安科瑞 劉邁

　　摘要：在當(dāng)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(shù)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(zāi)事故。根據(jù)應(yīng)急管理部統(tǒng)計結(jié)果顯示，2022年季度全國共發(fā)生新能源汽車火災(zāi)事故640起，同比增長32%，且火災(zāi)數(shù)量遠高于交通工具火災(zāi)數(shù)量平均增幅。由于電動汽車火災(zāi)事故屢發(fā)不止，不僅帶來了較大的經(jīng)濟財產(chǎn)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(zāi)滅火救援效率角度出發(fā)，為了更好地對電動汽車火災(zāi)事故進行救援，本文結(jié)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(zāi)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(jié)合消防工作實際提出應(yīng)對電動汽車火災(zāi)事故的策略。

　　關(guān)鍵詞：新能源；火災(zāi)風(fēng)險；安全對策分析

　　1新能源汽車的概念和火災(zāi)風(fēng)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(dāng)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(chǎn)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(qū)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(guān)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(yīng)用。從當(dāng)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(fù)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(chǎn)業(yè)發(fā)展報告（2017）》中發(fā)布的相關(guān)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(yīng)用領(lǐng)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(zāi)已成為產(chǎn)業(yè)關(guān)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(zāi)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(zāi)事故，危害了人們的生命財產(chǎn)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(zāi)風(fēng)險隱患分析之前，對新能源汽車主體結(jié)構(gòu)和鋰電池原理構(gòu)造的了解和認識是重要前提和基礎(chǔ)。

　　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(qū)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(jié)構(gòu)示意圖

　　鋰電池主要由正*、負*、隔膜和電解液（電解質(zhì)和有機溶劑結(jié)合）組成，正負兩*浸潤在電解液中，Li+以電解質(zhì)為介質(zhì)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(chǎn)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(zhì)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(gòu)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(nèi)完成。為了提高鋰電池的單位儲能效應(yīng)，鋰電池研發(fā)和生產(chǎn)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(nèi)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(fēng)險，從而更易造成短路引發(fā)火災(zāi)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(xué)反應(yīng)之外，存在的一些副反應(yīng)也會產(chǎn)熱。

圖2鋰離子電池工作原理示意圖

　　2.1汽車鋰電池火災(zāi)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(yīng)用，但同時也存在燃燒和爆炸的風(fēng)險。由鋰電池引發(fā)的汽車火災(zāi)表現(xiàn)出顯著的氣體火特征，主要為C類預(yù)混火。汽車鋰電池火災(zāi)通常具有以下區(qū)別于一般火災(zāi)的特點和危害。

　　1）燃燒速度快，鋰電池火災(zāi)容易造成蔓延。

　　2）鋰電池燃燒爆炸會產(chǎn)生可燃有害氣體，毒性大。

　　3）燃燒爆炸產(chǎn)生的火焰噴射距離遠，常伴內(nèi)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(fù)燃風(fēng)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(fēng)險。

　　2.2汽車鋰電池火災(zāi)風(fēng)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(chǎn)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(yīng)，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(zāi)難。造成鋰電池?zé)崾Э氐囊蛩乜煞譃閮?nèi)外部因素，內(nèi)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?zé)釠_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(nèi)部短路、機械碰撞。

　　總結(jié)來說，由鋰電池引發(fā)的汽車火災(zāi)安全隱患問題主要原因就是鋰電池本身存在的產(chǎn)品質(zhì)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(zāi)事故，如何降低火災(zāi)風(fēng)險，提高新能源汽車安全使用率成為當(dāng)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(xué)技術(shù)部、財政部聯(lián)合發(fā)布的《促進汽車動力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動方案》里也提出：“大幅提升產(chǎn)品安全和質(zhì)量水平"的基本原則，“產(chǎn)品設(shè)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(chǎn)和使用"的主要目標(biāo)，“提升產(chǎn)品質(zhì)量安全水平"的任務(wù)。因此，筆者立足國內(nèi)新能源汽車火災(zāi)隱患現(xiàn)狀并結(jié)合國外應(yīng)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(zāi)風(fēng)險的安全對策。

　　3.1方面

　　1）管理部門，出臺更為科學(xué)嚴格的鋰電池生產(chǎn)規(guī)范和安全標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)定新能源汽車安全生產(chǎn)的準(zhǔn)入門檻，提高安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，強化對新能源汽車從生產(chǎn)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(xué)有效的滅火方案。新能源汽車火災(zāi)具有特殊危害性，有針對性地進行現(xiàn)場指揮和處理，科學(xué)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(zāi)情，規(guī)避風(fēng)險；二是疏散人群，防止毒害；三是科學(xué)選擇滅火劑，防止復(fù)燃；四是做好善后工作，總結(jié)經(jīng)驗。

