安科瑞 陳聰

摘要：目前，新能源汽車(chē)因其環(huán)保等特性受到大眾的歡迎，銷(xiāo)量直線(xiàn)上升。雖然新能源汽車(chē)解決了尾氣排放問(wèn)題，但其自燃、爆炸等安全事故值得研究。因此，現就新能源汽車(chē)的主要構造、電力供應系統以及鋰電池結構特點(diǎn)、其引發(fā)的火災特性進(jìn)行分析，并提出相應的處置對策，以期為相關(guān)研究提供參考。

關(guān)鍵詞：新能源汽車(chē)；火災處置；電力供應系統；鋰電池

一、新能源汽車(chē)的主體構成分析

1新能源汽車(chē)的主體構成

新能源汽車(chē)推進(jìn)系統主要由三大部分構成：電力供應系統、電動(dòng)推進(jìn)系統、支持系統。

電力供應系統由電池、能源管理系統和充電裝置構成，其主要功能是向電機提供動(dòng)力，同時(shí)監控電池狀態(tài)和管理充電過(guò)程。在安裝至車(chē)輛之前，通過(guò)串聯(lián)或并聯(lián)的方法，將12V或24V電池組配置成低電壓供電系統?？紤]到新能源汽車(chē)需要較高的運行速度，這些車(chē)輛往往依賴(lài)于高電壓供電?？赏ㄟ^(guò)將多個(gè)12V或24V電池組通過(guò)特定方式連接，形成高壓電池組，通過(guò)DC/DC轉換器調整電壓以滿(mǎn)足電機需求。

電動(dòng)推進(jìn)系統由電控單元、功率轉換模塊、電動(dòng)機、傳動(dòng)系統和輪胎構成，主要功能是*效地將電池中的電能轉換成輪胎的旋轉動(dòng)力，在減速或制動(dòng)時(shí)將能量回收到電池中，以實(shí)現能源利用。

支持系統包括額外的動(dòng)力源、助力轉向、導航、人工智能等，旨在提高駕駛體驗與乘坐舒適性。

2新能源汽車(chē)電池主要結構

磷酸鐵鋰電池較好的熱穩定性成為各大廠(chǎng)商的優(yōu)先選擇對象。因此，它也成為消防救援隊伍的主要研究對象。

鋰離子蓄電池由正*、負*、隔膜、電解溶液構成。其中鋰離子蓄電池的正*材料主要由氧化鋰鈷、鎳酸鋰、錳酸鋰和磷酸鋰構成；鋰離子電池的負*材料通常采用鋰與碳之間形成的層狀化合物，即LixC6。作為電池隔離層的材料，主要是由聚丙烯和聚乙烯構成。電解質(zhì)部分則含有如六氟磷酸鋰和六氟合*酸鋰等有機溶劑，而電池內的有機溶液是通過(guò)將磷酸二甲酯、碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯和硝酸二乙酯等按照一定比例混合調配而得到的。

3鋰離子蓄電池的著(zhù)火特性

鋰電池儲存著(zhù)大量電能在體積中，安全問(wèn)題主要熱失控引起，有機小分子連鎖反應是引發(fā)熱失控的關(guān)鍵因素。在鋰離子電池的熱失控過(guò)程可分為三個(gè)主要階段：起始階段，電池內部溫度達到90～100℃時(shí)，會(huì )引發(fā)負*材料的熱分解，釋放出大量的熱量與氧氣。積能階段，在鋰離子電池內部溫度達到250～350℃時(shí)，鋰離子與電解質(zhì)中的有機溶劑（如碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯等）開(kāi)始發(fā)生化學(xué)反應，生成如甲烷、乙烷等易燃碳氫化合物氣體，引起電池體積*大。氧化爆炸階段，在電池充電過(guò)程中，正*材料與電解質(zhì)之間可能會(huì )發(fā)生激烈的氧化反應，釋放出大量高溫和有害氣體，這種情況下電池有可能自行點(diǎn)火或者發(fā)生爆炸。

二、新能源汽車(chē)的火災風(fēng)險性及救援難點(diǎn)

