浅谈新能源汽车火灾处置对策与研究

孟新元18721502664

安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：目前，新能源汽车因其环保等特性受到大众的欢迎，销量直线上升。虽然新能源汽车解决了尾气排放问题，但其自燃、爆炸等安全事故值得研究。因此，现就新能源汽车的主要构造、电力供应系统以及锂电池结构特点、其引发的火灾特性进行分析，并提出相应的处置对策，以期为相关研究提供参考。

关键词：新能源汽车；火灾处置；电力供应系统；锂电池

一、新能源汽车的主体构成分析

1新能源汽车的主体构成

新能源汽车推进系统主要由三大部分构成：电力供应系统、电动推进系统、支持系统。

电力供应系统由电池、能源管理系统和充电装置构成，其主要功能是向电机提供动力，同时监控电池状态和管理充电过程。在安装至车辆之前，通过串联或并联的方法，将12V或24V电池组配置成低电压供电系统。考虑到新能源汽车需要较高的运行速度，这些车辆往往依赖于高电压供电。可通过将多个12V或24V电池组通过特定方式连接，形成高压电池组，通过DC/DC转换器调整电压以满足电机需求。

电动推进系统由电控单元、功率转换模块、电动机、传动系统和轮胎构成，主要功能是*效地将电池中的电能转换成轮胎的旋转动力，在减速或制动时将能量回收到电池中，以实现能源利用。

支持系统包括额外的动力源、助力转向、导航、人工智能等，旨在提高驾驶体验与乘坐舒适性。

2新能源汽车电池主要结构

磷酸铁锂电池较好的热稳定性成为各大厂商的优先选择对象。因此，它也成为消防救援队伍的主要研究对象。

锂离子蓄电池由正*、负*、隔膜、电解溶液构成。其中锂离子蓄电池的正*材料主要由氧化锂钴、镍酸锂、锰酸锂和磷酸锂构成；锂离子电池的负*材料通常采用锂与碳之间形成的层状化合物，即LixC6。作为电池隔离层的材料，主要是由聚丙烯和聚乙烯构成。电解质部分则含有如六氟磷酸锂和六氟合砷酸锂等有机溶剂，而电池内的有机溶液是通过将磷酸二甲酯、碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯和硝酸二乙酯等按照一定比例混合调配而得到的。

3锂离子蓄电池的着火特性

锂电池储存着大量电能在体积中，安全问题主要热失控引起，有机小分子连锁反应是引发热失控的关键因素。在锂离子电池的热失控过程可分为三个主要阶段：起始阶段，电池内部温度达到90～100℃时，会引发负*材料的热分解，释放出大量的热量与氧气。积能阶段，在锂离子电池内部温度达到250～350℃时，锂离子与电解质中的有机溶剂（如碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯等）开始发生化学反应，生成如甲烷、乙烷等易燃碳氢化合物气体，引起电池体积*大。氧化爆炸阶段，在电池充电过程中，正*材料与电解质之间可能会发生激烈的氧化反应，释放出大量高温和有害气体，这种情况下电池有可能自行点火或者发生爆炸。

二、新能源汽车的火灾风险性及救援难点

作为能量储存装置，电池易受外部环境或内部质量问题的影响，导致热失控现象发生，从而引发火灾或爆炸等严重后果。新能源汽车中的电池安全问题是其安全性关注的*心点。这些车辆在发生火灾时的特性与传统燃油汽车存在明显的差异，主要体现在：

1火灾突发性与燃烧速度

在使用过程中，过度充电、水分侵入、物理撞击或高温都可能对新能源汽车电池造成损害，提高火灾风险。上海消防研究所的一项实验显示，通过并联电池芯并采用穿刺技术引起内部短路来模拟热失效情形，结果表明动力电池一旦发生热失效便能迅速着火。从着火到达燃烧*峰的时间仅需6s，而要将火完全扑灭则需耗时达3min，此期间内部温度可高达916℃。电池一旦发生热失控，就会快速释放出大量易燃的气体或液体，导致火势迅速蔓延，大大减少了报警、调度和救援操作的有效时间。

