淺談新能源電動汽車火災事故分析及防控對策探究

hth下载地址 陳聰

通過對電動汽車火災事故進行統計分析，闡釋了電動汽車火災事故的發生機理，基於(yu) 引發火災事故的電池內(nei) 部短路、電池外部短路、電池過充電或過放電3大因素，結合其蔓延快、危險大、滅火難、易複燃的特點，從(cong) 電動汽車的生產(chan) 、銷售、使用、維護、回收5個(ge) 環節提出了相應的防控措施，以期為(wei) 電動汽車的安全防控與(yu) 消防救援提供參考。

關(guan) 鍵詞：電動汽車；火災事故；火災原因；起火機理；防控對策

一、研究意義

隨著社會(hui) 科技的發展，新能源電動汽車的普及和推廣已然是全球重要的發展趨勢之一。新能源電動汽車的廣泛應用，能有效促進綠色低碳型經濟的發展，對我國的“碳達峰、碳中和”目標有著重要意義(yi) 。隨著電動汽車產(chan) 銷量的急劇上升，電動汽車逐步深入人們(men) 的日常生活。近年來，電動汽車火災事故時有發生，不僅(jin) 製約了電動汽車的普及和商業(ye) 化應用，也給人民生命財產(chan) 和交通安全帶來了重大隱患。通過對新能源汽車發展趨勢及電動汽車火災事故原因及特點進行分析，提出電動汽車火災事故防範對策，為(wei) 電動汽車消防安全管理提供參考。

二、我國新能源汽車發展趨勢分析

中國是當今世界大的新能源汽車市場，新能源汽車保有量與(yu) 日俱增。根據國家統計局和中國汽車工業(ye) 協會(hui) 公布的數據，自2016年以來，我國新能源汽車產(chan) 量和銷量逐年增長，到2023年產(chan) 銷量分別為(wei) 958.7萬(wan) 輛和949.5萬(wan) 輛。受口罩影響，2019、2020年增長率有所下滑，但2021年開始回歸高增長率，2021年銷量增長率甚至高達158%，產(chan) 量增長率達169%，如圖1所示。其中，2021年各類新能源車型占比中，純電動汽車高達83%；2022年中國純電動汽車銷量536.5萬(wan) 輛，同比增長81.6%，純電動汽車已然成為(wei) 新能源汽車重要的部分。截至2023年底，中國新能源汽車保有量達2041萬(wan) 輛，占汽車總量的6.07%。同時，新能源汽車配套的充換電基礎設施同樣增長迅速。根據中國電動汽車充電基礎設施促進聯盟公布的數據，2023年我國充電基礎設施增量達338.6萬(wan) 台；截至2023年底，全國充電基礎設施保有量達859.6萬(wan) 台，同比增加65%。

三、電動汽車火災事故統計及原因分析

3.1電動汽車火災事故統計

目前公開發布的新能源電動汽車火災事故統計的*威數據較少，僅(jin) 2022年4月國家消防救援局公布了2022年一季度電動汽車火災數據，數據顯示新能源汽車火災共發生640起，相較2021年同期上升32%。此外，根據朱培培等［1］、董武堂等［2］統計的2014-2021年電動汽車起火事故數據，2014-2021年電動汽車火災事故數量總體(ti) 呈現上升趨勢。廣西消防救援總隊查詢到的2020-2023年廣西地區電動汽車火災事故統計數據如表1所示。

由表1可以看出，隨著電動汽車保有量的增加，廣西地區電動汽車火災事故數量和造成的直接財產(chan) 損失也隨之增多，電動汽車安全問題引起了越來越多的關(guan) 注。