作為能量?jì)Υ嫜b置，電池易受外部環(huán)境或內部質(zhì)量問(wèn)題的影響，導致熱失控現象發(fā)生，從而引發(fā)火災或爆炸等嚴重后果。新能源汽車(chē)中的電池安全問(wèn)題是其安全性關(guān)注的*心點(diǎn)。這些車(chē)輛在發(fā)生火災時(shí)的特性與傳統燃油汽車(chē)存在明顯的差異，主要體現在：

1火災突發(fā)性與燃燒速度

在使用過(guò)程中，過(guò)度充電、水分侵入、物理撞擊或高溫都可能對新能源汽車(chē)電池造成損害，提高火災風(fēng)險。上海消防研究所的一項實(shí)驗顯示，通過(guò)并聯(lián)電池芯并采用穿刺技術(shù)引起內部短路來(lái)模擬熱失效情形，結果表明動(dòng)力電池一旦發(fā)生熱失效便能迅速著(zhù)火。從著(zhù)火到達燃燒*峰的時(shí)間僅需6s，而要將火*全撲滅則需耗時(shí)達3min，此期間內部溫度可高達916℃。電池一旦發(fā)生熱失控，就會(huì )快速釋放出大量易燃的氣體或液體，導致火勢迅速蔓延，大大減少了報警、調度和救援操作的有效時(shí)間。

2火災車(chē)輛狀況復雜

在新能源汽車(chē)發(fā)生火災時(shí)，鋰離子電池燃燒會(huì )釋放大量的熱和氣體。若電池的安全閥功能失效，釋放的能量有可能觸發(fā)車(chē)輛爆炸。與傳統燃油車(chē)類(lèi)似，新能源車(chē)輛內部裝有大量裝飾材料和電子設備，它們在燃燒時(shí)會(huì )產(chǎn)生諸多有害氣體。電池燃燒還會(huì )產(chǎn)生大量有毒物質(zhì)，如氟化物、烯烴、烷烴、醚等。鋰離子電池中的電解液是易揮發(fā)且具有強腐蝕性的有機液體，它能通過(guò)呼吸、皮膚吸收等途徑進(jìn)入人體，易引起現場(chǎng)救援人員和被困者中毒或窒息。此外，新能源汽車(chē)采用的高電壓大容量電池基礎電壓可達380V，不當處理會(huì )導致觸電事故發(fā)生。

3起火車(chē)輛復燃概率高

新能源汽車(chē)蓄電池被金屬殼保護，直接用水槍滅火比較困難，難以迅速且*底地撲滅火勢。即使表面的火焰被熄滅，內部的熱反應仍在進(jìn)行，很容易導致電池再次著(zhù)火。

4起火車(chē)輛撲救困難，專(zhuān)業(yè)技術(shù)要求高

鋰離子蓄電池內部成分在高溫下會(huì )產(chǎn)生氧化物，即使在氧氣不足的情況下仍能持續燃燒，且其內部的電芯外部由外殼材料包圍，滅火劑難以作用到電芯內部。目前，救援隊伍內部對于此類(lèi)汽車(chē)火災撲救多采用遠距離灑水、翻轉事故車(chē)輛、拆卸撬開(kāi)電池包、長(cháng)時(shí)間不間斷注水等滅火方式。相對于傳統汽車(chē)滅火，此類(lèi)汽車(chē)火災存在滅火效不佳、安全隱患更大、滅火時(shí)間更長(cháng)等問(wèn)題。

三、新能源汽車(chē)火災常見(jiàn)撲救技戰術(shù)

在接到新能源汽車(chē)火災報警時(shí)，事先的準備至關(guān)重要，包括進(jìn)行詳盡的詢(xún)問(wèn)、給出具體指導和確保正確的引導。當指揮*心接收到關(guān)于新能源汽車(chē)的火警信息時(shí)，應立即獲取車(chē)輛的品牌和型號信息，并利用新能源汽車(chē)的數據資源，如服務(wù)手冊、救援指南等，查找必要的信息。這樣可以快速了解車(chē)輛的電池類(lèi)型、電池容量、*大工作電壓和高壓電路的布局。同時(shí)，聯(lián)系當地的車(chē)輛銷(xiāo)售商以獲得*新的車(chē)輛信息，并以此對趕往現場(chǎng)的救援隊伍進(jìn)行簡(jiǎn)要說(shuō)明，特別強調個(gè)人安全保護的重要性。再次與報警人員聯(lián)系，給出明確的指導建議。例如，如果電池組已經(jīng)起火，通常的滅火器可能無(wú)法有效撲滅火勢，應告知報警人停止嘗試滅火并指導其向下風(fēng)方向疏散，以保證人員安全。

