yǎng)和維護，提醒消費者定期做安全檢查，保障新能源汽車安全使用。

　　3.3消費者方面

　　一是安全規(guī)范使用新能源汽車；二是注意車輛保養(yǎng)和日常維護；三是培養(yǎng)安全防范意識。

　　4強化滅火救援的對策

　　電動汽車火災事故歷年來屢見不鮮。上文總結了電動汽車火災事故發(fā)生的特點等，本章將結合上文和滅火戰(zhàn)斗原則等，就強化電動汽車滅火救援提出相應對策。

　　4.1提高電動汽車火災事故的滅火戰(zhàn)斗意識

　　出動力量的到達時間將很大影響滅火戰(zhàn)斗的效率。從前文可以看出，每日的凌晨00:00到00:06之間是電動汽車火災的高發(fā)時間段。而此時段也是消防救援人員普遍休息的時間段。對于消防站出警，都應該形成一種強烈的意識，發(fā)生的居民火災是否是電動汽車火災事故，只有如此才能在到達現(xiàn)場之前迅速的轉換意識，提前布局，提高行動效率。落實到實際工作中，作者認為，一是應該在電動汽車火災多發(fā)季節(jié)的晚點名或晚上裝備檢查時，就電動汽車滅火戰(zhàn)斗事宜進行強調，提高大家的思想意識；二是就滅火裝備進行檢查，提習慣性動作，便于到達現(xiàn)場迅速展開。

　　4.2充分利用滅火器

　　較多電動汽車火災雖然煙氣量較大，但火勢可能不大。因此，快速、有效的方法還是利用干粉滅火器。消防車都配備了干粉滅火器。消防員到達現(xiàn)場后，應該首先攜帶干粉滅火器撲滅火源；如果火勢形成一定規(guī)模，應該鋪設水帶，使用多支水槍進行滅火。

　　4.3強化面對新形式火災的滅火戰(zhàn)斗教育培訓

　　教育培訓體現(xiàn)在，一是從上層建筑出發(fā)，組織專人多學習全國成功的滅火救援案例，找到成功的經(jīng)驗，針對一些不足，有針對性的進行訓練和演練，摸索出經(jīng)驗和成果后向全省或全市進行推廣；二是要走出去和請進來，所謂走出去是指，電動汽車日新月異，許多方面還是我們所不熟悉的，我們要善于走出去，到地方企業(yè)或生產基地去實地查看，觀摩他們的生產過程，結合我們的滅火戰(zhàn)斗實際經(jīng)歷形成自己的思考；所謂請進來是指，我們可以請企業(yè)的工程師來給我們授課，講解產品的火災危險性，火災性質，如何撲滅等知識。多交流多走動形成良好的狀態(tài)，既提高了企業(yè)的消防水平，也提高了我們的作戰(zhàn)行動效率，更保障了消防救援人員的安全。

　　4.4警惕發(fā)展成為成片電動汽車火災

　　目前，許多地方都設有電動汽車停車棚，實行電動汽車統(tǒng)一存放，*大的避免了人員傷亡案例的出現(xiàn)。然而，有些相關火災案例顯示單個電動汽車著火*易發(fā)展成為成片電動汽車火災，并且伴有爆燃危險。這種火災發(fā)展*快，當消防隊到達現(xiàn)場后火勢已經(jīng)發(fā)展成熟。因此，作者認為我們到達現(xiàn)場的首要任務應該是防止火焰蔓延。

　　5安科瑞電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)

　　（1）概述

　　Acre1-6000電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)，是根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范標準由安科瑞電氣股份有限公司研發(fā)的全數(shù)字化獨立運行的系統(tǒng)，已通過消防電子產品質量監(jiān)督檢驗*心的消防電子產品試驗認證，并且均通過嚴格的EMC電磁兼容試驗，保證了該系列產品在低壓配電系統(tǒng)中的安全正常運行，現(xiàn)均已批量生產并在全國得到廣泛的應用。該系統(tǒng)通過對剩余電流、過電流、過電壓、溫度和故障電弧等信號的采集與監(jiān)視，實現(xiàn)對電氣火災的早期預防和報警，當必要時還能聯(lián)動切除被檢測到剩余電流、溫度和故障電弧等超標的配電回路;并根據(jù)用戶的需求，還可以滿足與AcreIEMS企業(yè)微電網(wǎng)管理云平臺或火災自動報警系統(tǒng)等進行數(shù)據(jù)交換和共享。

　?。?）應用場合

　　適用于智能樓宇、高層公寓、賓館、飯店、商廈、工礦企業(yè)、消防單位以及石油化工、文教衛(wèi)生、金融、電信等領域。

　?。?）系統(tǒng)結構

（4）系統(tǒng)功能

　　監(jiān)控設備能接收多臺探測器的剩余電流、溫度信息，報警時發(fā)出聲、光報警信號，同時設備上紅色“報警"指示燈亮，顯示屏指示報警部位及報警類型，記錄報警時間，聲光報警一直保持，直至按設備的“復位"按鈕或觸摸屏的“復位"按鍵遠程對探測器實現(xiàn)復位。對于聲音報警信號也可以使用觸摸屏“消聲"按鍵手動消除。

　　當被監(jiān)測回路報警時，控制輸出繼電器閉合，用于控制被保護電路或其他設備，當報警消除后，控制輸出繼電器釋放。

　　通訊故障報警：當監(jiān)控設備與所接的任一臺探測器之間發(fā)生通訊故障或探測器本身發(fā)生故障時，監(jiān)控畫面中相應的探測器顯示故障提示，同時設備上的黃色“故障"指示燈亮，并發(fā)出故障報警聲音。電源故障報警：當主電源或備用電源發(fā)生故障時，監(jiān)控設備也發(fā)出聲光報警信號并顯示故障信息，可進入相應的界面查看詳細信息并可解除報警聲響。

　　當發(fā)生剩余電流、超溫報警或通訊、電源故障時，將報警部位、故障信息、報警時間等信息存儲在數(shù)據(jù)庫中，當報警解除、排除故障時，同樣予以記錄。歷史數(shù)據(jù)提供多種便捷、快速的查詢方法。

　　（5）配置方案

　　6總結

　　隨著我國對新能源汽車行業(yè)的戰(zhàn)略布局和人們日益增長的綠色出行需求，新能源汽車正朝著高質量和高產量的方向快速發(fā)展。新能源汽車的大規(guī)模普及對人們日常生活產生了巨大影響，伴隨而來的安全問題不容忽視。確保新能源汽車安全使用、防范新能源汽車火災風險將成為汽車行業(yè)和消防安全領域的一個重要話題和熱點?？茖W分析新能源汽車火災風險，加強新能源汽車火災安全對策分析，對促進新能源汽車高質量發(fā)展、保障人民生命和財產安全和構建新時代中國特色社會主義和諧社會有著重要意義。

　　參考文獻

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