淺談電動汽車火災危險性及調查方法

廖國榮

摘? 要：電動汽車由于其不同于傳統汽車的燃料供給和驅動方式，產生了新的有別于傳統汽車火災的新特點。本文從筆者參與調查的電動汽車火災案例出發，總結了當前電動汽車發生火災的原因，在此基礎上，探討了電動汽車火災調查的方法，筆者認為，電動汽車火災調查在參照內燃機汽車火災調查規則的同時，要注意電動汽車火災本身的特殊性。

關鍵詞：電動汽車? 火災? 危險? 調查

中圖分類號：U492.8? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2020）10（a）-0071-03

Abstract： Because of the difference of fuel supply and driving mode between electric vehicles and traditional vehicles， new characteristics of electric vehicles are different from traditional vehicle fires. Starting from the cases of electric vehicle fire that the author participated in the investigation， this paper summarizes the causes of the current electric vehicle fire， and on this basis， discusses the methods of electric vehicle fire investigation. The author believes that the particularity of electric vehicle fire itself should be paid attention to when the fire investigation of electric vehicle refers to the fire investigation rules of internal combustion engine vehicle.

Key Words： Electric vehicle; Fire; Danger; Investigation

電動汽車由于其不同于傳統汽車的燃料供給和驅動方式，產生了新的有別于傳統汽車火災的新特點。電動汽車主要以電池為動力源，以電機為驅動方式;混合動力汽車則是傳統內燃機汽車與純電動汽車的結合產物，由于燃料供給和電力輸送的變化產生了新的火災隱患。

電動汽車主電氣系統電壓高于傳統內燃機汽車，電氣系統不僅是控制系統也是主要動力系統。同時，由于純電動汽車缺少了內燃機，減少了油路及某些機械故障引起火災的可能性。而混合動力汽車由于電機及控制器等動力系統的增加，火災載荷發生了變化，增加了機艙散熱的負荷。火災形成的燃燒蔓延痕跡也隨之發生了變化。

1? 電動汽車火災危險性分析

1.1 動力電池

電動汽車目前使用的動力電池主要為鋰離子動力電池。鋰離子電池由高活性的正極材料和有機電解液組成，在受熱條件下非常容易發生劇烈的化學反應，這種反應將產生大量的熱，從而使電池溫度進一步上升，這是引發電池危險事故的主要原因。電池引起火災的危險主要來自于電池的內部短路和外部短路。電池的充放電是非常復雜的化學、物理反應過程，內部短路很難完全避免，這有待于電池生產技術創新和產品質量的提高。電池的外部短路從技術上相對容易避免。只要充分對電池（單體、模塊）正負極絕緣，正常情況下不會有太大的危險發生。但是，由于汽車屬于流動性的運輸工具，一旦發生異常情況，如變形、異物進入等造成電池外部短路，巨大的短路電流很容易引起火災。

1.2 碰撞

根據電池的安全標準QC/T 743-2006《電動汽車用鋰離子蓄電池》，電動汽車在碰撞、擠壓、振動、跌落等過程中電池不能發生燃燒爆炸現象。不同于傳統內燃機汽車的火災安全隱患，電動汽車在碰撞后，動力電池的損壞有時不會立即體現出來，會經歷一個緩慢的化學反應過程，最終導致火災事故的發生。雪弗蘭VOLT在進行側碰撞實驗時，于停車場放置3周后發生火災。調查表明，火災發生時發生過爆炸現象，電池箱車體發現多處電弧放電形成的孔洞。國內發生的因碰撞引發的電動汽車起火的火災中，雖然是立即起火，調查中同樣發現電池放電對車體形成的孔洞。在調查初期，曾經有車輛、電池方面的專家對孔洞由電弧形成表示懷疑，認為是由于動力電池內的電解液或物理撞擊而形成的，但通過物證鑒定最終證明了其為放電形成。可見，短路產生的熱量對車體的損壞足以引起火災。

1.3 電氣線路

電動汽車使用高壓電路（稱為12、24V以外的高壓）來供電，主要用于空調、電池、電動機控制器、電動機等。高壓使用兩線制，其著火危險與傳統的單線制有很大不同，并且類似于普通建筑物中的電氣著火機理。

