電動汽車火災(zāi)危險性探討及其對策研究

摘 要：電動汽車作為我國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，受到消費者的廣泛關(guān)注和青睞，電動汽車得到了迅速發(fā)展。筆者從電動汽車的工作原理及構(gòu)造分析了電動汽車的火災(zāi)危險性及火災(zāi)隱患，指出動力電池是導致電動汽車起火的主要原因，進而提出電動汽車的火災(zāi)防控措施及滅火對策。

關(guān)鍵詞：消防；動力電池；電動汽車；火災(zāi)防控

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.24.263

0 引言

近年來，國家能源戰(zhàn)略、節(jié)能減排政策一經(jīng)推出后，我國電動汽車生產(chǎn)得到了迅速發(fā)展。因其環(huán)境污染小、高效率、成本低廉等諸多優(yōu)點，國家已于2011年將電動汽車列為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一。然而近幾年電動車引發(fā)的火災(zāi)和造成的人員傷亡都呈現(xiàn)高速增長的趨勢，引起了消防部門和全社會的強烈關(guān)注。

1 電動汽車的構(gòu)造及工作原理

電動汽車是全部或部分由電機驅(qū)動、并配置大容量電能儲存裝置的汽車，其關(guān)鍵部件主要包括動力電池、電池管理系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、車身底盤等。它分為純電動汽車（BEV）、混合動力汽車（HEV）、燃料電池汽車（FCEV）以及外接充電式混合動力汽車（PHEV）。

電動汽車中的主要器件有控制器、充電器、充電電池和電機等。基本的工作原理：蓄電池→電流→電力調(diào)節(jié)器→電動機→動力傳動系統(tǒng)→驅(qū)動汽車行駛。研究表明，電動汽車的能源效率超過汽油機汽車，電動汽車的應(yīng)用可有效地減少對石油資源的依賴[1]。

2 電動汽車的火災(zāi)危險性

2.1 典型案例

2010年1月7日，烏魯木齊一輛電動公交車被燒毀。經(jīng)調(diào)查，系內(nèi)部電池故障產(chǎn)生高溫自燃起火。

2011年4月11日，杭州市一輛眾泰電動出租車發(fā)生自燃。經(jīng)調(diào)查，事故原因為電池箱內(nèi)局部短路。

2016年1月1日，挪威耶爾斯塔一輛特斯拉在充電時突然燃燒，整車被燒毀。起火原因是配電箱發(fā)生短路。

從國內(nèi)外案例不難看出，電動汽車安全隱患的主要部件是動力電源系統(tǒng)，即動力電池系統(tǒng)、充電系統(tǒng)及高壓動力總線。動力電池作為動力電源系統(tǒng)的核心部件，必須具備足夠大的容量。容量的增加將導致電池的尺寸加倍，尺寸的增大將增加電池的散熱熱阻，使電池的溫度急劇上升進而影響電池的循環(huán)使用壽命和使用安全性。且易受外界環(huán)境刺激和自身缺陷的影響發(fā)生熱失控，引發(fā)火災(zāi)。在失火后燃燒速度快、溫度高，易引發(fā)連鎖反應(yīng)，具有爆炸的可能[2]。

2.2 電動汽車燃燒爆炸原因分析

電動汽車由于充電以及出現(xiàn)意外事故，造成系統(tǒng)擠壓、竄動、開裂、短路、熱沖擊、漏電、爆炸、燃燒等，從而引起的電池短路，進而引發(fā)火災(zāi)。究其原因，總體上來說分為外部原因和內(nèi)部原因。

2.2.1 外部原因

（1）熱沖擊。包括直接火燒或熱烘烤。熱沖擊可使電池直接暴露在高溫環(huán)境下，進而影響電池的循環(huán)使用壽命和使用安全性，電池可能發(fā)生內(nèi)短路。

（2）碰撞。如擠壓、振動、穿刺、跌落等，電動汽車在碰撞后，動力電池會受到很大的沖擊力，由于電池內(nèi)部壓力過高，如果電池本身設(shè)計缺陷，一旦電池外殼損壞，導致電解液與空氣接觸，會發(fā)生劇烈氧化甚至燃燒爆炸。

