淺談電動汽車火災特點及撲救對策研究

任運業(yè)

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：隨著電動汽車的快速發(fā)展，電動汽車火災事件也逐漸增多。與傳統(tǒng)燃油車相比，電動汽車火災具有以下特點，如電池高能量密度、快速熱釋放和煙霧毒性等。本文提出一系列撲救對策。首先，應加強電動汽車火災預防工作，包括完善電池管理系統(tǒng)、提高電池安全性能等。其次，在火災發(fā)生時，應采用合適的滅火劑進行撲救，如干粉滅火器、氣溶膠滅火系統(tǒng)等。此外，對于嚴重的電動汽車火災，應采取合理的隔離和撤離措施，確保人員安全。

關鍵詞：電動汽車火災；特點；撲救對策

0、引言

隨著全球環(huán)保意識的提升和技術的不斷創(chuàng)新，電動汽車作為一種清潔能源交通工具正逐漸成為主流。然而，隨之而來的是對電動汽車火災安全性的關注。與傳統(tǒng)燃油車不同，電動汽車搭載著高能量密度的電池系統(tǒng)，因此在發(fā)生火災時具有一些特殊的特點和挑戰(zhàn)。本文旨在系統(tǒng)地研究電動汽車火災的特點及撲救對策，以提供有效的應對方案。首先，我們將對電動汽車火災的起因進行深入探討，重點關注電池系統(tǒng)可能發(fā)生的故障和熱失控等因素。同時，我們還將分析電動汽車火災所產生的煙霧和有毒氣體對撲救過程的影響。其次，針對電動汽車火災的特點，我們將提出一系列針對性的撲救對策。這涵蓋了預防措施、滅火劑的選擇和撤離方案等方面。特別是對于電池系統(tǒng)的管理和安全性能的改進，將成為預防電動汽車火災的關鍵所在。同時，在火災已經發(fā)生時，選擇適當?shù)臏缁饎┖蛻獙Σ呗砸彩侵陵P重要的。我們將討論未來研究的方向，探索新的火災防控技術和策略。對于電動汽車火災的深入機理研究，以及更滅火技術的開發(fā)，將有助于提高電動汽車火災的撲救效率和安全性。

1、電動汽車火災的特點

（一）電池系統(tǒng)的高能量密度

電動汽車所使用的電池系統(tǒng)，通常是鋰離子電池或其他高能量密度電池。電池系統(tǒng)的高能量密度意味著單位重量或單位體積的電池可以存儲更多的能量。較高的能量密度使得電動汽車能夠存儲更多電能，從而延長其行駛里程，提高可靠性和實用性。高能量密度的電池可以在相同能量需求下減小體積和重量，這有助于降低整車的重量，提高能源利用效率，增加續(xù)航時間。高能量密度電池可以更好地適應電動汽車的設計需求，例如將電池安裝在車輛底盤或車身的特定位置，以大程度地利用空間。高能量密度電池可以向電動驅動系統(tǒng)提供更高功率輸出，從而提高加速性能和動力響應。

（二）電池系統(tǒng)故障和熱失控風險

電動汽車電池系統(tǒng)存在故障和熱失控風險，這可能導致火災或其他安全問題。短路故障：電池系統(tǒng)中的電池單體或電池組之間可能發(fā)生短路，導致電流異常增大，進而產生過熱和火災風險。過充故障：在充電過程中，如果電池系統(tǒng)無法正確控制充電電流或充電結束判斷，過量充電會導致電池溫度升高、壓力增大，甚至引發(fā)熱失控和爆炸的風險。過放故障：當電池系統(tǒng)無法準確判斷電池的剩余容量，并在電池過度放電時無法及時停止，將導致電池過度放電，造成電池內部反應不穩(wěn)定、電池損壞，甚至引發(fā)熱失控。外部因素：電池系統(tǒng)容易受到外部因素的影響，如劇烈碰撞、過度振動、高溫環(huán)境等。這些外部因素可能導致電池內部構造損壞，破壞電池隔離，進而引發(fā)火災和熱失控。不當使用和維護：不正確使用和維護電池系統(tǒng)，如充電器不當操作、充電過程中沒有適當監(jiān)控、長時間停車導致電池放電等，都會增加故障和熱失控風險[2]。

