0引言

新能源汽車主要包括油(氣)電混合動(dòng)力汽車、插電式混合動(dòng)力汽車、純電動(dòng)汽車及其它新能源汽車。新能源汽車如雨后春筍進(jìn)入人們的生產(chǎn)生活。截止2022年9月底,全國新能源汽車保有量已達(dá)1149萬輛,但是新能源汽車的安全問題也越來越凸顯,新能源汽車火災(zāi)每年基本上都會(huì)發(fā)生幾十起甚至上百起。由于在實(shí)踐中新能源汽車火災(zāi)撲救難度較大,撲救效果不明顯,不僅導(dǎo)致車輛直接報(bào)廢,甚至還會(huì)對其他人員造成傷亡等問題,新能源汽車火災(zāi)如何撲滅和預(yù)防已經(jīng)成為了現(xiàn)階段其發(fā)展的重要問題之一。

1新能源汽車常見的基本構(gòu)造

了解汽車車內(nèi)的基本構(gòu)造,有助于我們科學(xué)判斷火災(zāi)發(fā)生的具體情形,包括起火部位、燃燒階段和燃燒形式等,對我們科學(xué)實(shí)施火災(zāi)撲救起到至關(guān)重要的作用。常見的不同類型的新能源汽車構(gòu)造如下所示。

圖1常見的不同類型的新能源汽車構(gòu)造

2新能源汽車火災(zāi)成因分析

(一)電路短路

電路短路是新能源汽車產(chǎn)生自燃現(xiàn)象的主要原因之一。由于制作工藝標(biāo)準(zhǔn)問題,常常會(huì)因焊接等原因使電路上局部電阻過大引起熱能產(chǎn)出增大,從而導(dǎo)致導(dǎo)線接點(diǎn)發(fā)熱起火,造成新能源汽車自燃火災(zāi),或者是使用者自身對新能源汽車進(jìn)行改裝,而在改裝過程當(dāng)中沒有進(jìn)車輛的具體結(jié)構(gòu)布局和線路分析,只是簡簡單單的應(yīng)用電路結(jié)構(gòu)圖來進(jìn)行接線,于是就造成了新能源汽車內(nèi)部電路配線不合理或是由于功率過大而加快了線路老化,在長時(shí)間的運(yùn)行過程當(dāng)中,由于摩擦或是其他突然的機(jī)械力作用之下,造成新能源汽車內(nèi)部線路斷裂從而造成短路起火。

(二)電路漏電

一般來說,電路漏電也是屬于電路短路其中的一種情況。在電路漏電的情況當(dāng)中,常見的有:一是在對新能源汽車進(jìn)行大量配置附加電子設(shè)備時(shí),增加了其電路載荷,會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生大量熱能,存在火災(zāi)隱患。二是在新能源汽車電路運(yùn)行過程當(dāng)中,可能會(huì)存在微弱電流持續(xù)作用,而不斷地積聚熱量,當(dāng)溫度達(dá)到一定程度時(shí),就會(huì)引發(fā)火災(zāi)。三是電動(dòng)汽車內(nèi)部線路復(fù)雜,當(dāng)線路與元器件使用年限過長使得絕緣功能弱化,導(dǎo)致漏電起火。

(三)單體電池故障誘發(fā)起火

即常出現(xiàn)的熱失控問題。所謂熱失控是指單體電池放熱連鎖反應(yīng),引起電池自溫升速率急劇變化,引起過熱、起火、最后導(dǎo)致爆炸的現(xiàn)象。熱失控?cái)U(kuò)展是指電池包或者電池系統(tǒng)內(nèi)容的單體電池或者電池模組單元熱失控,觸發(fā)電池系統(tǒng)中相鄰或其他部位的動(dòng)力電池的熱失控和擴(kuò)展現(xiàn)象。由于電池內(nèi)部出現(xiàn)漏液現(xiàn)象,又或是電池箱殼與電池單體之間的絕緣層受到了損壞,從而出現(xiàn)局部電池短路,引起新能源汽車火災(zāi)事故發(fā)生。在強(qiáng)烈的振動(dòng)過程當(dāng)中還有可能會(huì)產(chǎn)生電火花,從而進(jìn)一步引發(fā)新能源汽車火災(zāi)問題。另外在脊柱的接線位置上,如其松動(dòng)或是氧化都會(huì)造成接觸不良的影響,在蓄電池上放置相關(guān)金屬件或是蓄電池上方的積水等都會(huì)造成極柱間或是極柱與車身短路。