（3）浸水。當電動汽車遇到暴雨或其他涉水情況時，電池間的接線或者電動控制系統(tǒng)就可能會由于水或者水汽的侵蝕，造成短路。一旦短路，電池溫度迅速升高，引起爆炸或者燃燒的可能性就很大[3-4]。目前還沒有發(fā)現(xiàn)電池本身未受外界作用著火的現(xiàn)象。

2.2.2 內(nèi)部原因

主要包括高壓、低壓。其中，低壓故障與傳統(tǒng)內(nèi)燃機車區(qū)別不大，包括保險絲、繼電器、整車控制器等；高壓故障與傳統(tǒng)內(nèi)燃機車區(qū)別較大，主要包括零部件的故障：電池系統(tǒng)、驅(qū)動電機、逆變器、DC/DC、BOX故障，PTC，車載充電機，快充等，這些高壓部件，因為由很多的線束連接起來，一旦連接不可靠，就可能會發(fā)生短路導致部件失效，進而引發(fā)火災(zāi)。

3 電動汽車的火災(zāi)防控措施

（1）提高對電池的火災(zāi)危險性認識。要認識到電動汽車中的動力電池組是像汽油箱一樣含高能物質(zhì)的部件，具有燃燒甚至爆炸的危險可能性。

（2）加快動力電池的技術(shù)革新。電池生產(chǎn)廠家應(yīng)選擇合格原材料，改善生產(chǎn)工藝，制造出更安全的動力電池，從源頭上把好火災(zāi)防控關(guān)口。

（3）深入開展電動汽車火災(zāi)監(jiān)控裝置的研究。針對傳統(tǒng)火災(zāi)監(jiān)控裝置或自動滅火裝置，因預(yù)警較為滯后、誤報率較高、啟動方式較為單一等諸多因素，無法滿足電動汽車火災(zāi)防控的需要，應(yīng)采用主動式、高精度傳感器等專業(yè)火情判斷模型，開發(fā)新型自動滅火裝置。

（4）做好日常維護保養(yǎng)工作。充電時，應(yīng)選擇與電動汽車相匹配的充電器等配件，最好是到專營店進行日常維修保養(yǎng)，杜絕劣質(zhì)配件；不要在烈日下充電，不要在雨中充電，不要長時間充電；且應(yīng)在通風良好的專用區(qū)域充電，以防長時間充電導致充電器過熱引發(fā)火災(zāi)。

4 結(jié)束語

目前，電動汽車上應(yīng)用最廣泛的電源是鉛酸蓄電池，正在發(fā)展的電源主要有鈉硫電池、鎳鎘電池、鋰電池、燃料電池、飛輪電池等，不同體系的電池由于正極材料的不同，其動力電池具有不同的電化學反應(yīng)和電池電壓和容量，因此，發(fā)生火災(zāi)的表現(xiàn)也不盡相同。

動力電池的電芯外部由外殼材料包裹，動力電池的燃燒反應(yīng)發(fā)生在電池內(nèi)部，滅火劑一般不能直接作用在電池內(nèi)部。目前，動力電池的火災(zāi)撲救是世界性的難題，建議消防部門和相關(guān)科研機構(gòu)從應(yīng)急救援的角度出發(fā)，研究動力電池的滅火救援方案。

參考文獻：

[1]胡小亮.電動汽車火災(zāi)預(yù)防研究內(nèi)容及應(yīng)注意的問題[J].消防技術(shù)與產(chǎn)品信息，2015（06）：6-8.

[2]田宏.電動汽車電池危險：用于應(yīng)急救援的火災(zāi)實測數(shù)據(jù)[J].消防技術(shù)與產(chǎn)品信息，2015（01）：76-79.

[3]孫義虎，樊曉輝.淺談電動汽車的火災(zāi)原因及對策[J].學術(shù)爭鳴，2013（09）：128-129.

[4]吳忠華.電動汽車的火災(zāi)危險性探討[J].消防科學與技術(shù)，2014（11）：1340-1343.

作者簡介：李元梅（1987-），女，碩士，助理工程師，主要從事防火監(jiān)督、建設(shè)工程消防設(shè)計審核工作。