純電動汽車火災的撲救對策

吳利鋒 孫慶林

摘要：隨著經濟發展的增速，純電動汽車由于對環境影響相比傳統汽車較小，前景被廣泛看好，是汽車未來發展的方向。但隨著純電動汽車電池使用量的劇增，火災事故頻發，其安全性問題越來越凸顯。筆者結合實際滅火經驗，通過分析純電動汽車的構造，火災的特點、起因及應對措施，為類似火災撲救提供參考。

關鍵詞：純電動汽車;火災;撲救對策

作為加快我國汽車產業轉型升級的國家戰略性新興產業，新能源汽車產業是我國由汽車大國邁向汽車強國的必由之路[1]。根據預測，“十四五”期間，中國新能源汽車的產銷總規模可達千萬輛。目前中國新能源汽車市場中，純電動汽車型的產銷增長是新能源汽車的主要驅動力，在新能源汽車市場中占比超八成。相對傳統燃油車，純電動汽車機械結構大大簡化，由電力驅動系統控制，不需要復雜的變速箱及傳動機構。純電動汽車在行駛過程中，發生碰撞或者汽車底部電池受到磕碰，很容易出現電池刺穿引發火災事故，其安全問題一直備受關注。據不完全統計，電動汽車燃燒事故中電池相關的原因占比79%，最高火焰溫度可達1500℃[2]，考慮到燃燒時電池整體所釋放的能量要超過同質量的TNT[3]，因此如何做好純電動汽車電池突發火災的撲救是當前社會關注的一個重要課題，本文依據實戰中的經驗積累，探討在電動車發生火災時的滅火救援對策。

一、純電動汽車的構造設計特點

純電動汽車主要由電池驅動系統、電機系統和電控系統及組件等部分組成，與傳統燃油車主要差別在于電池驅動系統，由蓄電池輸出電能驅動電機運轉，電機輸出的轉矩經傳動系統帶動車輪行駛。

（一）電機驅動控制系統。電機驅動系統是電動汽車的核心部件，它由電動機驅動系統與其機械傳動機構兩個部分組成。電機驅動系統主要由電動機、功率轉換器、控制器、各種檢測傳感器以及電源等部分構成。其中，電源部門主要由先并后串的動力電池系統（見圖1）構成，電池模塊還包含了溫度傳感器、電壓檢測、高壓控制互鎖、故障診斷等功能。

（二）車輛控制器。作為汽車電機系統的控制中心，主要功能是對輸入信號進行處理，根據電機控制系統的信息，解析駕駛員需求，監控汽車行駛狀態，協調控制單元如BMS、MCU等的工作，配合電池管理系統進行發電反饋和放電控制，實現整車的驅動控制、能量回收、附件控制和故障診斷等功能。

（三）輔助系統。主要包含車載信息顯示系統、導航系統、空調照明及動力轉向系統等輔助功能模塊。

二、純電動汽車的火災特點

純電動汽車由于結構特點的特殊性和個體性，其發生火災主要有以下特點：

（一）空間狹小，逃生困難。車輛內部空間狹小，一旦發生火災，留給乘客的反應時間有限，而且很多均是車輛相撞導致的，在此情況下，車門就可能被擠壓損壞，車內人員逃生極為困難。

（二）火勢蔓延快，溫度高。電池因熱失控時，電池內部會發生大量化學反應（如電解液反應、正極分解反應等），釋放出大量易燃可燃氣體，電池火焰最高溫度超過1500℃[2]，遠高于常規汽油的燃燒溫度，存在爆炸危險（見圖2）。

（三）火災撲救困難。動力電池的電芯外部由外殼材料包裹，很難第一時間找到著火點，同時滅火劑一般很難作用于電芯內部，電池中的一些成分在高溫下會生成氧化物，成為復燃助燃劑，給撲救帶來了困難（見圖3）。

（四）存在中毒和觸電危險。電動汽車全車身都是電纜環繞，電壓一般在300V—400V，遠高于人體承受最大電壓安全值36V。電池失控產生的氣體主要有一氧化碳、烷烴、烯烴和電解液的蒸氣，具有不同程度的毒性[4]。

三、純電動汽車的火災起因

根據統計[5]，發生事故時車輛處于行駛狀態和靜止狀態的概率基本持平。目前普遍執行的鋰離子電池測試項目中，最具代表性的測試為過充、短路、針刺、擠壓[6、7]。綜合電池測試與近幾年來筆者撲救純電動汽車火災事故的實戰經驗，純電動汽車火災起因主要有以下幾點：

