安科瑞 陳聰

摘要：隨著(zhù)新能源汽車(chē)裝機的需求不斷旺盛，我國新能源汽車(chē)火災逐年增加。鑒于此，本文從磷酸鐵鋰和三元材料本質(zhì)安全、事故類(lèi)型及特點(diǎn)、災情特征及災情研判出發(fā)，分析新能源汽車(chē)(鋰電池)處置措施，提出了智慧消防解決新能源汽車(chē)安全的方法。

　　關(guān)鍵詞：新能源 汽車(chē) 火災措施

　　在碳達峰、碳中和的驅動(dòng)下，新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)迎來(lái)了新的發(fā)展機遇，目前我國已成為的新能源電動(dòng)汽車(chē)生產(chǎn)大國。對于新能源汽車(chē)行業(yè)，一方面要求動(dòng)力電池有更高比能量和更大充電倍率，導致安全隱患增加；另一方面，早期不成熟的新能源汽車(chē)運行時(shí)間長(cháng)，逐步進(jìn)入高危期，其安全問(wèn)題已經(jīng)成為懸在汽車(chē)行業(yè)、電池企業(yè)及消防部門(mén)頭上的一把刀。近期國內外發(fā)生的多起電動(dòng)汽車(chē)自燃、運行途中著(zhù)火事件，引起了社會(huì )和消防救援隊伍的持續關(guān)注，這對滅火救援和新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展又提出了新的挑戰。加強新能源汽車(chē)火災防控與滅火對策研究已刻不容緩。

1磷酸鐵鋰和三元材料本質(zhì)安全

　　以鋰電池為動(dòng)力源的電動(dòng)汽車(chē)占據市場(chǎng)的地位，目前市場(chǎng)上80%以上的電動(dòng)汽車(chē)采用鋰電池作為動(dòng)力源，而現階段常見(jiàn)的鋰電池為磷酸鐵鋰電池及三元鋰電池"。在電動(dòng)汽車(chē)應用領(lǐng)域，與三元體系鋰電池相比。首先，磷酸鐵鋰電池所儲存的電能較低，但是其熱穩定性較好；受磷酸鐵鋰材料低電子與離子電導率的影響，其電池低溫性能較差。在-20℃時(shí)，容量?jì)H為常溫的70%左右，而同體系的三元電池可達到70%以上。其次，滿(mǎn)電態(tài)的磷酸鐵鋰材料在700℃左右出現熱分解。而三元材料在200-300℃熱分解。所以磷酸鐵鋰相對安全"。除此之外，磷酸鐵鋰成本低于三元鋰電池。綜合兩種材料的特點(diǎn)，磷酸鐵鋰以成本相對低、循環(huán)壽命長(cháng)、本質(zhì)安全性能高等優(yōu)點(diǎn)在商用車(chē)和物流車(chē)占據地位。而三元鋰電池以低溫續航長(cháng)、能量密度高成為乘用車(chē)選。

　　對于磷酸鐵鋰電池而言，一般內部產(chǎn)生的溫度較低，小于逸出可燃氣體的點(diǎn)火能，需要有外部引火源才能著(zhù)火；對于三元鋰電池而言，一般內部溫度較高，大于逸出可燃氣體的點(diǎn)火能，鋰電池破口時(shí)，可直接引燃逸出的可燃氣體。

　　從風(fēng)險角度看，電動(dòng)汽車(chē)或混合動(dòng)力汽車(chē)與內燃機車(chē)的區別在于火源的位置和特征。不同的鋰電池電化學(xué)體系，熱失控時(shí)內部發(fā)生的副反應不同，產(chǎn)生的溫度和壓力也不同導致著(zhù)火形式不同。以三元鋰電池為載體的新能源汽車(chē)為主動(dòng)式著(zhù)火，其著(zhù)火過(guò)形成的火焰噴射距離較長(cháng)，易形成噴射火，約為3-5m。以磷酸鐵鋰電池為代表的被動(dòng)式預混氣體火形式，一般需要有外部引火源才能著(zhù)火，易形成射流火。因此，不論什么類(lèi)型的鋰電池，其蔓延速度都較快，這對初期火災處置帶來(lái)嚴峻的挑戰。