(四)高溫部件引燃可燃物

從現(xiàn)生產(chǎn)的相關(guān)新能源汽車來看,其一般都是裝備有三元催化器和排氣消聲器。在車輛行駛過程中,消聲器排氣管成為車輛部件中溫度最高的部件,同時(shí)在新能源汽車零部件安裝過程當(dāng)中也會(huì)根據(jù)此來進(jìn)行零件調(diào)節(jié)和設(shè)計(jì)。但如若在新能源汽車行車過程當(dāng)中稍不注意就會(huì)導(dǎo)致底部機(jī)艙容易掛到易燃物,或者是在行車過程當(dāng)中碾壓到易燃物亦或是停留在可燃物上方,就會(huì)導(dǎo)致高溫排氣管引燃可燃物,從而造成新能源汽車的油路泄露或是線束短路等等情況發(fā)生,導(dǎo)致新能源汽車受到巨大損害,為相關(guān)新能源汽車運(yùn)行安全埋下了隱患問題。另外,在新能源汽車內(nèi)建當(dāng)中,由于裝配不當(dāng)或是受到了過重的撞擊,同時(shí)還有可能由于在夏季太陽暴曬之后，引起新能言汽車周邊或是自身的相關(guān)物體爆炸或損傷,這些都會(huì)帶來極大的安全隱患問題。

3新能源汽車火災(zāi)事故特點(diǎn)

(一)火災(zāi)事故隨機(jī)性強(qiáng),起火速度快,燃燒時(shí)間長

新能源汽車火災(zāi)事故具有電路著火的一般特點(diǎn),其發(fā)生的時(shí)間、地點(diǎn)等都有不確定性。當(dāng)電池受損后,會(huì)釋放出大量可燃?xì)怏w和可燃液體,加上車輛管線和大部分飾品均為可燃物,導(dǎo)致燃燒劇烈。實(shí)驗(yàn)表明,在自由燃燒狀態(tài)下,僅需要45分鐘,火勢可以蔓延至車輛其他部位直至熱量瞬間堆積至全車,直接由電池噴濺的火焰可持續(xù)一小時(shí)或者更長,溫度最大值可達(dá)900℃。在進(jìn)行火災(zāi)撲救作業(yè)中,常規(guī)的滅火劑難以達(dá)到良好的滅火效果,加上受到汽車結(jié)構(gòu)的影響,難以直接對起火點(diǎn)進(jìn)行作業(yè),大大增加了滅火所需要的時(shí)間。

(二)事故潛在危險(xiǎn)性大,伴隨毒氣釋放和爆炸危險(xiǎn)

在相關(guān)實(shí)驗(yàn)當(dāng)中表明,新能源汽車電池在進(jìn)行燃燒實(shí)驗(yàn)過程當(dāng)中,電池從開始燃燒到猛烈燃燒,僅僅需要五六秒的時(shí)間,并且在燃燒過程當(dāng)中還有可能會(huì)迸發(fā)出火焰以及大量的噴濺物。據(jù)有關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,電池噴濺火焰最遠(yuǎn)距離達(dá)5m,并伴有大量固液混合物向周圍噴濺。同時(shí)在電池燃燒過程當(dāng)中還會(huì)產(chǎn)生大量的烷烴和烯烴以及醚等化合物,這些有毒氣體的不斷釋放,都給相關(guān)滅火工作人員的安全造成了不同程度的威脅,從而給新能源汽車火災(zāi)撲滅工作帶來了更大的難度。

(三)復(fù)燃風(fēng)險(xiǎn)較大,火災(zāi)撲救困難,且容易引發(fā)次生災(zāi)害

從現(xiàn)階段電動(dòng)汽車的內(nèi)部管線以及各種裝置安裝來看,其存在著十分復(fù)雜的問題,這就導(dǎo)致在新能源汽車火災(zāi)發(fā)生過程當(dāng)中,其相關(guān)裝置以及管線會(huì)助長火災(zāi)勢情,給新能源汽車火災(zāi)撲滅工作也帶來了不少麻煩,特別是在汽車突然起火之后蔓延至車身,一般的滅火劑就不能夠進(jìn)行有效撲滅工作。同時(shí),如若起火點(diǎn)在車身自身的管線以及裝置當(dāng)中,這就更加不利于滅火工作的進(jìn)行,導(dǎo)致相關(guān)滅火時(shí)間加長,提高了相關(guān)滅火人員的危險(xiǎn)系數(shù),考驗(yàn)著滅火人員的心理、體力和技能等。