根據電動車輛國家工程實驗室和文獻的數據，電動汽車在不同狀態下發生火災占比情況如圖2所示。數據表明，電動汽車在靜置狀態下發生火災事故占比高達34.42%，導致其火災事故的根本原因是電池內(nei) 部短路，進而引發了電池熱失控。電池生產(chan) 製備時混入金屬雜質、電濫用、電解液浸潤不均等引發的局部析鋰，會(hui) 劃破電池隔膜，引發微小的內(nei) 部短路。這些內(nei) 部短路不易察覺，當電池內(nei) 部短路產(chan) 生的熱量累積到一定程度後將引發電池的熱失控，導致電動汽車電池起火甚至爆炸。

充電狀態下電動汽車發生火災事故占比達33.33%。電池充電狀態下起火的原因主要與(yu) 電池、充電設備的質量有關(guan) 。電池過充會(hui) 使電池正極材料出現脫鋰，具有強氧化能力，使負極材料表麵產(chan) 生氧化分解，放出大量的熱，導致電池內(nei) 部溫度和壓力急劇上升，同時電解液高度易燃，與(yu) 鋰發生反應劇烈燃燒，最終導致熱失控引發起火。

行駛狀態下電動汽車發生火災事故占比為(wei) 32.25%。行駛狀態主要包括行駛中發生碰撞和行駛中未發生碰撞兩(liang) 種情況。電動汽車在行駛過程中發生碰撞引起的火災事故主要是因為(wei) 碰撞過程中電池受到衝(chong) 擊，可能被壓縮、穿孔或其他損壞，導致火災的發生。電動汽車正常行駛中若未發生碰撞，一般極少發生火災事故。如果起火，其可能的主要原因是電動汽車的散熱係統或電池設計不合理，產(chan) 品質量不達標，或者行駛路況較差，汽車顛簸嚴(yan) 重等。

3.3電動汽車電池起火機理分析

基於(yu) 電動車輛國家工程實驗室和文獻數據進行統計分析，電動汽車火災事故原因占比如圖3所示，電動汽車火災的主要原因有內(nei) 部故障、碰撞、過充電、泡水等，其中內(nei) 部故障導致的火災事故較高，占比達49%，碰撞和過充電分別占比12%、14%，泡水占比6%。

雖然導致電動汽車火災事故的表麵原因有多種，但分析各種火災事故原因可以發現，導致電動汽車起火的內(nei) 部機理主要是電池的內(nei) 部短路、外部短路與(yu) 過充過放電等故障及其進一步引發的熱失控，電動汽車電池起火機理分析如圖4所示。其中，電池故障與(yu) 電池泡水起火主要由於(yu) 電池內(nei) 部短路導致電池熱失控；交通事故或底盤碰撞則對應電池內(nei) 部短路和外部短路；用戶對電動汽車進行改裝則可能出現由於(yu) 改裝不規範導致電池內(nei) 部短路、電池外部短路、電池過充電或過放電等現象；電子電氣故障、充電設備故障等引發起火的本質則是電池外部短路。電池的內(nei) 部短路、外部短路和過充電都會(hui) 大量產(chan) 熱，導致電池熱失控、引發火災。

四、電動汽車火災事故的特點

根據電動汽車火災事故原因分析，由於(yu) 起火主要是動力電池發生內(nei) 外部短路所致。由於(yu) 動力電池的物質構成和內(nei) 部結構特點，電動汽車起火與(yu) 傳(chuan) 統汽車起火相比更具危險性，電動汽車火災事故具有蔓延快、危險大、滅火難、易複燃等特點。

4.1蔓延快

電動汽車動力電池由於(yu) 內(nei) 部短路導致熱失控起火，此時電池內(nei) 部將發生大量的化學反應，如電解液反應、正極分解反應等，釋放出大量可燃易*氣體(ti) 。而且電池火焰較高溫度超過1000℃,遠高於(yu) 傳(chuan) 統汽油的燃燒溫度，火焰呈噴射狀。由於(yu) 電池安裝在電動汽車底部，座椅內(nei) 飾等大量可燃物均位於(yu) 著火電池上方，火勢容易迅速蔓延。電動汽車火災試驗結果表明，鋰電池熱失控會(hui) 釋放出大量白色氣體(ti) ，伴有火焰噴出，從(cong) 白色氣體(ti) 噴出到車輛後半部分整體(ti) 過火用時不到10min，車輛電池溫度迅速升高至1000℃以上，火災迅速在整車蔓延。整車在625s時出現階段性溫增，在1250s時整車呈現猛烈燃燒狀態。