（三）煙霧和有毒氣體產生

電動汽車火災時，煙霧和有毒氣體的產生是嚴重的安全問題。煙霧和有毒氣體產生的主要原因包括多種因素。電池燃燒：電動汽車火災中常見的原因之一是電池燃燒。當電池系統(tǒng)遭受過熱、短路或其他故障時，電池內部可能發(fā)生燃燒，產生大量煙霧和有毒氣體?；瘜W反應：電池中的化學物質與空氣或其他物質發(fā)生反應時，可能會產生有毒氣體。有害材料釋放：電動汽車中的其他部件，如電線和塑料件，在火災過程中也可能釋放出有害煙霧和氣體。這些部件含有可燃材料或有毒物質，當遭受高溫或火焰時會產生有害煙霧。煙霧和有毒氣體的產生可能帶來不同風險。視覺和導航障礙：濃煙會降低能見度，使人們難以清晰看到周圍環(huán)境。這會對逃生造成困難，并給救援人員增加滅火和救援工作難度。

2、電動汽車火災的撲救對策

（一）預防措施

為了預防電動汽車火災，建立高效可靠的電池管理系統(tǒng)，監(jiān)測和控制電池的充放電過程，以確保電池工作在安全范圍內，并及時檢測和處理任何異常情況。采用有效的熱管理系統(tǒng)，包括散熱器、風扇、液冷系統(tǒng)等，來控制電池的溫度。保持電池在適宜的溫度范圍內，避免過熱或過冷，可以減少火災風險。改進電池設計，使用耐高溫材料和阻燃材料，加強電池組的結構強度和隔離能力，以提高電池的安全性能。安裝故障監(jiān)測和預警系統(tǒng)，及時檢測電池系統(tǒng)中的異常情況，并發(fā)出警報或采取措施防止?jié)撛诨馂?。確保充電設施符合安全標準，充電電纜和插頭無損壞，防止火花或電弧引發(fā)火災。用戶應正確使用電動汽車充電器，遵守充電規(guī)范，避免過度充電或過度放電。定期檢查和維護電池系統(tǒng)，確保其正常運行。為用戶、維修人員和救援人員提供相關培訓，加強對電動汽車火災的認識和應對能力，提高火災安全意識。遵守相關法規(guī)和標準，如安全生產法規(guī)、電動汽車安全規(guī)范等，確保電動汽車的設計、制造、使用和維護符合要求[3]。

（二）滅火劑的選擇

在電動汽車火災中，選擇適當滅火劑至關重要。不同類型火災和火源可能需要不同類型的滅火劑。干粉滅火劑：干粉是一種通用型滅火劑，對電動汽車火災具有很好的滅火效果。它可以阻止火焰的氧氣供應，抑制火勢蔓延，并降低火勢溫度。此外，干粉還可以形成保護層，防止火勢重新燃燒。氣溶膠滅火劑：氣溶膠滅火系統(tǒng)使用涂覆在微小顆粒上的滅火yao劑。當氣溶膠釋放后，滅火劑會迅速蔓延到火災現(xiàn)場，在火災區(qū)域形成一層滅火劑霧靄。這種滅火劑能夠有效撲滅電動汽車火災，并且對環(huán)境和人體相對友好。硅酸鹽滅火劑：硅酸鹽是一種無毒、無污染的滅火劑，對于鋰離子電池火災具有較好的滅火效果。硅酸鹽滅火劑可以吸收熱量，降低溫度，并與火災區(qū)域形成密封的保護層。水噴霧：水噴霧是一種傳統(tǒng)的滅火劑，對電動汽車火災也可以使用。然而，由于電池和電力設備的存在，直接使用水可能會導致電擊風險。因此，在使用水噴霧進行滅火時，需要注意保護人員安全，并確保電源已經切斷。需要注意的是，針對電動汽車火災，應遵循以下原則：應根據(jù)具體情況選擇合適的滅火劑，大程度控制火勢。在滅火過程中，確保人員安全。應遵循適當?shù)姆雷o措施，如穿戴防護服、戴上呼吸器等。在使用滅火劑之前，應了解和掌握相關滅火指導和操作技巧。滅火后，仍需進行充分檢查和監(jiān)測，以確保火勢已徹di撲滅[4]。

