公交車動力電池起火原因分析

顏景林，李正，周升升

（蘇州華碧微科檢測技術有限公司，江蘇蘇州，215000）

公交車動力電池起火原因分析

顏景林，李正，周升升

（蘇州華碧微科檢測技術有限公司，江蘇蘇州，215000）

公交車在更換電池行駛約15分鐘后，出現冒煙、起火等現象。本文通過宏觀檢查、電壓檢測、剩磁檢測、金相分析、高溫試驗等手段進行分析。最終發現由于電池箱內部的正極導線和負極端子導線緊鄰，負極端子與電池托架負極插孔未有效接觸，致使在車輛運行時，負極端子產生高溫，導致電池箱連接器處的絕緣材料和負極端子與正極導線相接觸的絕緣材料燒熔，發生一次短路，引起電池箱起火。本文所用的分析方法有助于科技人員根據失效模式的表象分析出具體的失效原因。

動力電池；起火；剩磁；金相；失效

0 引言

2010年，國務院下發《關于加快培育和發展戰略性新興產業的決定》（國發〔2010〕32號）[1]，正式將新能源汽車列入七大戰略性新興產業之一。發展電動汽車成為國家戰略，是我國重點培育的戰略性新興產業。2013年9月13日，財政部、科技部、工業和信息化部及國家發改委聯合出臺了《關于繼續開展新能源汽車推廣應用工作的通知》，以電動汽車為代表的新能源汽車在國家戰略政策的扶持下快速發展并大面積推廣使用。目前，電動汽車在公交、出租等公共交通領域的發展最為迅猛。與傳統汽車不同，電動汽車本身承載了大量動力電池，動力電池是電動汽車的核心部件。作為一種儲能裝置，動力電池易受外界環境刺激和自身制造缺陷的影響發生熱失控，引發火災[2]。

某公交車，在更換全部電池后行駛約15分鐘，車輛SOC電量大于90%的情況下，出現冒煙、起火等現象。

1 檢查部分

1.1 涉案電池箱宏觀檢查

依據GB/T 16840.1-2008《電氣火災痕跡物證技術鑒定方法第1部分：宏觀法》[3]對涉案燒毀的電池箱進行檢查，涉案燒毀電池箱外殼未見碰撞痕跡。左側風扇完好，右側風扇已燒熔，有部分殘留風扇外殼（見圖1、2）；涉案燒毀電池箱連接器的外殼存在熔化痕跡，負極端的絕緣材料已熔化，負極端子脫落在電池箱內部，正極端子、信號線端子、地線端子和2個定位柱及其絕緣材料未見燒熔痕跡（見圖3）；電池箱內部，位于負極端子處的區域燒毀嚴重；正對負極端子處1組電池下部塑料外殼已燒熔，下部電池已鼓包，保險盒存在煙熏痕跡，保險盒底部存在熔化痕跡，負極端子與導線相接處絕緣材料已燒熔，負極端子與導線連接處均有放電痕跡，負極端子與導線上均有熔珠（見圖4）；與保險盒相連的2根正極導線已熔斷，熔斷導線兩端均有熔珠，導線與正極端子連接處的絕緣材料完好。

圖1 電池箱拆解圖片

檢查涉案燒毀電池箱的保險盒（見圖5、6），發現電池的正極導線接保險絲的左端子，然后通過保險絲，其右端子的導線向下引入電池盒內部，引入電池盒內部正極的導線已經熔斷，其下方就是負極端子和負極導線。

圖2 右側風扇燒熔

圖3 電池箱連接器圖片

圖4 負極端子與導線

圖5 保險盒接線圖片

圖6 正極導線

1.2 涉案電池箱托架檢查

檢查涉案電池托架樣品的連接器，發現連接器的負極到正極和地線端子區域存在煙熏碳化痕跡，負極端子插孔內部發黑，存在放電氧化痕跡，負極端子外的絕緣材料存在燒熔痕跡（見圖7）；正極端子插孔內部光亮，未見發黑放電氧化痕跡（見圖8）。

圖7 負極端子插孔內部圖片

圖8 正極端子插孔內部圖片

1.3 涉案電池箱內電池檢查

涉案燒毀電池箱共有24組電池組成，其中每組電池有12個電芯組成。檢測發現其中1組電池一側有煙熏痕跡，塑料外殼局部燒熔；1組電池一側塑料外殼有燒熔痕跡，電池未鼓包；1組電池一側的右部塑料外殼燒毀，左部塑料外殼燒熔，2個電芯鼓包開裂（見圖9）；以上3組電池均位于負極端子處的區域，其中電池鼓包開裂的電池正對負極端子；其余電池未見有過火痕跡。