4火災(zāi)處置措施

(一)火情偵察

1.查明起火車輛的位置和對周圍人員、車輛和建筑的威脅情況以及可能產(chǎn)生的不可預(yù)料的輿情、社情影

響等。

2.查明火場基本情況,包括起火車輛類型、起火部位、車輛基本構(gòu)造、電源電路位置走向、電池組數(shù)量與位置、現(xiàn)場有無被困人員及被困人員的狀態(tài)等情況。

3.判斷火勢發(fā)展階段,包括車輛動(dòng)力系統(tǒng)受損情況,根據(jù)起火部位評(píng)估電池引發(fā)爆燃的可能性及后果。

4.在撲救火災(zāi)的同時(shí),向司機(jī)、目擊者或上級(jí)詢問車輛的類型、動(dòng)力組成、電池種類、容量,電池組最高電壓、高壓線路情況,為后續(xù)火災(zāi)撲救和調(diào)查、研究等提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持。

(二)現(xiàn)場管控

1.根據(jù)火災(zāi)事故現(xiàn)場情況劃分警戒范圍,第一時(shí)間疏散、撤離圍觀群眾,并將事故區(qū)域劃分為火災(zāi)撲救區(qū)、人員器材集結(jié)和待命區(qū)等。

2.安排安全員對救火人員的安全防護(hù)情況進(jìn)行檢查,并實(shí)時(shí)監(jiān)控可能發(fā)生次生災(zāi)害的態(tài)勢。當(dāng)發(fā)現(xiàn)起火車輛電池部位溫度上升較快、大量煙氣涌出時(shí),應(yīng)立即發(fā)出撤離信號(hào),防止瞬間爆炸和高溫灼傷。

3.使用可燃?xì)怏w檢測儀對現(xiàn)場進(jìn)行不間斷偵測,根據(jù)偵測數(shù)據(jù)調(diào)整警戒范圍,聯(lián)系環(huán)保、交管等部門協(xié)助開展警戒和調(diào)查管控。

4.運(yùn)用好測溫儀、熱成像儀和漏電檢測儀等設(shè)備,監(jiān)測事故車輛及電池部位溫度和電壓變化情況,根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)及時(shí)調(diào)整火災(zāi)撲救重點(diǎn)和警戒范圍。

(三)實(shí)施滅火

1.選擇合適的滅火劑。從電池構(gòu)造、反應(yīng)原理以及實(shí)驗(yàn)情況來看,水是目前比較合適的滅火劑,因水具有*的冷卻能力,在許多地區(qū)水量充足,使用簡單方便。原則上不得使用泡沫和干粉等滅火劑直接撲救電池組,電池系統(tǒng)、電池箱體受破壞的情況下,可以選用砂土、氣溶膠或不含氯化鈉的D類干粉滅火劑噴射火苗或電池箱。

2.堅(jiān)持“救人第一、科學(xué)施救"原則。如確定為電池著火,如果火災(zāi)屬于初起階段,在滿足斷電的情況下,要優(yōu)先斷電。如果起火車輛為混合動(dòng)力新能源汽車時(shí),還需判明起火部位、油箱或氣罐位置及受損情況。當(dāng)有人員被困時(shí),應(yīng)邊破拆邊滅火邊救人,破拆時(shí),應(yīng)該佩戴絕緣手套。運(yùn)用噴霧水對救援人員實(shí)施掩護(hù),并用空氣呼吸器急救面罩或防毒面具對被困人員實(shí)施呼吸保護(hù),或嘗試采用滅火毯、濕棉被等對被困人員保護(hù),并迅速開展破拆,不惜代價(jià)搶救人員生命。

3.確保滅火救援人員人身安全。在無人員被困的情況下,消防救援人員應(yīng)在距離事故車輛10米之外出水,在確保供水量的情況下,施行澆灌式壓制。對確定無人員被困的火災(zāi),滅火的思想必須是以保護(hù)消防員自身安全和周邊群眾、財(cái)產(chǎn)安全為原則。不得盲目切割、穿刺、開撬車體結(jié)構(gòu),尤其是電池組部位,產(chǎn)生電擊危險(xiǎn)。