2火灾车辆状况复杂

在新能源汽车发生火灾时，锂离子电池燃烧会释放大量的热和气体。若电池的安全阀功能失效，释放的能量有可能触发车辆爆炸。与传统燃油车类似，新能源车辆内部装有大量装饰材料和电子设备，它们在燃烧时会产生诸多有害气体。电池燃烧还会产生大量有毒物质，如氟化物、烯烃、烷烃、醚等。锂离子电池中的电解液是易挥发且具有强腐蚀性的有机液体，它能通过呼吸、皮肤吸收等途径进入人体，易引起现场救援人员和被困者中毒或窒息。此外，新能源汽车采用的高电压大容量电池基础电压可达380V，不当处理会导致触电事故发生。

3起火车辆复燃概率高

新能源汽车蓄电池被金属壳保护，直接用水***灭火比较困难，难以迅速且*底地扑灭火势。即使表面的火焰被熄灭，内部的热反应仍在进行，很容易导致电池再次着火。

4起火车辆扑救困难，专业技术要求高

锂离子蓄电池内部成分在高温下会产生氧化物，即使在氧气不足的情况下仍能持续燃烧，且其内部的电芯外部由外壳材料包围，灭火剂难以作用到电芯内部。目前，救援队伍内部对于此类汽车火灾扑救多采用远距离洒水、翻转事故车辆、拆卸撬开电池包、长时间不间断注水等灭火方式。相对于传统汽车灭火，此类汽车火灾存在灭火效不佳、安全隐患更大、灭火时间更长等问题。

三、新能源汽车火灾常见扑救技战术

在接到新能源汽车火灾报警时，事先的准备至关重要，包括进行详尽的询问、给出具体指导和确保正确的引导。当指挥*心接收到关于新能源汽车的火警信息时，应立即获取车辆的品牌和型号信息，并利用新能源汽车的数据资源，如服务手册、救援指南等，查找必要的信息。这样可以快速了解车辆的电池类型、电池容量、*大工作电压和高压电路的布局。同时，联系当地的车辆销售商以获得*新的车辆信息，并以此对赶往现场的救援队伍进行简要说明，特别强调个人安全保护的重要性。再次与报警人员联系，给出明确的指导建议。例如，如果电池组已经起火，通常的灭火器可能无法有效扑灭火势，应告知报警人停止尝试灭火并指导其向下风方向疏散，以保证人员安全。

在到达火灾现场后，紧急指挥人员*须立即了解关键情况，包括火源的具体位置、有无人员被困及其位置和受伤情况，要注意电池组单元损坏、起火、泄漏情况，还要留意车辆发动机区域、前盖、门、行李厢等是否有任何特殊标志，以准确判定车辆类型。基于现场获得的具体信息，进行科学且合理的应急部署与行动计划制定。

在遇到有人员被困情况下，优先考虑人员安全与救助，尽力营救车内被困者。若车门因故障无法开启，应采用多方位入手策略，如破碎车窗玻璃，并使用水***产生水雾对抗火焰，以阻止火势扩散，赢得救援时间。同时可应用液压扩张器、切割器、千斤顶、消防斧等救援工具，以破拆车顶或拆卸车门等手段进行救援。在执行车体破拆作业时，使用雾化水流进行喷洒，减少火花产生。

考虑到新能源汽车火灾特殊风险属性，在当前消防技术条件下，优先考虑的是人员救援，目标是确保人员安全、阻止火势进一步发展并尽可能减少损失。基于火灾发生的具体位置与现场主要任务，应有选择性地决定采取何种灭火及救援策略，具体的方法如下：①降温冷却方法。在没有起火的情况下，可以采用传统车辆火灾处置的方式来扑灭汽车的火灾。当蓄电池着火时，需采用出水降温冷却的方法。②覆盖隔离法。当新能源汽车火灾处于发展及*面燃烧阶段时，在确保车内无人员被困的情况下，可利用超大型灭火毯对车辆进行完全覆盖，覆盖前应将车辆内饰与外围的明火打灭，利用窒息灭火原理，快速扑灭明火，此方法能有效控制消灭车辆可燃物明火，但对阻止蓄电池组的热失控没有任何作用。③围挡浸泡法。当新能源汽车处于完全燃烧、电池包热失控无法控制阶段时。在无被困人员的前提下，救援人员需在水***的掩护和灭火毯覆盖法相配合的情况下，在现场组装围挡设备挡板，将着火车辆完全包围，然后对围挡内部进行灌水操作，冷却车辆底盘及电池包，达到扑灭火势目的。此方法能有效控制电池包热失控，起到*面降温效果，防止车辆复燃。④快速转移法。当火灾发生在如停车场、地下车库等对周围有较大影响且现场不可控时，救援人员需利用水***从着火车辆后方两侧抵近灭火，控制外围火势。然后利用灭火毯对事故车进行覆盖，控制火势和烟气扩散，同时保护救援人员免受毒烟、漏电、爆炸、喷射火伤害。在现场指挥员、安全员和专业技术人员的监督下，采用边揭毯、边牵引、边冷却的方式，协力将着火车辆牵引至空旷安全地带进行处置。也可借鉴森林草原火灾处置措施中“防火隔离带”思路，选用托底式搬运机器人和拖轮式搬运机器人对事故车辆的毗邻车辆进行快速转移，对着火车辆进行孤立处置。