在到達火災現場(chǎng)后，緊急指揮人員*須立即了解關(guān)鍵情況，包括火源的具體位置、有無(wú)人員被困及其位置和受傷情況，要注意電池組單元損壞、起火、泄漏情況，還要留意車(chē)輛發(fā)動(dòng)機區域、前蓋、門(mén)、行李廂等是否有任何特殊標志，以準確判定車(chē)輛類(lèi)型?；诂F場(chǎng)獲得的具體信息，進(jìn)行科學(xué)且合理的應急部署與行動(dòng)計劃制定。

在遇到有人員被困情況下，優(yōu)先考慮人員安全與救助，盡力營(yíng)救車(chē)內被困者。若車(chē)門(mén)因故障無(wú)法開(kāi)啟，應采用多方位入手策略，如破碎車(chē)窗玻璃，并使用水槍產(chǎn)生水霧對抗火焰，以阻止火勢擴散，贏(yíng)得救援時(shí)間。同時(shí)可應用液壓擴張器、切割器、千斤頂、消防斧等救援工具，以破拆車(chē)頂或拆卸車(chē)門(mén)等手段進(jìn)行救援。在執行車(chē)體破拆作業(yè)時(shí)，使用霧化水流進(jìn)行噴灑，減少火花產(chǎn)生。

考慮到新能源汽車(chē)火災特殊風(fēng)險屬性，在當前消防技術(shù)條件下，優(yōu)先考慮的是人員救援，目標是確保人員安全、阻止火勢進(jìn)一步發(fā)展并盡可能減少損失?；诨馂陌l(fā)生的具體位置與現場(chǎng)主要任務(wù)，應有選擇性地決定采取何種滅火及救援策略，具體的方法如下：①降溫冷卻方法。在沒(méi)有起火的情況下，可以采用傳統車(chē)輛火災處置的方式來(lái)?yè)錅缙?chē)的火災。當蓄電池著(zhù)火時(shí)，需采用出水降溫冷卻的方法。②覆蓋隔離法。當新能源汽車(chē)火災處于發(fā)展及*面燃燒階段時(shí)，在確保車(chē)內無(wú)人員被困的情況下，可利用超大型滅火毯對車(chē)輛進(jìn)行*全覆蓋，覆蓋前應將車(chē)輛內飾與外圍的明火打滅，利用窒息滅火原理，快速撲滅明火，此方法能有效控制消滅車(chē)輛可燃物明火，但對阻止蓄電池組的熱失控沒(méi)有任何作用。③圍擋浸泡法。當新能源汽車(chē)處于*全燃燒、電池包熱失控無(wú)法控制階段時(shí)。在無(wú)被困人員的前提下，救援人員需在水槍的掩護和滅火毯覆蓋法相配合的情況下，在現場(chǎng)組裝圍擋設備擋板，將著(zhù)火車(chē)輛*全包圍，然后對圍擋內部進(jìn)行灌水操作，冷卻車(chē)輛底盤(pán)及電池包，達到撲滅火勢目的。此方法能有效控制電池包熱失控，起到*面降溫效果，防止車(chē)輛復燃。④快速轉移法。當火災發(fā)生在如停車(chē)場(chǎng)、地下車(chē)庫等對周?chē)休^大影響且現場(chǎng)不可控時(shí)，救援人員需利用水槍從著(zhù)火車(chē)輛后方兩側抵近滅火，控制外圍火勢。然后利用滅火毯對事故車(chē)進(jìn)行覆蓋，控制火勢和煙氣擴散，同時(shí)保護救援人員免受毒煙、漏電、爆炸、噴射火傷害。在現場(chǎng)指揮員、安全員和專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員的監督下，采用邊揭毯、邊牽引、邊冷卻的方式，協(xié)力將著(zhù)火車(chē)輛牽引至空曠安全地帶進(jìn)行處置。也可借鑒森林草原火災處置措施中“防火隔離帶”思路，選用托底式搬運機器人和拖輪式搬運機器人對事故車(chē)輛的毗鄰車(chē)輛進(jìn)行快速轉移，對著(zhù)火車(chē)輛進(jìn)行孤立處置。