4.2危險大

電動汽車發生火災事故時，由於(yu) 車內(nei) 空間狹小，特別是汽車碰撞起火時，車門由於(yu) 碰撞可能被擠壓損壞，車內(nei) 人員逃生時間有限，極易造成人員傷(shang) 亡。動力電池燃燒將會(hui) 產(chan) 生HF、HCF等有毒物質和氫氣，甚至攜帶錳、汞等重金屬，這極易導致被困人員和消防救援人員發生中毒。同時，電池電解液多為(wei) 碳酸酯類物質，其閃點較低，燃點為(wei) 350~450℃,燃燒會(hui) 釋放出H2、CO、CH4等易燃易爆氣體(ti) 。鋰離子電池燃燒伴有大量的熱量式”手段處置一起初期火勢較小的電動汽車火災。和氣體(ti) 產(chan) 生，加上鋰離子電池狹小密閉空間的結構特點，在安全閥失效的情況下，能量的擠壓足以引發電池內(nei) 部爆炸。根據朱難難等的電動汽車火災特性試驗研究，電動汽車火災時，底盤電池包產(chan) 生的噴射火最遠可達2.6m，猛烈的噴射火會(hui) 對消防救援人員造成傷(shang) 害。

4.3滅火難

根據電動汽車結構，動力電池一般安裝在車輛底部，電池上方安裝座位，外有車身包裹，內(nei) 有裝飾物遮擋，電池多位於(yu) 車輛底盤下方，位置隱蔽。當電動汽車由於(yu) 動力電池熱失控引發火災時，輪胎過火泄氣後會(hui) 導致車輛底盤高度下降，消防救援人員很難將滅火劑有效噴射至動力電池位置，大大降低了滅火劑的滅火效率，導致電動汽車火災滅火難，大大延長撲救時間。

此外，從(cong) 梨可等、王文和等、郭誌慧等、高明澤等、朱難難等、陳欽佩等分別對磷酸鐵鋰電池、三元鋰電池、全尺寸電動汽車開展的火災特性試驗研究可知，盡管動力電池類型不同，但電動汽車火災時其規模、煙氣、熱量等均較為(wei) 嚴(yan) 重，危險程度較高。從(cong) 電動汽車結構、動力電池位置、電池火災危險性看，電動汽車火災撲救的難度高於(yu) 傳(chuan) 統燃油汽車。

4.4易複燃

電動汽車發生火災後，動力電池內(nei) 部結構遭到破壞，電池電解質、電解液及電極之間大多處於(yu) 不穩定、不平衡的狀態，電池內(nei) 部仍存在化學反應和電流放熱效應，因此盡管明火被熄滅，其內(nei) 部的放熱反應仍在繼續，隨著熱量的不斷累積，車輛仍然極易複燃。黃強等、張明傑等、饒慧等、郭莉等、卓萍等分別研究了不同滅火劑和不同滅火方式對電池火災的滅火效果，結果表明，滅火後仍會(hui) 出現複燃現象。

五、電動汽車火災事故防控對策

電動汽車火災撲救不易，易造成人員傷(shang) 亡和較大的經濟損失，提前做好電動汽車火災防控具有重要意義(yi) 。根據前文對電動汽車火災原因統計及起火機理分析，結合目前電動汽車安全防護相關(guan) 新技術特點，從(cong) 電動汽車的生產(chan) 、銷售、使用、維護、回收5個(ge) 環節總結電動汽車火災事故的防控對策，如圖5所示。