（三）撤離和人員安全

電動汽車火災發(fā)生時，及時撤離并確保人員安全至關重要。尋找安全出口：在火災發(fā)生時，迅速尋找近的安全出口。這可能包括車內的應急出口、車門或窗口等。熟悉車輛內部布局，以便在緊急情況下能夠快速找到出口。避免煙霧和有毒氣體：盡量避免吸入煙霧和有毒氣體。低姿勢移動，盡量呼吸地面上的清新空氣。如果可能，用濕毛巾或衣物捂住口鼻，以減少有害物質的吸入。不要返回車輛：一旦撤離車輛，不要再返回車輛內部，即使有個人物品被遺留在車內也不例外。在火勢未得到控制之前，車輛內部可能存在爆炸或其他危險。尋求安全區(qū)域：在撤離過程中，遠離火源，尋找安全區(qū)域。遠離車輛并靠近建筑物、墻壁或其他可提供防護的結構物。匯報火災：在安全位置立即撥da緊急電話hao碼（如119)匯報火災。提供準確位置信息和火勢描述，以便救援人員能夠迅速到達現(xiàn)場。接受救援指示：在火災現(xiàn)場，遵循消防救援人員的指示和命令。

3、未來研究方向

（一）電動汽車火災機制深入研究

電動汽車火災機制是重要的研究領域，因為火災是電動汽車潛在安全隱患之一。深入研究電動汽車火災機制，可以從多個方面入手。電池熱失控：電動汽車能源系統(tǒng)由大容量鋰離子電池組成，這些電池在充放電過程中會產生熱量。當電池過熱時，可能發(fā)生熱失控現(xiàn)象，導致火災。研究電池熱失控機制，包括電池內部化學反應、過充過放、外部環(huán)境因素等對熱失控的影響，有助于預防和控制火災。碰撞引起電池損傷：碰撞事故是電動汽車火災的另一個主要原因。研究碰撞對電池的影響，包括機械變形、電池外殼破損、電池內部短路等，可以揭示火災產生的物理機制，并提供改進車輛結構和安全設計的依據(jù)?；馂娘L險評估與預測：基于對火災機制的深入研究，可以開發(fā)火災風險評估模型和預測方法，評估電動汽車火災的概率和影響，并為相關部門制定安全監(jiān)管政策提供科學依據(jù)。在進行電動汽車火災機制的深入研究時，可以利用實驗室測試、數(shù)值模擬和數(shù)據(jù)分析等多種研究方法，結合實際案例和統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行驗證[6]。

（二）新型滅火技術的開發(fā)和應用

新型滅火技術的開發(fā)和應用一直都是火災安全領域的重要研究方向?？諝馀菽瓬缁鸺夹g：傳統(tǒng)的泡沫滅火劑中含有大量的化學物質，對環(huán)境有一定的污染。空氣泡沫滅火技術利用氣體發(fā)生器產生微小的氣泡，并通過噴射裝置將氣泡噴射到火源上，形成穩(wěn)定的泡沫層，隔離氧氣，達到滅火效果。這種技術在環(huán)保性和滅火效果方面具有優(yōu)勢。高壓水霧滅火技術：高壓水霧滅火技術利用高壓水霧形成微小水滴，通過增大表面積，實現(xiàn)快速吸熱蒸發(fā)并冷卻火源。相比傳統(tǒng)水霧滅火系統(tǒng)，高壓水霧滅火技術能夠更好地抑制火源熱釋放和火焰蔓延，減少水的使用量，并減少滅火后的清理工作。氣體滅火技術：氣體滅火技術主要包括惰性氣體滅火和化學反應滅火。惰性氣體滅火采用氮氣、二氧化碳等惰性氣體，通過排除氧氣而抑制燃燒過程?；瘜W反應滅火則通過向火源中引入化學物質，改變火焰的化學反應過程，達到滅火的效果。這些氣體滅火技術適用于特殊場所，如電子設備房、文物保護場所等[7]。