2事故類(lèi)型及特點(diǎn)

　　電動(dòng)汽車(chē)安全事故往往發(fā)生于多個(gè)場(chǎng)景其影響因素、機理比較復雜。目前電動(dòng)汽車(chē)著(zhù)火原因主要有電池問(wèn)題、碰撞、浸水、零部件故障、使用問(wèn)題及外界原因。電動(dòng)汽車(chē)著(zhù)火時(shí)車(chē)輛的狀態(tài)為充電后的靜置狀態(tài)、充電狀態(tài)及行駛狀態(tài)。由此可知：電池問(wèn)題是著(zhù)火事故的主要原因，充電過(guò)程、充滿(mǎn)電后的靜置狀態(tài)是著(zhù)火事故的主要構成部分。從滅火收援的角度看，主要可以分為電池本身、車(chē)輛事故、充換電設施及其他原因引發(fā)的安全事故。電動(dòng)汽車(chē)發(fā)生碰撞、翻車(chē)時(shí)，電池組可能受到擠壓、穿刺，從而引發(fā)火災危險。車(chē)輛出現涉水情況時(shí)，電動(dòng)汽車(chē)的電池可能會(huì )出現短路甚至引起爆炸。車(chē)輛在充電時(shí)，往往由過(guò)充、大電流等因素引發(fā)火災事故。針對相應事故類(lèi)型進(jìn)行有針對性處理，以便能夠達到快速處理事故，爭取救援時(shí)間。

3消防處置措施

　　3.1災情特征

　　電動(dòng)汽車(chē)起火的本質(zhì)來(lái)源于電池熱失控，若熱失控產(chǎn)生的熱量不能夠及時(shí)地排出，高溫會(huì )加速動(dòng)力電池老化從而引發(fā)起火災甚至爆炸P。該災情本質(zhì)造就的新能源汽車(chē)火災顯著(zhù)特點(diǎn)為自帶氧、自封閉、易復燃、危害大。

　　3.2災情研判

　　3.2.1辨識車(chē)輛

　　電動(dòng)汽車(chē)火災撲救難點(diǎn)在于電池容量位置。指揮員到達現場(chǎng)，首先通過(guò)尋找外部標志辨識車(chē)輛，如徽標(特斯拉行李箱右側“DUAL MOTOR”徽標)、**形狀的車(chē)門(mén)，也可通過(guò)其車(chē)輛識別號碼識別，確定車(chē)輛的制造廠(chǎng)商、型號和年份，以獲取更具體的車(chē)輛信息。一些混合動(dòng)力和電動(dòng)車(chē)型可能從外部標識無(wú)法識別，但車(chē)輛仍然會(huì )有高電壓警告標簽和其他二級指標，如在日系車(chē)Leaf上的“*排放”標識。通過(guò)車(chē)輛的辨識使得滅火救援人員能夠迅速了解該車(chē)的動(dòng)力電池種類(lèi)、容量以及高壓線(xiàn)路的布置等結構，為滅火救援的開(kāi)展奠定基礎。

　　3.2.2切斷電源

　　消防救援人員到達現場(chǎng)，拔下乘用車(chē)。面包車(chē)鑰匙后，車(chē)輛會(huì )自動(dòng)斷開(kāi)動(dòng)力電池。拔下物流車(chē)車(chē)頭后側的開(kāi)關(guān)，切斷電池供電。旋轉大巴車(chē)車(chē)體兩側的開(kāi)關(guān)，切斷電池供電。根據不同車(chē)輛的制動(dòng)裝置，確保車(chē)輛處于駐車(chē)狀態(tài)。純電動(dòng)汽車(chē)沒(méi)有發(fā)動(dòng)機，聽(tīng)不到聲音切不可認為車(chē)已熄火(Model3),如果在用檔位為前進(jìn)檔或倒檔，即使輕踩加速踏板