四、针对新能源车辆的消防处理流程与方法

1现场风险评估

指挥员和安全员在做好个人防护的前提下，携带红外热成像仪，测温仪、漏电探测器、绝缘断线钳、可燃气体检测器、有毒气体检测器、佩戴电绝缘手套等器材至着火车辆附近，对汽车进行危险评价，并切断车辆电源。

2现场安全管控

指挥员要根据事故严重性来确定警戒区域、安全区。需负责组织救援人员疏散旁观者，与交通管理部门合作，确保周边交通的顺畅，将事故现场分为多个专门区域，包括火灾扑救区域、设备替换区、伤员转移及待命区域。对于特别严重情况，还需要设立临时指挥*心、人员集结点、物资补给区。

现场外围安全员需协同***、交通等部门，对事故警戒范围进行严格封控，在距离事故现场不小于50m处进行警戒，高速公路距离则增加到150m，如遇到特殊天气，可适当扩大警戒范围，火场安全员需对进入火灾扑救区人员的安全防护情况进行详细检查并做好登记，

每10min提醒内攻人员内攻时间和注意气瓶余量。应当成立侦察小组，在现场持续使用可燃气体探测器进行监测，根据情况适时更改安全警戒线。指挥员需携带温度测量工具，实时监控事故车辆的电池温度，并据此调整警戒区域的范围。

3安全防护

安全防护关系到消防人员的生命安全，也是消防安全工作顺利完成的保障。消防指战员需要根据现场实际状况采取个人防护措施，包括穿戴完整灭火、救援防护服。接近着火车辆的工作人员应立即装备空气呼吸器，并正确穿戴绝缘手套、绝缘靴等防护装备。

4处置流程

在进行破拆、扑灭火势和救援工作，要遵循“救人*一，科学施救”的原则，如果条件许可，应尽快切断车辆电源，并把车钥匙放入信号屏蔽袋中或置于车辆10m外的位置。但是，还要针对不同的情况进行处置，具体内容如下：

针对电池热失控、车辆未出现明火的情况。在降温冷却组的掩护下，灭火组使用汽车底盘便携式灭火装具对车辆底盘处裸露燃烧的电池进行射水冷却。与此同时，其他人员预组装围挡，如果蓄电池的冷却效果不佳，现场火势有进一步扩散的趋势时，在水***掩护下在事故车辆四周迅速搭建围挡，采取射水注水或直接注水法，向围挡内注水淹没电池包，持续降温冷却至电池包温度降至安全范围。

针对车辆车厢内已起火、车辆进入*面燃烧阶段的情况。在射水降温冷却组水***手的掩护下，灭火组需使用大号灭火毯，对事故车辆进行*面覆盖。在可靠近起火车辆情况下，射水降温冷却组配合破拆小组破拆车窗，插入水***进行注水灭火，达到扑灭车厢内明火、冷却整车目的。灭火组其余人员预搭建围挡，当电池冷却效果不理想、火势有进一步扩大蔓延趋势时，在水***掩护下在事故车辆四周迅速搭建围挡，采取射水注水或直接注水法，向围挡内注水淹没电池包，持续冷却直至电池包温度降至安全范围。

注意，以上处置流程需车内无人员被困的情况下实施。

5注意事项

新能源汽车火灾处置还有一些事项要注意，具体如下：

*一，严禁在情况不明、未做好个人防护的情况下，盲目翻转车辆；严禁对带有鲜艳橙色标记的高压线路系统进行剪、切和拆卸，以免导致高压系统与外部绝缘发生故障，导致触电事故发生。

*二，在处置过程中，*须严格佩戴个人安全防护措施，近距离操作人员*须做好防触电保护及全包裹式防护，严防触电、电池电解液喷溅、热失控高温可燃气体喷射、爆炸等伤害。

*三，指挥员和安全员需持续监控着火车辆的状态，利用热成像相机监测电池部位的温度。如果发现电池温度突然升高或有大量烟雾释放，*须立即发出撤退信号，并指导人员撤到安全区。