5..1生產環節

在生產(chan) 環節，需要加大科研投入，提高電動汽車的整體(ti) 安全水平能從(cong) 根源上預防和減少電動汽車火災事故的發生。有關(guan) 部門和企業(ye) 應該加大科研經費投入，加強電池材料、電池包結構設計、預測預警係統等方麵技術的研發力度，提升電動汽車整體(ti) 的安全水平，同時研發很快滅火和抗複燃技術。

電池材料方麵，減少電極材料產(chan) 生枝晶而刺穿隔膜的情況，研發出兼備電化學性能和安全性的難燃型和不燃型電解液，以及安全型正負極材料，高性能、高安全性的新型電池，如固態電池、鈉離子電池等。

電池包結構設計方麵，除電池包外殼采用高強度機械結構設計，減少碰撞中產(chan) 生的形變，並防止行駛中意外刺穿外，還應該增加電池包快速卸氣結構，並在內(nei) 部增加阻燃粉狀物配合卸氣結構，在卸氣的同時噴射阻燃物抑製明火的產(chan) 生，使故障盡可能自限，同時防止壓力過高產(chan) 生爆炸。可將電池包分為(wei) 不同大小的區域並采用防火材料阻隔，起到類似“防火牆”的作用，延緩電池熱失控的發生，為(wei) 救援工作爭(zheng) 取寶貴時間。

預測預警係統方麵，研發電池故障隱患診斷和熱失控準確預測方法和技術，實現隱患事故的早期處置與(yu) 事故預警，如采用大數據深度分析等人工智能算法提升BMS性能，提升電池熱失控預警功能，準確預測電池壽命和電池熱失控早期狀態。

最後，要發展一體(ti) 化的智能安全防控技術係統。研發安全檢測傳(chuan) 感器、集熱管理、故障診斷、熱失控預警和滅火協同的智能一體(ti) 化技術，實現動力電池的很快熱管理、智能準確預測、靶向快速處置、清潔很快滅火。

5.2銷售環節

在銷售環節，國家市場監督管理總局發布的《關(guan) 於(yu) 進一步規範新能源汽車事故報告的補充通知》，進一步強化了新能源汽車產(chan) 品安全召回監管，規範新能源汽車事故報告製度。新能源車企應加強動力電池防解碼、防改裝技術的研究，杜絕非法改裝行為(wei) ，並充分應用網絡技術，加強動力電池全生命周期監管，對儲(chu) 能電池安全情況進行跟蹤並實現預判預警功能。

此外，消防救援部門與(yu) 電動汽車經銷商合作，積極做好消費者關(guan) 於(yu) 新能源汽車安全使用的認知、宣傳(chuan) 和培訓，提高消費者的電動汽車消防意識。消費者應充分了解廠家信息，認準*方渠道，避免購買(mai) 三無產(chan) 品，切莫因貪小便宜，盲目相信非*方渠道的產(chan) 品，同時切莫私自、非法改裝車輛。

5.3使用環節

在使用環節，需要構建車輛安全信息共享平台，加強充電設施和換電站的安全建設，普及電動汽車火災消防設施設備，規範電動汽車的使用，可以從(cong) 監控平台、充電設施、消防設施等方麵考慮對電動汽車火災事故的防控。

監控雲(yun) 平台方麵，目前北京理工大學電動車輛中心進行網絡求援，為(wei) 救援人員提供準確的事故數據，還能預警和延遲事故的發生趨勢。

充電設施方麵，加大充電樁建設力度，提升充電器、充電樁等充電設施的消防安全水平，推廣電動汽車電池換電站，倡導集中充電、換電，降低消防安全風險，同時建立完整的充電設施安全防護管理製度。各地國家規範，指導充電場所完善應急消防隔離板配備，在發生電動汽車火災事故時能夠及時使用消防隔離板，隔離事故車輛，防止火災蔓延，減少經濟損失。消防設施設備方麵，相關(guan) 部門應加強電動汽車火災消防設施設備的推廣普及，根據相關(guan) 標準在電動汽車充電站、換電站、地下電動汽車車庫等重點場所布置應急消防隔離板、自動報警係統、自動滅火係統、消防給水係統等消防設施設備，降低電動汽車火災事故的安全風險。