　　也可能導致車(chē)輛快速加速。所以指揮員要查清斷電情況并確保已啟動(dòng)駐車(chē)制動(dòng)器，按換檔桿端部的按鈕，以切換到駐車(chē)檔。

　　關(guān)閉點(diǎn)火鎖鑰匙，關(guān)閉電源開(kāi)關(guān)，確定電源開(kāi)關(guān)的開(kāi)、閉啟狀態(tài)，確認負極柱，拆下負極線(xiàn)斷開(kāi)低壓蓄電池，但要注意低壓蓄電池斷開(kāi)3分鐘后在操作其他程序。在條件允許的情況下，斷開(kāi)維修開(kāi)關(guān)及動(dòng)力電池正負極母線(xiàn)，同時(shí)要對動(dòng)力電池正負極母線(xiàn)插接件及線(xiàn)束端插接件用絕緣膠帶進(jìn)行絕緣密封，防止短路及進(jìn)入異物。

　　如果火勢處于初期階段，應立即采取斷電措施，并且還要將車(chē)鑰匙裝入信號屏蔽袋，將其放置距車(chē)輛10米以外的地方。如果是干燥的環(huán)境，發(fā)生緊急狀態(tài)需要切斷高壓，指揮員帶絕緣手套拔掉高壓盒上的MSD。如果是雨天或者車(chē)輛涉水，指揮員應及時(shí)疏散乘客，并聯(lián)系車(chē)輛銷(xiāo)售商等專(zhuān)業(yè)人員處理。

　　3.2.3辨識電池分布

　　不同品牌車(chē)型、不同電池配置的車(chē)輛，乘用車(chē)動(dòng)力電池一般安裝在車(chē)廂底盤(pán)下面和后排座椅下面。純電車(chē)底盤(pán)比較緊湊和空曠且電池比較大，所以基本安裝在汽車(chē)底盤(pán)。如北汽紳寶汽車(chē)的電池在整個(gè)底盤(pán)、特斯拉汽車(chē)的電池在底盤(pán)副駕駛側。而混合動(dòng)力的汽車(chē)電池比較小，一般布置在后備箱或者后排座椅下面。箱式電動(dòng)貨車(chē)(物流車(chē))的電池一般放置在車(chē)體兩側或車(chē)體后側。重卡汽車(chē)(物流車(chē))的電池一般位于在駕駛室后側。純電動(dòng)公交車(chē)的電池一般布置在車(chē)頂、底部、后部及尾部。

　　3.2.4辨識附件狀態(tài)

　　要確認車(chē)輛的12V直流電源是否處于禁用狀態(tài)。檢查安全氣囊或預緊裝置，由于安全氣囊可以在禁用后保持動(dòng)力長(cháng)達10秒，即使關(guān)閉高壓系統，安全氣囊仍可能仍然處于激活狀態(tài)。同時(shí)不要隨意破拆、切割汽車(chē)，稍有不慎會(huì )導致嚴重的電燒傷、電擊及觸電。

　　3.2.5辨識安全距離

　　高壓電池組著(zhù)火時(shí)，通常會(huì )伴有呼嘯、爆裂聲、電弧或者電火花，同時(shí)要特別注意隨著(zhù)電池溫度持續降低，氟化氫的濃度會(huì )持續增長(cháng)。2015年7月22日，廈門(mén)市鋰電池電動(dòng)汽車(chē)火災，電動(dòng)車(chē)內部出現大電流電弧將車(chē)體擊穿的痕跡。動(dòng)力電池熱失控后，車(chē)輛底盤(pán)位置的電池包首先有煙氣生成，煙氣濃度逐漸增大，顏色由白色變?yōu)楹谏覞舛容^高時(shí)開(kāi)始有火焰噴出，荷電狀態(tài)越高反應越猛烈，一般可達到2m以上的距離。安全員聽(tīng)到爆裂聲、嘶嘶聲及看到煙氣顏色變化能夠做到提前預警，發(fā)出警報后，確保與事故汽車(chē)保持至少15米的距離。