四、針對新能源車(chē)輛的消防處理流程與方法

1現場(chǎng)風(fēng)險評估

指揮員和安全員在做好個(gè)人防護的前提下，攜帶紅外熱成像儀，測溫儀、漏電探測器、絕緣斷線(xiàn)鉗、可燃氣體檢測器、有毒氣體檢測器、佩戴電絕緣手套等器材至著(zhù)火車(chē)輛附近，對汽車(chē)進(jìn)行危險評價(jià)，并切斷車(chē)輛電源。

2現場(chǎng)安全管控

指揮員要根據事故嚴重性來(lái)確定警戒區域、安全區。需負責組織救援人員疏散旁觀(guān)者，與交通管理部門(mén)合作，確保周邊交通的順暢，將事故現場(chǎng)分為多個(gè)專(zhuān)門(mén)區域，包括火災撲救區域、設備替換區、傷員轉移及待命區域。對于特別嚴重情況，還需要設立臨時(shí)指揮*心、人員集結點(diǎn)、物資補給區。

現場(chǎng)外圍安全員需協(xié)同公安、交通等部門(mén)，對事故警戒范圍進(jìn)行嚴格封控，在距離事故現場(chǎng)不小于50m處進(jìn)行警戒，高速公路距離則增加到150m，如遇到特殊天氣，可適當擴大警戒范圍，火場(chǎng)安全員需對進(jìn)入火災撲救區人員的安全防護情況進(jìn)行詳細檢查并做好登記，

每10min提醒內攻人員內攻時(shí)間和注意氣瓶余量。應當成立偵察小組，在現場(chǎng)持續使用可燃氣體探測器進(jìn)行監測，根據情況適時(shí)更改安全警戒線(xiàn)。指揮員需攜帶溫度測量工具，實(shí)時(shí)監控事故車(chē)輛的電池溫度，并據此調整警戒區域的范圍。

3安全防護

安全防護關(guān)系到消防人員的生命安全，也是消防安全工作順利完成的保障。消防指戰員需要根據現場(chǎng)實(shí)際狀況采取個(gè)人防護措施，包括穿戴完整滅火、救援防護服。接近著(zhù)火車(chē)輛的工作人員應立即裝備空氣呼吸器，并正確穿戴絕緣手套、絕緣靴等防護裝備。

4處置流程

在進(jìn)行破拆、撲滅火勢和救援工作，要遵循“救人*一，科學(xué)施救”的原則，如果條件許可，應盡快切斷車(chē)輛電源，并把車(chē)鑰匙放入信號屏蔽袋中或置于車(chē)輛10m外的位置。但是，還要針對不同的情況進(jìn)行處置，具體內容如下：

針對電池熱失控、車(chē)輛未出現明火的情況。在降溫冷卻組的掩護下，滅火組使用汽車(chē)底盤(pán)便攜式滅火裝具對車(chē)輛底盤(pán)處裸露燃燒的電池進(jìn)行射水冷卻。與此同時(shí)，其他人員預組裝圍擋，如果蓄電池的冷卻效果不佳，現場(chǎng)火勢有進(jìn)一步擴散的趨勢時(shí)，在水槍掩護下在事故車(chē)輛四周迅速搭建圍擋，采取射水注水或直接注水法，向圍擋內注水淹沒(méi)電池包，持續降溫冷卻至電池包溫度降至安全范圍。

針對車(chē)輛車(chē)廂內已起火、車(chē)輛進(jìn)入*面燃燒階段的情況。在射水降溫冷卻組水槍手的掩護下，滅火組需使用大號滅火毯，對事故車(chē)輛進(jìn)行*面覆蓋。在可靠近起火車(chē)輛情況下，射水降溫冷卻組配合破拆小組破拆車(chē)窗，插入水槍進(jìn)行注水滅火，達到撲滅車(chē)廂內明火、冷卻整車(chē)目的。滅火組其余人員預搭建圍擋，當電池冷卻效果不理想、火勢有進(jìn)一步擴大蔓延趨勢時(shí)，在水槍掩護下在事故車(chē)輛四周迅速搭建圍擋，采取射水注水或直接注水法，向圍擋內注水淹沒(méi)電池包，持續冷卻直至電池包溫度降至安全范圍。