（一）電池內部短路。制造過程中電池電極表面有毛刺刺破隔膜，封裝中極片或極耳發生位移引起正、負集流體接觸引起正負極短路，使用中電池內部黏結劑的晶化、樹枝狀結晶的形成及活性物質剝落等均會造成電池內部短路。

（二）過度充電。過充時，正極材料會出現脫鋰，從而具有強氧化能力，負極材料表面產生氧化分解放出大量的熱，導致內部溫度和壓力急劇上升，同時電解液高度易燃，與鋰發生反應劇烈燃燒，最終導致熱失控。

（三）碰撞擠壓穿透等外部因素。電動汽車的電池都是放在底盤內部，電池組受到激烈撞擊或擠壓時，電池外殼很容易發生變形，出現內凹，從而擠壓到電池隔膜，在電池組中起分隔正負極的隔膜由于厚度小，容易被直接刺穿，使電池內部出現短路，并造成易燃的電解質泄露。

四、純電動汽車的火災撲救要點

撲救純電動汽車火災，必須貫徹“救人第一、科學施救”的指導思想和“先控制后消滅”的戰術原則，根據現場情況，第一時間組織人員疏散，集中優勢力量控制火勢發展，最大限度地減少火災危害。

（一）快速組織火情偵察，及時警戒。在接警過程中一定要清楚起火汽車的品牌型號、動力電池種類和容量主開關的位置及狀態等。到達現場后，查明被困人員數量、位置，確定燃燒范圍、火勢蔓延方向，制定疏散營救路線及進攻陣地，對火場形勢和行動風險評估，禁止無關人員和車輛進入滅火救援的工作范圍，維持火場秩序。

（二）充分利用現場情況，科學處置。在現場滿足斷電條件下立即實施斷電操作，無法斷電的情況下，迅速查找電池組位置固定車輛，用沖擊鉆或切割機、液壓剪將電池組外殼打孔多處，在噴霧水掩護的前提下，將水沿孔洞注入，將電池浸泡冷卻滅火（見圖4）。

（三）落實個人防護要求，監測火情。純電動汽車火災存在中毒和觸電危險，因此在火災撲救過程中必須落實好個人防護要求，佩戴空氣呼吸器，噴霧水保護，同時在鉆孔洞作業時穿戴電絕緣服、絕緣靴、絕緣手套等防護裝備，攜帶漏電探測儀絕緣手套，防止鉆孔過深導致電池電弧放電引發觸電事故。明火熄滅后，應繼續利用水槍對火場進行持續冷卻，并使用測溫儀進行實時監測，檢查鋰電池和存儲環境的安全情況，防止復燃或爆炸。

純電動汽車的滅火救援存在著火點難尋、火勢蔓延快、對個人防護要求高等難點，一旦發生火災極易造成人員和財產的傷亡損失。為了保障人民生命財產安全，需要不斷學習掌握純電動汽車的燃燒規律，強化模擬實戰演練，增強戰術制定，以及進攻線路選擇的合理性，切實提高滅火救援工作效率。

參考文獻：

[1]中華人民共和國國務院辦公廳.新能源汽車產業發展規劃（2021—2035年）[Z].2020-10-20.http：//www.gov.cn/zhengce/content/2020-11/02/content_5556716.htm.

[2]平平.鋰離子電池熱失控與火災危險性分析及高安全性電池體系研究[D].北京：中國科學技術大學，2014.

[3]Doughty D H.Battery Safety and Abuse Tolerance[M].Wiley-VCH Verlag GmbH&Co.KGaA，2011.

[4]Can-Yong Jhu，Yih-Wen Wang，Chi-Min Shu，Jian-Chuang Chang，Hung-Chun Wu.Thermal explosion hazards on 18650 lithium ion batteries with a VSP2 adiabatic calorimeter[J].Elsevier，2011，192（01）：99-107.

[5]清華大學電池安全實驗室.2019年動力電池安全性研究報告[R].2019-08-18.

[6]吳凱，張耀，曾毓群，等.鋰離子電池安全性能研究[J].化學進展，2011，23（Z1）：401-409.

[7]李會峰，龐靜，盧世剛.鋰離子電池濫用條件下的安全性研究[J].電源技術，2013，37（12）：2235-2238.

作者簡介：

吳利鋒（1984.10—），男，漢族，湖北黃岡人，碩士研究生，初級專業技術職務，研究方向：滅火救援.