　　3.2企業(yè)方面

　　新能源汽車的安全問題，預(yù)防為先。提升新能源汽車的鋰電池產(chǎn)品質(zhì)量安全，是預(yù)防新能源汽車火災(zāi)的基石。

　　1）設(shè)計階段，優(yōu)化鋰電池設(shè)計，保障鋰電池產(chǎn)品質(zhì)量。企業(yè)在設(shè)計階段應(yīng)科學(xué)設(shè)計，在改善鋰電池材料和優(yōu)化內(nèi)部性能的同時，將安全、可靠、穩(wěn)定的理念融入其中。

　　2）生產(chǎn)階段，嚴控鋰電池產(chǎn)品質(zhì)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(chǎn)品質(zhì)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(guān)于新能源汽車安全使用的認知、宣傳和培訓(xùn)。

　　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(zāi)事故歷年來屢見不鮮。上文總結(jié)了電動汽車火災(zāi)事故發(fā)生的特點等，本章將結(jié)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(yīng)對策。

　　4.1提高電動汽車火災(zāi)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(zāi)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(yīng)該形成一種強烈的意識，發(fā)生的居民火災(zāi)是否是電動汽車火災(zāi)事故，只有如此才能在到達現(xiàn)場之前迅速的轉(zhuǎn)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(yīng)該在電動汽車火災(zāi)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(diào)，提高大家的思想意識；二是就滅火裝備進行檢查，提習(xí)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(zāi)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(yīng)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(yīng)該鋪設(shè)水帶，使用多支水槍進行滅火。

　　4.3強化面對新形式火災(zāi)的滅火戰(zhàn)斗教育培訓(xùn)

　　教育培訓(xùn)體現(xiàn)在，一是從上層建筑出發(fā)，組織專人多學(xué)習(xí)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(xùn)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(chǎn)基地去實地查看，觀摩他們的生產(chǎn)過程，結(jié)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(chǎn)品的火災(zāi)危險性，火災(zāi)性質(zhì)，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(zāi)

　　目前，許多地方都設(shè)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(guān)火災(zāi)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(zāi)，并且伴有爆燃危險。這種火災(zāi)發(fā)展*快，當(dāng)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(wù)應(yīng)該是防止火焰蔓延。

　　5安科瑞電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)

　　（1）概述

　　Acre1-6000電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，是根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)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(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗*心的消防電子產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)并在全國得到廣泛的應(yīng)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(zāi)的早期預(yù)防和報警，當(dāng)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(biāo)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(zāi)自動報警系統(tǒng)等進行數(shù)據(jù)交換和共享。

　?。?）應(yīng)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(lǐng)域。

　?。?）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

（4）系統(tǒng)功能

　　監(jiān)控設(shè)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(shè)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(shè)備的“復(fù)位"按鈕或觸摸屏的“復(fù)位"按鍵遠程對探測器實現(xiàn)復(fù)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(dāng)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(shè)備，當(dāng)報警消除后，控制輸出繼電器釋放。

　　通訊故障報警：當(dāng)監(jiān)控設(shè)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(yīng)的探測器顯示故障提示，同時設(shè)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(dāng)主電源或備用電源發(fā)生故障時，監(jiān)控設(shè)備也發(fā)出聲光報警信號并顯示故障信息，可進入相應(yīng)的界面查看詳細信息并可解除報警聲響。

　　當(dāng)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(dāng)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(jié)

　　隨著我國對新能源汽車行業(yè)的戰(zhàn)略布局和人們?nèi)找嬖鲩L的綠色出行需求，新能源汽車正朝著高質(zhì)量和高產(chǎn)量的方向快速發(fā)展。新能源汽車的大規(guī)模普及對人們?nèi)粘Ｉ町a(chǎn)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(zāi)風(fēng)險將成為汽車行業(yè)和消防安全領(lǐng)域的一個重要話題和熱點?？茖W(xué)分析新能源汽車火災(zāi)風(fēng)險，加強新能源汽車火災(zāi)安全對策分析，對促進新能源汽車高質(zhì)量發(fā)展、保障人民生命和財產(chǎn)安全和構(gòu)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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