　　3.2處置對策

　　(1)對于車(chē)輛電池火災，應在上風(fēng)向部署力量，人員不得位于泄漏口等危險區域由于高壓電池處于保護殼中，滅火劑很難直接噴到電池上，因此消防指揮員可以使用特殊的千斤頂或者叉車(chē)將汽車(chē)從一側頂起，出一支直流水槍冷卻底盤(pán)，降低電池周?chē)臏囟?。從防火角度看，應在電池組處設置消防接入口，當災情處于中期火災時(shí)，可以接入消防車(chē)、消防栓，快速將消防水輸送到電池熱失控部位，防止火災蔓延和擴大，將損失減小。如2020年5月29日，河南鄭州消防員通過(guò)翻轉車(chē)體拆卸電池成功處置新能源汽車(chē)火災。2021年6月16日，云南昆明經(jīng)濟開(kāi)發(fā)區大隊消防員利用叉車(chē)頂起車(chē)輛冷卻電池表面防止新能源車(chē)起火。

　　(2)高精尖裝備聯(lián)合使用。指揮員可以利用新型消防滅火機器人出水壓制火勢，冷卻車(chē)輛，大型無(wú)人機連接30mm水帶噴射氣液兩相滅火劑(全氟己酮和水),快速控制災情發(fā)展，為撲救新能源汽車(chē)火災創(chuàng )造合適

的時(shí)機?！　?/span>

(3)對于充電站火災，將其視為帶電的電氣火災，若車(chē)輛已插入充電站，應在安全的情況下盡快拔下插頭，同時(shí)切斷充電站電源；若充電站內新能源客車(chē)電池組發(fā)生火災，指揮員的應放在四周充電或?？寇?chē)輛的安全。

　　(4)指揮員到達現場(chǎng)，如發(fā)現有刺激性味道，應佩戴帶全套個(gè)人防護裝備，打開(kāi)車(chē)窗和行李箱使車(chē)輛通風(fēng)，并使用水驅動(dòng)排煙機正壓排煙或將水槍調整成開(kāi)花狀態(tài)稀釋煙霧，以防止煙霧積聚。

　　(5)新能源汽車(chē)安全數據平臺與國家智慧消防數據平臺無(wú)縫連接，通過(guò)智慧消防對電動(dòng)汽車(chē)事故進(jìn)行全天候監測，提前預判并及時(shí)預警，為消防爭取到寶貴時(shí)間并提供數據支持。

(6)由于鋰電池具有復燃性，電池明火撲滅后，應繼續出水降溫，持續不間斷使用熱成像儀測、測溫儀監測電池周?chē)鷾囟?，待電池溫度降?60℃以下，確定無(wú)復燃風(fēng)險后方可收整器材歸隊。

4安科瑞汽車(chē)充電樁運營(yíng)管理平臺

充電運營(yíng)管理平臺是基于物聯(lián)網(wǎng)和大數據技術(shù)的充電設施管理系統，可以實(shí)現對充電樁的監控、調度和管理、提供充電樁的利用率和充電效率，提升用戶(hù)的充電體驗和服務(wù)質(zhì)量。用戶(hù)可以通過(guò)APP或小程序提前預約充電，避免在充電站排隊等待的情況，同時(shí)也能為充電站提供更準確的充電需求數據，方便后續的調度和管理。通過(guò)智能監控設備，對充電樁的功率、電壓、電流等參數進(jìn)行實(shí)時(shí)監控，及時(shí)發(fā)現和處理充電樁故障和異常情況對充電樁的功率進(jìn)行控制和管理，確保充電樁在合理的功率范圍內充電，避免對電網(wǎng)造成過(guò)大的負荷。

4.1功能介紹

4.1.1充電服務(wù)

充電設施搜索，充電設施查看，地圖尋址，在線(xiàn)自助支付充電，充電結算，導航等。

4.1.2首頁(yè)總覽

總覽當日、當月開(kāi)戶(hù)數、充值金額、充電金額、充電度數、充電次數、充電時(shí)長(cháng)，累計的開(kāi)戶(hù)數、充值金額、充電金額、充電度數、充電次數、充電時(shí)長(cháng)，以及相應的環(huán)比增長(cháng)和同比增長(cháng)以及樁、站分布地圖導航、本月充電統計。

