提升新能源电动汽车火灾救援能力的研究.docx

翩新!蹒电动汽车把礴援能力的研究摘要：在可持续发展的新形势下，我国新能源电动汽车产业得到了迅速发展,与此同时，新能源电动汽车在行驶过程中的安全问题也越来越突出，尤其是火灾事故发生的概率越来越大，这已经成为一个很严重的问题，不容忽视。文章在分析新能源电动汽车主要构造的基础上，对其起火原因、火灾特点进行研究，并对新能源电动汽车火灾的灭火战术进行探讨，希望能使救援人员进一步了解掌握新能源电动汽车火灾扑救的注意事项，从而提升救援人员在新能源电动汽车火灾扑救方面的能力。关键词：新能源汽车;火灾;救援随着科学技术的飞速发展和新能源技术应用范围的扩大，我国新能源汽车产业取得了快速发展，新能源汽车的种类和数量也不断增多。2020年新能源电动汽车保有量492万辆（其中,纯电动汽车400万辆）,近五年复合增长率约63.6%,新能源电动汽车为消费者带来高质量生活的同时，也带来了一些新的安全风险，其中新能源电动汽车火灾事故备受社会关注。2021年7月国家市场监督管理总局缺陷产品管理中心公布了上半年召回的汽车数据，据数据分析，2021年上半年我国共召回有缺陷的汽车430万辆，其中新能源缺陷汽车128万辆，占新能源汽车保有量的22.13%,这比前两年召回的新能源汽车多出数十倍。本次召回范围内的新能源车辆中，大部分车辆动力电池系统存在一定的安全风险，而动力电池在电失控中有最大的占比，这是新能源电动汽车着火的主要原因，尤其在夏季，新能源汽车着火的概率比传统汽车大很多。据不完全统计，2021年下半年，国内共发生新能源汽车火灾事故30余起，其中包括了静置自燃、充电自燃、行驶中自燃。为了成功处置新能源电动汽车火灾事故，笔者认为，要了解掌握新能源电动汽车的主要构造，分析起火原因和火灾特点，复盘研究新能源电动汽车火灾的灭火战术，才能根据现场实际情况制定科学合理的灭火方案。（一）新能源汽车主要结构新能源电动汽车内部结构主要由电力驱动系统、能源系统和辅助工作系统等组成，在实际运行过程中，需要将各种系统结合起来，以保证电动汽车的稳定运行。动力驱动系统分为驱动控制器、驱动电机、轮子和机械传动装置，其能将蓄电池中的电能转化为轮子的动能，还能将车辆减速、制动时轮子的动能转化为电能，进而回馈到动力电池中以实现车辆的制动能量回收1。汽车能源系统主要是控制充电机向电池充电，提供驱动电能，监测电源情况等，主要分为电池组、电池充电机和管理系统。辅助工作系统是提高电动汽车的操控性和舒适性，主要包括动力转向系统、导航系统、辅助动力源、照明设备、空调、汽车雨刮器、除霜装置和收音机等。（二）电动汽车与传统燃油汽车在结构上的区别动力系统和能量供应系统是电动汽车与燃油汽车在结构上的最大区别，电动汽车采用控制器、电动机、蓄电池及相关设备替代了燃油汽车的油箱和内燃机。我们都知道，电动汽车没有发动机，它是用电动机代替了燃油发动机，用控制器控制电机驱动车辆运行。所以电动汽车不需要传统燃油汽车上与燃油发动机相关的零部件，比如火花塞、变速器、燃油供给装置、油箱、进气管、排气管、三元催化转化器以及消声器等零件，甚至连燃油汽车车头上的进气格栅都不需要。而电动汽车上配置的电气零件主要有蓄电池、电动机、控制器等。通过对比发现，电动汽车与燃油汽车在外观上区别不大（除排气管外），但电动汽车内部构造相对简单，各种零部件也比燃油汽车少得多，并且电动汽车维护保养起来比较方便。（三）新能源电动汽车电池的主要结构目前市场上常见的新能源电池有磷酸铁锂电池、三元锂电池、钻酸锂电池和镒酸锂电池等，磷酸铁锂电池和三元锂电池市场占比最多。锂离子电池由外壳、正电极、负电极、电解液和隔膜5个部分组成。钻酸锂、锦酸锂、银钻镒酸锂可作为正电极材料;软碳、石墨、硬碳可以作为负电极材料;电解液是含有锂盐LiPF6>LiAsF6等锂化合物的有机液体;溶剂是一种合成的液体，里面含有二乙烯碳酸酯、二甲基碳酸酯、碳酸丙烯酯、甲乙基碳酸酯等化学成分;隔膜材料一般为PP或PE2o磷酸铁锂电池在市场占比多是因为它的热稳定性更好，所以消防人员应该多研究磷酸铁锂电池，以便能更好地进行援救。二、新能源电动汽车起火原因分析新能源电动汽车起火事故主要包括正常行驶中自燃、充电自燃、静置自燃、碰撞自燃以及水浸（极端环境）自燃3。电气故障和自燃是造成电动汽车火灾的主要原因，而过充、电池单体故障、电气线路短路是导致火灾的根本原因4。具体原因如下：第一，电路短路。汽车局部电阻过大产生大量热能，热能在达到一定温度时会使导线接点发热引起可燃材料起火。此外，当电池遇到外部强大的冲击力时，锂电池的结构会发生变化，正负极片在强大的撞击力下直接接触，也会导致电池短路，从而引起车辆起火。第二，电路漏电。电动汽车内附加的各种电子设备增加了车辆电路的负荷,有可能导致电路故障从而引起自燃。第三，电池质量问题。随着电池大规模使用和单位面积功率密度的增加，电池的数量和质量也在增加，发生火灾的可能性也会增加。