注意，以上處置流程需車(chē)內無(wú)人員被困的情況下實(shí)施。

5注意事項

新能源汽車(chē)火災處置還有一些事項要注意，具體如下：

*一，嚴禁在情況不明、未做好個(gè)人防護的情況下，盲目翻轉車(chē)輛；嚴禁對帶有鮮艷橙色標記的高壓線(xiàn)路系統進(jìn)行剪、切和拆卸，以免導致高壓系統與外部絕緣發(fā)生故障，導致觸電事故發(fā)生。

*二，在處置過(guò)程中，*須嚴格佩戴個(gè)人安全防護措施，近距離操作人員*須做好防觸電保護及全包裹式防護，嚴防觸電、電池電解液噴濺、熱失控高溫可燃氣體噴射、爆炸等傷害。

*三，指揮員和安全員需持續監控著(zhù)火車(chē)輛的狀態(tài)，利用熱成像相機監測電池部位的溫度。如果發(fā)現電池溫度突然升高或有大量煙霧釋放，*須立即發(fā)出撤退信號，并指導人員撤到安全區。

五、安科瑞智慧消防云平臺

1平臺概述

安科瑞智慧消防云平臺依托物聯(lián)網(wǎng)、云計算、互聯(lián)網(wǎng)、大數據、AI等技術(shù)，對充電站配電系統的運行、電能消耗、電能質(zhì)量、充電安全和行為安全進(jìn)行實(shí)時(shí)監控和預警，為充電站的可靠、安全、經(jīng)濟運行提供保障，并及時(shí)切除安全隱患、避免電氣火災發(fā)生，從而保障人員的生命財產(chǎn)安全，打造“安全、*效、舒適、綠色”的“人—車(chē)—樁—電網(wǎng)—互聯(lián)網(wǎng)—多種增值業(yè)務(wù)”的智慧充電站，提升充電站的社會(huì )和經(jīng)濟價(jià)值。

2適用場(chǎng)合

可廣泛應用于醫院、學(xué)校、酒店、體育場(chǎng)等公共建筑；商業(yè)廣場(chǎng)、產(chǎn)業(yè)園等綜合園區；企業(yè)、住宅小區等場(chǎng)所。

3組網(wǎng)架構

平臺采用分層分布式結構，主要由終端感知設備、邊緣計算網(wǎng)關(guān)和能效管理平臺層三個(gè)部分組成，詳細拓撲結構如下：

4參考選型

5相關(guān)產(chǎn)品介紹

5.1 7KW交流充電樁AEV-AC007D

產(chǎn)品功能

（1）智能監測：充電樁智能控制器對充電樁具備測量、控制與保護的功能，如運行狀態(tài)監測、故障狀態(tài)監測、充電計量與計費以及充電過(guò)程的聯(lián)動(dòng)控制等。

（2）智能計量：輸出配置智能電能表，進(jìn)行充電計量，具備完善的通信功能，可將計量信息通過(guò)RS485分別上傳給充電樁智能控制器和網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)平臺。

（3）云平臺：具備連接云平臺的功能，可以實(shí)現實(shí)時(shí)監控，財務(wù)報表分析等等。

（4）保護功能：具備防雷保護、過(guò)載保護、短路保護，漏電保護和接地保護等功能。

（5）材質(zhì)可靠：保證長(cháng)期使用并抵御復雜天氣環(huán)境。

（6）適配車(chē)型：滿(mǎn)足國標充電接口，適配所有符合GB/T 20234.2-2015國標的電動(dòng)汽車(chē)，適應不同車(chē)型的不同功率。