對涉案燒毀電池箱24組電池的電壓進行測量，測得其中電芯鼓包開裂的那組電池電壓為0V（見圖10），其余23組電池的電壓均約為3.3V。

圖9 燒毀嚴重的電池圖片

圖10 電池電壓測量圖片

2 檢測部分

2.1 剩磁檢測

依據GB 16840.2-1997《電氣火災原因技術鑒定方法 第2部分：剩磁法》[4]，對電池箱連接器負極端子處附近的區域進行檢查（見附圖11），測得在負極端子上方電池箱六角螺絲處存在3.1mT的剩磁，固定電池的螺絲處存在1.0mT的剩磁，接地端子處存在0.5 mT的剩磁。

圖11 剩磁檢測圖片

2.2 金相檢測

取涉案燒毀電池箱負極端子處的熔痕，依據GB 16840.4-1997《電氣火災原因技術鑒定方法 第4部分：金相法》[5]對其進行金相檢查，檢查結果見表1所示。

表1 金相檢查結果

2.3 高溫實驗

取涉案燒毀電池箱正極導線和連接器外殼的絕緣材料進行高溫實驗，發現當溫度達到約為350℃時，正極導線絕緣皮和連接器外殼的絕緣材料均已熔化，正極導線連接片可以燒熔導線絕緣皮。

3 結果分析

由“涉案電池箱宏觀檢查”可知，涉案燒毀電池箱起火部位位于箱體內部的負極端子區域，呈由內向外、由下向上燃燒的趨勢；連接器處固定負極端的絕緣材料和負極端子與導線相接處的絕緣材料均已燒熔，負極端子處有熔珠、熔痕；負極端子區域處的正極導線熔斷，熔斷導線兩端均有熔珠；正極導線與負極端子存在接觸的物質特征。

由“涉案電池箱剩磁檢測”可知，涉案電池箱連接器負極端子處附近的區域存在3.1mT的剩磁，具備線路短路的物證特征。

由“涉案電池箱托架檢查”可知，涉案電池托架連接器的負極端子插孔內部發黑，有放電氧化痕跡，且負極端子插孔外殼的絕緣材料存在燒熔現象。

由“涉案電池箱內電池檢查”結合“發生事故時車輛數據上傳電池的溫度和電壓均正常”可知，鋁箔存在未完全燒熔，負極石墨的表面有Fe元素，具備電池外部高溫導致燒毀的物證特征。

由“金相檢測”可知，負極導線端子存在一次短路的物質特征。

由“高溫實驗”可知，當溫度達到約為350℃時，正極導線絕緣皮和連接器外殼的絕緣材料均熔化。

綜上所述，發現涉案燒毀電池箱負極導線端子存在一次短路的物證特征，由于其內部的正極導線和負極端子導線緊鄰，負極端子與電池托架負極插孔未有效接觸，致使在車輛運行時，負極端子產生高溫，導致電池箱連接器處的絕緣材料和負極端子與正極導線相接觸的絕緣材料燒熔，發生一次短路，引起電池箱起火。

[1]國務院關于加快培育和發展戰略性新興產業的決定[Z],2010.

[2]吳忠華,李海寧.電動汽車的火災危險性探討[J].消防科學與技術,2014，33(11):1340-1343.

[3] GB/T 16840.1-2008,電氣火災痕跡物證技術鑒定方法 第1部分：宏觀法 [S].

[4] GB 16840.2-1997,電氣火災原因技術鑒定方法 第2部分:剩磁法 [S].

[5] GB 16840.4-1997,電氣火災原因技術鑒定方法 第4部分:金相法 [S].

Cause Analysis of Bus Power Battery Ignition

Yan Jinglin，Li Zheng，Zhou Shengsheng
（Soochow FALAB Judicial Authenticators, Suzhou Jiangsu, 215000）

Bus in the replacement of the battery after about 15 minutes, there smoke, fire and other phenomena In this paper, macroscopic inspection, voltage detection, remanence detection, metallographic analysis, high temperature test and other means of analysis It is found that the negative terminal of the battery box has a high temperature due to the non-effective contact between the positive lead wire and the negative terminal wire inside the battery case, and the negative terminal is not effectively brought into contact with the negative electrode jack of the battery holder, resulting in an insulating material and a negative electrode The terminal and the cathode wire contact with the insulation material melting, a short circuit occurs, causing the battery box fire. The analysis method used in this paper is helpful for the scientific and technical personnel to analyze the specific failure reason according to the failure mode

Power Battery; Fire; Remanence; Metallographic; Failure;