此外，電動汽車使用人員應提高火災安全防範意識，學習(xi) 電動汽車消防知識，規範電動汽車的使用，禁止使用未接地的充電設施給電動汽車充電，熟知充電設施緊急停止按鈕的位置，盡量避免電動汽車行駛在涉水、高溫及路況較差的路麵，避免車輛底盤受到磕碰和損壞。

5.4維護環節

維護環節需要強化監控雲(yun) 平台的應用實效，及時提醒用戶定期維護保養(yang) ，盡早出台新能源汽車維修保養(yang) 相關(guan) 規範和標準。

電動汽車的日常維護主要包括動力電池、充電器、電氣線路、防控裝置等的檢測與(yu) 維護，特別是動力電池需要進行專(zhuan) 業(ye) 化維護。維護環節應強化監控雲(yun) 平台的應用實效，新能源車企應采用大數據分析、人工智能算法等精準預測電池的使用壽命和安全狀態，並根據預測結果，提醒使用人員進行保養(yang) 維護。同時，使用人員在日常使用中也應做好日常保養(yang) 和維護，定期到專(zhuan) 業(ye) 門店檢測電動汽車關(guan) 鍵部件。

建議國家及相關(guan) 部門盡早出台新能源電動汽車的維修保養(yang) 規範與(yu) 標準，4S店或維修廠加強維修人員的培訓，提高維修人員的電動汽車維修保養(yang) 技能水平。在新標準規範出台之前，電動汽車生產(chan) 銷售企業(ye) 加強對日常維修保養(yang) 過程中易發、多發的故障問題的及時研判，突出的問題要召回車輛進行維修。

5.5回收環節

回收環節，需要加強動力電池回收的安全管理，建立科學合理的循環利用體(ti) 係。

電動汽車動力電池的回收是電池梯級利用和資源循環利用的重要手段，如果管理不規範、安全措施不到位，由於(yu) 電池性能不一並且集中處置，也會(hui) 存在較大火災安全風險。因此，相關(guan) 政府部門應與(yu) 新能源車企加強合作，共同加強動力電池回收的安全管理：一方麵，建立科學合理的循環利用體(ti) 係，提升動力電池回收環節的資源綜合利用水平，保證梯級利用電池產(chan) 品的安全和質量；另一方麵，建立溯源管理體(ti) 係，進行廠商代碼申請和編碼規則備案，督促企業(ye) 及時上傳(chuan) 梯次產(chan) 品和廢舊電池的流向信息。使用人員應謹慎處理廢舊的動力電池，應將廢舊動力電池交予專(zhuan) 業(ye) 機構或企業(ye) 回收，切勿私自處理或胡亂(luan) 丟(diu) 棄。專(zhuan) 門負責回收的企業(ye) 應謹慎處置舊動力電池，不應再將動力電池中部分完好的模組或電池包直接應用於(yu) 其他電子產(chan) 品。

六、hth下载地址汽車充電樁運營管理平台

充電運營管理平台是基於(yu) 物聯網和大數據技術的充電設施管理係統，可以實現對充電樁的監控、調度和管理、提供充電樁的利用率和充電效率，提升用戶的充電體(ti) 驗和服務質量。用戶可以通過APP或小程序提前預約充電，避免在充電站排隊等待的情況，同時也能為(wei) 充電站提供更準確的充電需求數據，方便後續的調度和管理。通過智能監控設備，對充電樁的功率、電壓、電流等參數進行實時監控，及時發現和處理充電樁故障和異常情況對充電樁的功率進行控製和管理，確保充電樁在合理的功率範圍內(nei) 充電，避免對電網造成過大的負荷。

6.1功能介紹

5.1.1充電服務

充電設施搜索，充電設施查看，地圖尋址，在線自助支付充電，充電結算，導航等。

5.1.2首頁總覽

總覽當日、當月開戶數、充值金額、充電金額、充電度數、充電次數、充電時長，累計的開戶數、充值金額、充電金額、充電度數、充電次數、充電時長，以及相應的環比增長和同比增長以及樁、站分布地圖導航、本月充電統計。