4.1.3交易結算

充電價(jià)格策略管理，預收費管理，賬單管理，營(yíng)收和財務(wù)相關(guān)報表。

4.1.4故障管理

故障管理故障記錄查詢(xún)、故障處理、故障確認、故障分析等管理項，為用戶(hù)管理故障和查詢(xún)提供方便。

4.1.5統計分析

統計分析支持運營(yíng)趨勢分析、收益統計，方便用戶(hù)以曲線(xiàn)、能耗分析等分析工具，瀏覽樁的充電運營(yíng)態(tài)勢。

4.1.6運營(yíng)報告

按用戶(hù)周期分析汽車(chē)、電瓶車(chē)充電站、樁運行、交易、充值、充電及報警、故障情況，形成分析報告。

4.1.7APP、小程序移動(dòng)端支持

通過(guò)模糊搜索和地圖搜索的功能，可查詢(xún)可用的電樁和電站等詳細信息。掃碼充電，在線(xiàn)支付:掃描充電樁二維碼，完成支付，微信支付完成后，即可進(jìn)行充電。

4.1.8資源管理

充電站檔案管理，充電樁檔案管理，用戶(hù)檔案管理，充電樁運行監測，充電樁異常交易監測。

4.2產(chǎn)品選型

4.3 改造項目充電樁配置安裝推薦表

表3.1 改造項目充電樁配置安裝推薦表

5安科瑞智慧用電管理云平臺

安科瑞AcreICloud-6000安全用電管理云平臺是針對我國當前電氣火災事故頻發(fā)而研發(fā)的一套電氣火災預警和預防管理系統。該系統是基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、云計算技術(shù)，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)傳感終端，將辦公建筑、學(xué)校、醫院、工廠(chǎng)、體育場(chǎng)館、賓館、福利院等人員密集場(chǎng)所的電氣安全數據，實(shí)時(shí)傳輸至安全用電管理服務(wù)器，為用戶(hù)提供不間斷的數據跟蹤、統計分析和安全監管。平臺將發(fā)現的各種安全隱患信息及時(shí)告警提醒，并推送給相關(guān)人員，以便及早發(fā)現和消除隱患，真正做到防患于未然。

5.1功能介紹

5.1.1實(shí)時(shí)監測

可查看設備的狀態(tài)、實(shí)時(shí)數據、歷史數據，巡檢記錄和報警信息。

5.1.2報警推送

可提供短信、郵件、APP推送、語(yǔ)音外呼、語(yǔ)音播報、微信小程序推送、微信公眾號推送、釘釘推送通知等多種方式進(jìn)行異常通知。

5.1.3隱患管理

隱患查詢(xún)→隱患派發(fā)→隱患處理，通過(guò)隱患的完整流程，形成閉環(huán)，跟蹤每一個(gè)隱患的工單狀態(tài)。

5.1.4遠程控制

管理人員可以遠程設定探測器的各種參數值，或者對監控設備進(jìn)行分閘、合閘、復位、消音、自檢和遠程設置等操作，方便管理，同時(shí)提高工作效率。

5.1.5用戶(hù)報告

針對項目一個(gè)周期內的用電數據進(jìn)行匯總，生成安全用電分析報告。

5.2產(chǎn)品選型

5.3 現場(chǎng)圖片

安裝在汽車(chē)充電樁前端

電動(dòng)汽車(chē)充電樁集中安裝

6結語(yǔ)

　　消防救援隊伍應重視以鋰電池為載體的新能源汽車(chē)火災撲救規程，從實(shí)戰化視角出發(fā)，謀求新業(yè)態(tài)滅火理論及戰術(shù)戰法的創(chuàng )新，充分運用現代化精良裝備撲救新業(yè)態(tài)、非常規類(lèi)火災。如：消防坦克、無(wú)人機等裝備。從個(gè)人安全防護看，火災被撲救之后，氟化氫(HF)會(huì )保持很高的濃度，消防指戰員應特別注意，以防中毒。