（三）提高電動汽車火災撲救效率和安全性策略

提高電動汽車火災撲救效率和安全性是保障人員生命安全和財產安全的關鍵。為提高電動汽車火災撲救效率和安全性，應對消防人員、應急救援人員和維修人員，提供專門的培訓和指導，使他們能夠熟悉電動汽車的基本結構、電池系統(tǒng)、火災特點和撲救方法。這有助于他們在實際情況下迅速做出正確的判斷和采取相應的行動；為應對電動汽車火災，消防部門需要配備適用的滅火設備和裝備。這包括專門的電動汽車滅火劑、高壓水霧滅火系統(tǒng)、干粉滅火器等。確保這些設備能夠有效地撲滅火源，并且操作方便、安全可靠；加強對電動汽車火災的預防措施，包括定期檢查和維護電池系統(tǒng)、確保充電設施的安全等。另外，安裝和使用煙霧探測器、溫度監(jiān)測系統(tǒng)和火焰探測器等火災監(jiān)測設備，能夠及時發(fā)現(xiàn)火災并采取相應反應措施；針對電動汽車火災特點，制定并優(yōu)化相應的滅火戰(zhàn)略。

4、安科瑞AcrelCloud-9000充電站運營平臺

4.1平臺概述

安科瑞充電站運營平臺依托物聯(lián)網、云計算、互聯(lián)網、大數(shù)據(jù)、AI等技術，對充電站配電系統(tǒng)的運行、電能消耗、電能質量、充電安全和行為安全進行實時監(jiān)控和預警，為充電站的可靠、安全、經濟運行提供保障，并及時切除安全隱患、避免電氣火災發(fā)生，從而保障人員的生命財產安全，打造“安全、高效、舒適、綠色"的“人—車—樁—電網—互聯(lián)網—多種增值業(yè)務"的智慧充電站，提升充電站的社會和經濟價值。

4.2適用場合

可廣泛應用于醫(yī)院、學校、酒店、體育場等公共建筑；商業(yè)廣場、產業(yè)園等綜合園區(qū)；企業(yè)、住宅小區(qū)等場所。

4.3系統(tǒng)結構

平臺采用分層分布式結構，主要由感知層、網絡層和平臺層三個部分組成，詳細拓撲結構如下：

現(xiàn)場設備層：連接于網絡中的各類傳感器，包括多功能電力儀表、汽車充電樁、電瓶車充電樁、電能質量分析儀表、電氣火災探測器、限流式保護器、煙霧傳感器、測溫裝置、智能插座、攝像頭等。

網絡通訊層：包含現(xiàn)場智能網關、網絡交換機等設備。智能網關主動采集現(xiàn)場設備層設備的數(shù)據(jù)，并可進行規(guī)約轉換，數(shù)據(jù)存儲，并通過網絡把數(shù)據(jù)上傳至搭建好的數(shù)據(jù)庫服務器，智能網關可在網絡故障時將數(shù)據(jù)存儲在本地，待網絡恢復時從中斷的位置繼續(xù)上傳數(shù)據(jù)，保證服務器端數(shù)據(jù)不丟失。

平臺管理層：包含應用服務器和數(shù)據(jù)服務器，完成對現(xiàn)場所有智能設備的數(shù)據(jù)交換，可在PC端或移動端實現(xiàn)實時監(jiān)測充電站配電系統(tǒng)運行狀態(tài)、充電樁的工作狀態(tài)、充電過程及人員行為，并完成微信、支付寶在線支付等應用。

多功能電力儀表、汽車充電樁、電瓶車充電樁、電氣火災探測器、限流式保護器、智能插座可通過全網通4G通訊模組與平臺直接通訊。

電能質量分析儀表、煙霧傳感器和測溫裝置通過RS485，攝像頭通過RJ45與智能網關通訊，再由智能網關通訊通過4G統(tǒng)一與平臺通訊。

限流式保護器既可以通過4G連接平臺，也可以通過RS485連接網關。

平臺搭建在客戶自己配置的服務器上。搭建完成之后，客戶可以在任意能聯(lián)網的地方，通過有權限的賬號登陸網頁以及手機APP查看各處的運行情況。

4.4相關產品介紹

4.4.17KW交流充電樁AEV-AC007D

產品功能

1）智能監(jiān)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(jiān)測、故障狀態(tài)監(jiān)測、充電計量與計費以及充電過程的聯(lián)動控制等。