5.1.3交易結算

充電價(jia) 格策略管理，預收費管理，賬單管理，營收和財務相關(guan) 報表。

5.1.4故障管理

故障管理故障記錄查詢、故障處理、故障確認、故障分析等管理項，為(wei) 用戶管理故障和查詢提供方便。

5.1.5統計分析

統計分析支持運營趨勢分析、收益統計，方便用戶以曲線、能耗分析等分析工具，瀏覽樁的充電運營態勢。

5.1.6運營報告

按用戶周期分析汽車、電瓶車充電站、樁運行、交易、充值、充電及報警、故障情況，形成分析報告。

5.1.7APP、小程序移動端支持

通過模糊搜索和地圖搜索的功能，可查詢可用的電樁和電站等詳細信息。掃碼充電，在線支付:掃描充電樁二維碼，完成支付，微信支付完成後，即可進行充電。

5.1.8資源管理

充電站檔案管理，充電樁檔案管理，用戶檔案管理，充電樁運行監測，充電樁異常交易監測。

6.2產品選型

5.3改造項目充電樁配置安裝推薦表

表3.1改造項目充電樁配置安裝推薦表

七、hth下载地址智慧用電管理雲平台

hth下载地址AcreICloud-6000安全用電管理雲(yun) 平台是針對我國當前電氣火災事故頻發而研發的一套電氣火災預警和預防管理係統。該係統是基於(yu) 移動互聯網、雲(yun) 計算技術，通過物聯網傳(chuan) 感終端，將辦公建築、學校、醫院、工廠、體(ti) 育場館、賓館、福利院等人員密集場所的電氣安全數據，實時傳(chuan) 輸至安全用電管理服務器，為(wei) 用戶提供不間斷的數據跟蹤、統計分析和安全監管。平台將發現的各種安全隱患信息及時告警提醒，並推送給相關(guan) 人員，以便及早發現和消除隱患，真正做到防患於(yu) 未然。

7.1功能介紹

6.1.1實時監測

可查看設備的狀態、實時數據、曆史數據，巡檢記錄和報警信息。

6.1.2報警推送

可提供短信、郵件、APP推送、語音外呼、語音播報、微信小程序推送、微信公眾(zhong) 號推送、釘釘推送通知等多種方式進行異常通知。

6.1.3隱患管理

隱患查詢→隱患派發→隱患處理，通過隱患的完整流程，形成閉環，跟蹤每一個(ge) 隱患的工單狀態。

6.1.4遠程控製

管理人員可以遠程設定探測器的各種參數值，或者對監控設備進行分閘、合閘、複位、消音、自檢和遠程設置等操作，方便管理，同時提高工作效率。

6.1.5用戶報告

針對項目一個(ge) 周期內(nei) 的用電數據進行匯總，生成安全用電分析報告。

7.2產品選型

7.3現場圖片

安裝在汽車充電樁前端

電動汽車充電樁集中安裝

八、總結

目前，隨著能源危機的全球蔓延以及對環境保護的日益關(guan) 注，電動汽車已經成為(wei) 全球汽車行業(ye) 的重要發展方向。盡管電動汽車相關(guan) 技術已逐步趨於(yu) 成熟，但電動汽車在電池的研發、生產(chan) 、維護和使用等方麵還存在很大的進步空間，加之電動汽車屬於(yu) 新興(xing) 行業(ye) ，很多規範和標準尚未*全落實，仍有未知的安全問題尚未*全暴露。因此，關(guan) 於(yu) 電動汽車火災事故的相關(guan) 研究仍需繼續加強，以期為(wei) 消防救援提供參考。

【參考文獻】

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[2]周洋捷,王震坡,洪吉超,等.新能源汽車動力電池“過充電-熱失控”安全防控技術研究綜述[J].機械工程學報,2022