第四，电池过热。锂电池在加热的情况下电解质会发生分解生成气体，导致电池鼓包，当电池外部的包装材料过压时，电池会爆炸引发火灾。此外，车内的高温部件也有可能引燃车内的可燃物5,从而导致电动汽车发生火灾。第五，电池过充。锂电池在充满电的情况下继续充电会使得正极材料中的锂元素缺失过度，导致正极材料的热稳定性失效，发生反应，同时锂电池中的电解液也会在正极材料表面发生氧化，产生气体和大量热，导致包裹电池的外部材料过压爆炸引发火灾。一般正规的电池生产厂家在电池中会添加一个过流保护线路，在电池达到满电状态时自动切断电流的回路，防止过充情况的发生。新能源电动汽车在长时间行驶或不规范充电、撞击等不同情况下都会造成电池损坏，增加了火灾的可能性。新能源汽车火灾主要有以下特点：第一，新能源电动汽车火灾突发性强，火势要延迅速，燃烧温度高，甚至可以达到IOo0。第二，新能源电动车的潜在火灾风险很大，如果出现火灾，燃烧过程中会排放有毒气体，也会存在爆炸的风险6。特别是锂离子电池起火时，会迅速产生大量的白烟以及有毒气体，给救援人员带来中毒的风险。当锂离子电池达到热放电状态时，分解出的可燃气体与周围的空气混合，会形成一种爆炸性的气体混合物，与锂电池燃烧时释放的热量相遇，在局部空间就会发生爆燃，这也增加了救援的危险性。第三,新能源电动汽车火灾对灭火技术要求很高。首先，锂离子电池在扑救过程中存在复燃风险，会增加灭火救援的难度。其次，锂离子电池热失控后，会持续放热并放出可燃气体，常规的灭火药剂灭火效果不够理想且难以直接作用在火灾点上，因此,会使救援时间延长。即使表面的明火被扑灭，因为锂离子电池内部的放热反应仍在继续，所以锂离子电池重复起火的可能性很大。四、新能源电动汽车火灾的灭火战术（一）接警调度如果电动车起火，赶到现场的民警和救援人员应向知情者了解起火电动车的品牌和型号。同时，救援人员要立即从新能源汽车数据库中查找该车的“救援指南”和维修手册、电池的容量和类型、电动车高压线的分布情况以及最高电压，或者与厂家或最近的经销商联系进一步详细了解车辆的相关情况。（二）警戒侦查、切断电源当新能源电动汽车发生火灾时，救援人员首先要疏散人员，迅速侦查火情，了解着火部位，确定车辆内被困人员，掌握车辆的电池容量和种类，同时指挥员应根据现场实际情况，科学合理地进行战斗部署。如果火灾处于初发阶段，且救援现场符合断电的条件，应果断切断电源，并且将车钥匙放在距离车辆10米外的信号屏蔽袋。（）科学安全处置1 .战术原则灭火作战的指导思想是“救人第一、科学施救工当有人员被困时，应优先考虑救人的措施。当现场有重大危险隐患时，首选能够降低消除重大隐患的技战术措施。具体措施应根据每个现场的不同情况，由指挥员在战术原则下，现场科学决策。2 .灭火剂的选择锂离子电池火灾具有突发性强、火势蔓延迅速、温度高等特点，因此很难有效、快速地进行灭火。国外的研究表明，大量的水可成功有效地扑灭锂离子电池火灾，尤其是在水中添加特定灭火药剂后，可以降低耗水量，缩短灭火时间，从而提高救火效率。国外的专家研究认为，阻止锂离子电池火灾蔓延的关键因素是灭火药剂降温能力的大小，经研究表明，抑制锂离子电池火灾效果最佳的是水基型灭火剂。中国科学技术大学通过研究发现七氟丙烷的灭火效果也很好。因此将灭火效果与降温效果都较好的灭火剂相结合，通过间歇喷射灭火剂的方式进行高效灭火降温，那么锂电池火灾将会得到很好的控制。（四）保持不间断供水灭锂电池火灾不是不用水，而是要用更多的水。通过分析各种新能源电动汽车火灾案例得知，救援中要中断锂电池的“热失控”，需要用水来降低燃烧车辆的温度，因此救援过程中用水量往往比一般燃油车辆火灾用水量更大，同时，对供水的保障要求更高。指挥员可根据现场水源分布情况，选择天然水源、市政消火栓或直接选择大功率水罐车供水。如果新能源电动汽车火灾发生在高速路、郊区等周边没有水源区域时，可以采取运水供水的方式，这也是建议出警时首次调派不少于两辆水罐隼的原因之一。此外，如果动力电池在火灾中发生损坏、扭曲、弯曲等情况，电池组一定会释放大量的有毒气体，这就需要现场救援人员用大量水来稀释释放的有毒气体。（五）加强冷却监控特斯拉是著名的电动车品牌，其应急手册指出，锂电池起火需要24小时才能完全熄灭，持续冒烟表明电池仍然在发热。锂离子电池极易复燃，因此监测应持续到电池停止冒烟后至少一个小时。现场的安全员一定要利用测温仪、热像仪等测温装备对电池温度进行不间断的监测，如果发现锂离子电池冒出大量的白烟,内部温度迅速上升，应立即通知救援人员停止消防作业，并且用大量的水迅速冷却电池。如果起火车里没有人，救援人员要拉开灭火距离，至少与起火车辆保持1015米的距离。五、结语近年来，随着新能源电动汽车种类和数量的逐渐攀升，新能源电动汽车火灾事故概率也日益提高。文章对新能源电动汽车的主要结构和锂电池的火灾特性进行了分析，建议发生火灾时要注意触电、爆炸和有毒气体，从而确保快速安全有效处置新能源汽车火灾。