五、安科瑞智慧消防云平台

1平台概述

安科瑞智慧消防云平台依托物联网、云计算、互联网、大数据、AI等技术，对充电站配电系统的运行、电能消耗、电能质量、充电安全和行为安全进行实时监控和预警，为充电站的可靠、安全、经济运行提供保障，并及时切除安全隐患、避免电气火灾发生，从而保障人员的生命财产安全，打造“安全、*效、舒适、绿色”的“人—车—桩—电网—互联网—多种增值业务”的智慧充电站，提升充电站的社会和经济价值。

2适用场合

可广泛应用于医院、学校、酒店、体育场等公共建筑；商业广场、产业园等综合园区；企业、住宅小区等场所。

3组网架构

平台采用分层分布式结构，主要由终端感知设备、边缘计算网关和能效管理平台层三个部分组成，详细拓扑结构如下：

4参考选型

5相关产品介绍

5.1 7KW交流充电桩AEV-AC007D

产品功能

（1）智能监测：充电桩智能控制器对充电桩具备测量、控制与保护的功能，如运行状态监测、故障状态监测、充电计量与计费以及充电过程的联动控制等。

（2）智能计量：输出配置智能电能表，进行充电计量，具备完善的通信功能，可将计量信息通过RS485分别上传给充电桩智能控制器和网络运营平台。

（3）云平台：具备连接云平台的功能，可以实现实时监控，财务报表分析等等。

（4）保护功能：具备防雷保护、过载保护、短路保护，漏电保护和接地保护等功能。

（5）材质可靠：保证长期使用并抵御复杂天气环境。

（6）适配车型：满足国标充电接口，适配所有符合GB/T 20234.2-2015国标的电动汽车，适应不同车型的不同功率。

（7）资产安全：产品全部由中国平安保险承保，充分保障设备、车辆、人员的安全。

5.2 直流充电桩系列

5.3电气火灾探测器ARCM300-Z

5.4限流式保护器ASCP200

产品功能：

（1）短路保护：保护器实时监测用电线路电流，当线路发生短路故障时，能在150微秒内实现快速限流保护，并发出声光报警信号；

（2）过载保护：当线路电流过载且持续时间超过动作时间（3~60秒可设）时，保护器启动限流保护，并发出声光报警信号；

（3）表内超温保护：当保护器内部器件工作温度过高时，保护器实施超温限流保护，并发出声光报警信号；

（4）组网通讯：保护器具有1路RS485接口，可以将数据发送到后台监控系统，实现远程监控。

6平台功能

6.1 登录

6.2首页

平台首页显示充电站的位置及在线情况，统计充电站的充电数据

6.3实时监控

（1）充电站监控

可以按站点名称进行筛选，显示站点详情、充电***列表、统计订单信息、故障记录，点击某个充电***编号后在进入充电***监控页面实时监测变压器负荷（搭配ACM300T、ADW300），当负荷超过50%时，系统会限制新增开始充电的充电桩的功率，降为50%，当变压器负荷超过80%时，系统将不允许新增充电桩开始充电，直到负荷下降为止。如图所示：

统计当前充电站各充电桩回路的数据；通过卡片的形式展现充电桩的数据；显示故障列表；如图所示：

（2）充电桩监控

显示充电桩充电数据；显示各回路的充电状态；可以对充电中的回路进行手动终止；显示订单信息、故障信息；如图所示：

（3）设备监控

显示限流式保护器的状态，包括线路中的剩余电流、温度及异常报警，如图所示：

6.4 故障管理

（1）故障查询

故障查询中记录了登录用户相关联的所有故障信息。如图所示：

（2）故障派发

故障派发中记录了当前待派发的故障信息。如图所示：

（3）故障处理

故障处理中记录了当前待处理的故障信息。如图所示：

6.5能耗分析

在能耗分析中，可查看*定时段关联站点和关联桩的能耗信息并显示对应的能耗趋势图。如图所示：

6.6故障分析

在故障分析中，可查看相关时间内的故障数、故障状态、故障类型、趋势分析以及故障列表。如图所示：

6.7财务报表

在财务报表中，可根据时间查看关联站点的财务数据。如图所示：

6.8收益查询

在收益查询中，可查看总的收益统计、收益变化曲线图、支付占比饼图以及实际收益报表。如图所示：

7案例实景