4.技術(shù)人員快速有效介入處置。當(dāng)確認(rèn)為電池著火時(shí),現(xiàn)場指揮員應(yīng)第一時(shí)間向上級(jí)報(bào)告并迅速與技術(shù)人員取得聯(lián)系,取得數(shù)據(jù)支持,根據(jù)工程技術(shù)人員提供的電池組種類、型號(hào)、容量來正確選用滅火劑,保障滅火工作有序進(jìn)行。

5.堅(jiān)持“有效直擊火點(diǎn)"的滅火方法。采用大量的水充分冷卻高壓供電源電池組外部,防止高溫導(dǎo)致相鄰電池單元起火。如果條件容許,可以通過浸水法,即將電池組或整車全部淹沒至水面以下,通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)滅火的效果為最佳。

(四)現(xiàn)場清理

用測溫儀監(jiān)測電池溫度,在冷卻至170℃以下且明火熄滅后,應(yīng)繼續(xù)用大量水對電池組及其他部件進(jìn)行持續(xù)冷卻,一般應(yīng)保持到電池不再冒煙至少1h后。對于沒有修復(fù)價(jià)值且電池火災(zāi)難以撲滅的事故車輛,可考慮設(shè)計(jì)并采用危險(xiǎn)化學(xué)品應(yīng)急處置轉(zhuǎn)動(dòng)箱,將事故車輛浸漬進(jìn)行冷卻降溫,迅速恢復(fù)交通并防止造成污染。

5安科瑞智慧消防云平臺(tái)

5.1平臺(tái)概述

安科瑞智慧消防云平臺(tái)依托物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、AI等技術(shù)，對充電站配電系統(tǒng)的運(yùn)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(jiān)控和預(yù)警，為充電站的可靠、安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供保障，并及時(shí)切除安全隱患、避免電氣火災(zāi)發(fā)生，從而保障人員的生命財(cái)產(chǎn)安全，打造“安全、高效、舒適、綠色"的“人—車—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(jì)價(jià)值。

5.2適用場合

可廣泛應(yīng)用于醫(yī)院、學(xué)校、酒店、體育場等公共建筑；商業(yè)廣場、產(chǎn)業(yè)園等綜合園區(qū)；企業(yè)、住宅小區(qū)等場所。

5.3組網(wǎng)架構(gòu)

平臺(tái)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，主要由終端感知設(shè)備、邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)和能效管理平臺(tái)層三個(gè)部分組成，詳細(xì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如下：

6參考選型

5相關(guān)產(chǎn)品介紹

5.1 7KW交流充電樁AEV-AC007D

6.1產(chǎn)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(hù)的功能，如運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測、故障狀態(tài)監(jiān)測、充電計(jì)量與計(jì)費(fèi)以及充電過程的聯(lián)動(dòng)控制等。

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

3）云平臺(tái)：具備連接云平臺(tái)的功能，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控，財(cái)務(wù)報(bào)表分析等等。

4）保護(hù)功能：具備防雷保護(hù)、過載保護(hù)、短路保護(hù)，漏電保護(hù)和接地保護(hù)等功能。

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

6）適配車型：滿足國標(biāo)充電接口，適配所有符合GB/T 20234.2-2015國標(biāo)的電動(dòng)汽車，適應(yīng)不同車型的不同功率。

7）資產(chǎn)安全：產(chǎn)品全部由中國平安保險(xiǎn)承保，充分保障設(shè)備、車輛、人員的安全。

6.2 直流充電樁系列

6.3電氣火災(zāi)探測器ARCM300-Z

6.4限流式保護(hù)器ASCP200

6.5產(chǎn)品功能：

1）短路保護(hù)：保護(hù)器實(shí)時(shí)監(jiān)測用電線路電流，當(dāng)線路發(fā)生短路故障時(shí)，能在150微秒內(nèi)實(shí)現(xiàn)快速限流保護(hù)，并發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)；

2）過載保護(hù)：當(dāng)線路電流過載且持續(xù)時(shí)間超過動(dòng)作時(shí)間（3~60秒可設(shè)）時(shí)，保護(hù)器啟動(dòng)限流保護(hù)，并發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)；