2）智能計量：輸出配置智能電能表，進行充電計量，具備完善的通信功能，可將計量信息通過RS485分別上傳給充電樁智能控制器和網絡運營平臺。

3）云平臺：具備連接云平臺的功能，可以實現(xiàn)實時監(jiān)控，財務報表分析等等。

4）保護功能：具備防雷保護、過載保護、短路保護，漏電保護和接地保護等功能。

5）材質可靠：保證長期使用并抵御復雜天氣環(huán)境。

6）適配車型：滿足國標充電接口，適配所有符合GB/T20234.2-2015國標的電動汽車，適應不同車型的不同功率。

7）資產安全：產品全部由中國平安保險承保，充分保障設備、車輛、人員的安全。

4.4.2直流充電樁系列

4.4.3電氣火災探測器ARCM300-Z

4.4.4限流式保護器ASCP200

產品功能：

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

2）過載保護：當線路電流過載且持續(xù)時間超過動作時間（3~60秒可設）時，保護器啟動限流保護，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高時，保護器實施超溫限流保護，并發(fā)出聲光報警信號；

4）組網通訊：保護器具有1路RS485接口，可以將數(shù)據(jù)發(fā)送到后臺監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)遠程監(jiān)控。

4.5平臺功能

4.5.1首頁

平臺首頁顯示充電站的位置及在線情況，統(tǒng)計充電站的充電數(shù)據(jù)

4.5.2實時監(jiān)控

1）充電站監(jiān)控

可以按站點名稱進行篩選，顯示站點詳情、充電槍列表、統(tǒng)計訂單信息、故障記錄，點擊某個充電槍編號后在進入充電槍監(jiān)控頁面實時監(jiān)測變壓器負荷（搭配ACM300T、ADW300），當負荷超過50%時，系統(tǒng)會限制新增開始充電的充電樁的功率，降為50%，當變壓器負荷超過80%時，系統(tǒng)將不允許新增充電樁開始充電，直到負荷下降為止。如圖所示：

統(tǒng)計當前充電站各充電樁回路的數(shù)據(jù)；通過卡片的形式展現(xiàn)充電樁的數(shù)據(jù)；顯示故障列表；如圖所示：

2）充電樁監(jiān)控

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

3）設備監(jiān)控

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

4.5.3故障管理

1）故障查詢

故障查詢中記錄了登錄用戶相關聯(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：

4.5.4能耗分析

在能耗分析中，可查看指ding時段關聯(lián)站點和關聯(lián)樁的能耗信息并顯示對應的能耗趨勢圖。如圖所示：

4.5.5故障分析

在故障分析中，可查看相關時間內的故障數(shù)、故障狀態(tài)、故障類型、趨勢分析以及故障列表。如圖所示：

4.5.6財務報表

在財務報表中，可根據(jù)時間查看關聯(lián)站點的財務數(shù)據(jù)。如圖所示：

4.5.7收益查詢

在收益查詢中，可查看總的收益統(tǒng)計、收益變化曲線圖、支付占比餅圖以及實際收益報表。如圖所示：

5、結語

針對電動汽車火災特點，采取快速定位報警、隔離電源、冷卻火源、隔離消防區(qū)域、使用合適的滅火劑以及持續(xù)監(jiān)測與檢查等撲救對策，可以有效控制和撲滅電動汽車火災，并確保人員和環(huán)境的安全。在實際撲救過程中，消防人員應根據(jù)具體情況進行合理判斷和決策，確保撲救行動的安全性和有效性。

參考文獻：

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[2]徐升智．電動汽車火災撲救的作戰(zhàn)安全探究[J].消防界（電子版）

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[4]王賢剛．新能源汽車火災原因及其滅火救援對策[J].消防界（電子版）

[5]李少軍．電動汽車火災危險性分析及防范措施[J].消防界（電子版）

[6]吳利鋒，孫慶林．純電動汽車火災的撲救對策[J].消防界（電子版）

[7]張亮，楊磊，周會會等．純電動汽車消防救援對策研究[J].中國應急救援

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[10]企業(yè)微電網設計與應用手冊2022.05版.

作者簡介：任運業(yè)，男，安科瑞電氣股份有限公司。