（7）資產(chǎn)安全：產(chǎn)品全部由中國平安保險承保，充分保障設備、車(chē)輛、人員的安全。

5.2 直流充電樁系列

5.3電氣火災探測器ARCM300-Z

5.4限流式保護器ASCP200

產(chǎn)品功能：

（1）短路保護：保護器實(shí)時(shí)監測用電線(xiàn)路電流，當線(xiàn)路發(fā)生短路故障時(shí)，能在150微秒內實(shí)現快速限流保護，并發(fā)出聲光報警信號；

（2）過(guò)載保護：當線(xiàn)路電流過(guò)載且持續時(shí)間超過(guò)動(dòng)作時(shí)間（3~60秒可設）時(shí)，保護器啟動(dòng)限流保護，并發(fā)出聲光報警信號；

（3）表內超溫保護：當保護器內部器件工作溫度過(guò)高時(shí)，保護器實(shí)施超溫限流保護，并發(fā)出聲光報警信號；

（4）組網(wǎng)通訊：保護器具有1路RS485接口，可以將數據發(fā)送到后臺監控系統，實(shí)現遠程監控。

6平臺功能

6.1 登錄

6.2首頁(yè)

平臺首頁(yè)顯示充電站的位置及在線(xiàn)情況，統計充電站的充電數據

6.3實(shí)時(shí)監控

（1）充電站監控

可以按站點(diǎn)名稱(chēng)進(jìn)行篩選，顯示站點(diǎn)詳情、充電槍列表、統計訂單信息、故障記錄，點(diǎn)擊某個(gè)充電槍編號后在進(jìn)入充電槍監控頁(yè)面實(shí)時(shí)監測變壓器負荷（搭配ACM300T、ADW300），當負荷超過(guò)50%時(shí)，系統會(huì )限制新增開(kāi)始充電的充電樁的功率，降為50%，當變壓器負荷超過(guò)80%時(shí)，系統將不允許新增充電樁開(kāi)始充電，直到負荷下降為止。如圖所示：

統計當前充電站各充電樁回路的數據；通過(guò)卡片的形式展現充電樁的數據；顯示故障列表；如圖所示：

（2）充電樁監控

顯示充電樁充電數據；顯示各回路的充電狀態(tài)；可以對充電中的回路進(jìn)行手動(dòng)終止；顯示訂單信息、故障信息；如圖所示：

（3）設備監控

顯示限流式保護器的狀態(tài)，包括線(xiàn)路中的剩余電流、溫度及異常報警，如圖所示：

6.4 故障管理

（1）故障查詢(xún)

故障查詢(xún)中記錄了登錄用戶(hù)相關(guān)聯(lián)的所有故障信息。如圖所示：

（2）故障派發(fā)

故障派發(fā)中記錄了當前待派發(fā)的故障信息。如圖所示：

（3）故障處理

故障處理中記錄了當前待處理的故障信息。如圖所示：

6.5能耗分析

在能耗分析中，可查看*定時(shí)段關(guān)聯(lián)站點(diǎn)和關(guān)聯(lián)樁的能耗信息并顯示對應的能耗趨勢圖。如圖所示：

6.6故障分析

在故障分析中，可查看相關(guān)時(shí)間內的故障數、故障狀態(tài)、故障類(lèi)型、趨勢分析以及故障列表。如圖所示：

6.7財務(wù)報表

在財務(wù)報表中，可根據時(shí)間查看關(guān)聯(lián)站點(diǎn)的財務(wù)數據。如圖所示：

6.8收益查詢(xún)

在收益查詢(xún)中，可查看總的收益統計、收益變化曲線(xiàn)圖、支付占比餅圖以及實(shí)際收益報表。如圖所示：

7案例實(shí)景

參考文獻

[1]劉海峰.新能源汽車(chē)火災原因分析及處置對策研究[J].科技

資訊,2020,18(21):81-83.

[2]阮藝亮,王佳.我國新能源汽車(chē)起火事故分析與對策[J].汽

車(chē)文摘,2019(5):39-43.

[3]劉子華.電動(dòng)汽車(chē)鋰電池火災特性及滅火技術(shù)[J].電子技術(shù)

與軟件工程,2020(1):68-68.

[4]李宇峰.新能源汽車(chē)火災處置對策研究.上海市徐匯區消防救援支隊,2000.30

[5]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊2019.11版