3）表內(nèi)超溫保護(hù)：當(dāng)保護(hù)器內(nèi)部器件工作溫度過高時(shí)，保護(hù)器實(shí)施超溫限流保護(hù)，并發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)；

4）組網(wǎng)通訊：保護(hù)器具有1路RS485接口，可以將數(shù)據(jù)發(fā)送到后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。

7平臺(tái)功能

7.1 登錄

7.2首頁

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

7.3實(shí)時(shí)監(jiān)控

1）充電站監(jiān)控

可以按站點(diǎn)名稱進(jìn)行篩選，顯示站點(diǎn)詳情、充電槍列表、統(tǒng)計(jì)訂單信息、故障記錄，點(diǎn)擊某個(gè)充電槍編號(hào)后在進(jìn)入充電槍監(jiān)控頁面實(shí)時(shí)監(jiān)測變壓器負(fù)荷（搭配ACM300T、ADW300），當(dāng)負(fù)荷超過50%時(shí)，系統(tǒng)會(huì)限制新增開始充電的充電樁的功率，降為50%，當(dāng)變壓器負(fù)荷超過80%時(shí)，系統(tǒng)將不允許新增充電樁開始充電，直到負(fù)荷下降為止。如圖所示：

統(tǒng)計(jì)當(dāng)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(jìn)行手動(dòng)終止；顯示訂單信息、故障信息；如圖所示：

3）設(shè)備監(jiān)控

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

7.4 故障管理

1）故障查詢

故障查詢中記錄了登錄用戶相關(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(dāng)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(dāng)前待處理的故障信息。如圖所示：

7.5能耗分析

在能耗分析中，可查看規(guī)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(yīng)的能耗趨勢圖。如圖所示：

7.6故障分析

在故障分析中，可查看相關(guān)時(shí)間內(nèi)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：

7.7財(cái)務(wù)報(bào)表

在財(cái)務(wù)報(bào)表中，可根據(jù)時(shí)間查看關(guān)聯(lián)站點(diǎn)的財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)。如圖所示：

7.8收益查詢

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

8案例實(shí)景

9結(jié)語

伴隨國家不斷推進(jìn)國內(nèi)電車化進(jìn)程，鋰離子電池技術(shù)的不斷發(fā)展，我國的新能源電車保有量將不斷增加，但也將面臨更多的電 車火災(zāi)事故問題。尤其是近段時(shí)間大型新能 源電車廠商所出現(xiàn)的火災(zāi)事故，使得更多消 費(fèi)者開始擔(dān)憂新能源電車的安全問題，這將 會(huì)給該產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展形成很大影響。經(jīng)過 調(diào)查得知，致使新能源電車火災(zāi)事故的因素 較多，對此需要政府、消防救援部門、汽車 生產(chǎn)商和車主發(fā)揮自身作用，多主體、多方 面發(fā)力，如此才能有效防控電車火災(zāi)，降低 火災(zāi)事故帶來的損失與影響，促進(jìn)電車產(chǎn)業(yè)良好發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]孟捷.淺談電氣火災(zāi)的成因及其預(yù)防措施[J].科技信息,2010(18):758.

[2]王紹剛.淺談新能源汽車火災(zāi)成因及預(yù)防措施研究[J].基層建設(shè),2020(01).

[3]阮藝亮,王佳.我國新能源汽車起火事故分析與對策[J].汽車文摘,2019(05):39-43.

[4]代旭日,何寧.鋰電池火災(zāi)特點(diǎn)及處置對策[J].消防科學(xué)與技術(shù),2016,35(11):1616-1619.

[5]張得勝,張良,陳克,等.電動(dòng)汽車火災(zāi)原因調(diào)查研究[J].消防科學(xué)與技術(shù),2014,33(09):1091-1093.

[6]柯錦城,楊旻,謝寧波,羅成.鋰電池電動(dòng)汽車滅火救援技術(shù)探討,2017,36(12).

[7]趙莉.新能源產(chǎn)業(yè)消防安全如何解題答卷.中國應(yīng)急管理報(bào).2022(05).

[8]牛少博.新能源汽車火災(zāi)特性及處置對策.湖北省鄖西縣消防救援大隊(duì).2023.01

[9]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊2019.11版