電源線短路、電池外部短路、電池放電和固定皮帶以及電源線端子接觸不良是電源線起火的主要原因張力。電動汽車的低壓電氣系統與傳統汽車沒有什么不同，電動汽車可能會發生汽車電氣火災的常見形式。此外，控制系統還包括高壓電源管理控制和儀表功能顯示。在實際的火災調查案例中，發現電動汽車的高壓線（如圖1所示），包括在正常行駛期間未充電的充電線，可以發現多條短路痕跡，并分布在不同的地方。與調查傳統內燃機車輛的電氣火災的原因相比，電動車輛的電氣火災應加強電氣火災的證據提取和識別技術，分析和研究電氣火災的發生時間。短路和融合標記識別的性質。

1.4 熱管理

電動汽車的主要熱源是電池、控制器、電動機等。在這樣的系統中，總散熱量大約等于相同功率的普通機械傳動裝置的總散熱量，但是，這些熱源的工作溫度范圍差別很大。為了及時消散這些組件的熱量并保持可靠的組件性能，必須有一個有效的冷卻系統，并且必須全面考慮冷卻和冷卻組件的體積、質量、尺寸和其他因素，滿足車輛的一般要求。一旦電池運行過程中產生的熱量積聚，溫度不均勻將影響電池單元的一致性，從而降低電池充放電循環的效率，影響能量性能電池，在嚴重的情況下會導致熱泄漏，會引起火災。另外，當溫度低時，電池內部的電化學反應不能正常進行，必須對電池進行加熱。因此，為了使電池的性能和壽命最大化，有必要優化電池結構，對其進行熱管理，增加散熱和加熱設施，控制其工作的溫度環境。電池，并在加熱時使用PTC，加熱電阻器、加熱系統。如果設計不正確，還可能導致局部短路或溫度過高，從而引起火災。

2? 電動汽車火災調查

調查電動汽車車火災時，在遵循傳統內燃機車輛火災調查規則的同時要注意以下問題。

2.1 調查前的準備

由于傳統汽車起火的頻率很高，因此應急響應人員熟悉油箱和輪胎爆炸等一般危險，并會在進行滅火和消防時自覺避免此類危險。在應對電動汽車火災事故時，如果遵循傳統的汽車處理方式，許多潛在的危害將被忽略。電動汽車中的高壓電池不同于傳統汽車中的鉛酸電池，電路系統在大火中燃燒后完全癱瘓。電動汽車動力電池由許多串聯和并聯連接的電池單元（模塊）組成，電池（模塊）損壞不會導致整個電池完全斷電。消防人員必須了解建造電動汽車的原理，尤其是培訓高壓電氣裝置和使用高壓開關。

2.2 分析方法不同

在通常的電氣火災分析中，一般從負荷側到電源側的電流方向對電氣短路痕跡的次序進行常規判斷，而電源側的短路痕跡往往就失去了分析鑒定的意義。但在電動汽車火災中，由于動力電池是由許多電池模塊組成，模塊又是由許多電池單體組成，這些單體采用串聯、并聯或混聯的形式連接，一旦某一單體或模塊出現故障，不會完全影響整個電池包的電量輸出。同時，動力電池、控制電路用鉛酸蓄電池的共同使用，一個在車底、一個在機艙內，兩個相對獨立的系統，電路布置交錯，增加了電氣系統火災分析的復雜性。高壓電池箱的布置、傳統發動機艙內火災載荷的變化，都將影響電動汽車火災發生后火災的蔓延和發展。

2.3 起火點的判斷

一般汽車非縱火火災有一個起火點，這是判斷縱火火災與自身故障火災的一個重要依據。但在電動汽車火災中，由于電動汽車動力電池體積較大，為節省空間，通常把電池大面積平鋪于汽車底盤下面，或采取分體式的方式安裝于車輛的不同可用空間。當電池包一處發生故障時，往往會影響到其他部位。受電池包設計形式、空間布置、通風（與氧氣接觸）的影響，形成類似兩個或多個火點的表現形式。電池或車身的變形會對電池不同部位受力點產生破壞，表現為多點燃燒的痕跡。在火災調查中，對這些火點（故障點）出現的次序判斷非常困難。

2.4 痕跡的影響

電動汽車動力電池的電解質是易燃的有機溶劑，并且電池密閉，一旦發生火災，很難撲滅。當前，沒有公認的有效的用于電動汽車火災的滅火劑。底盤中的電池占據的面積非常大，其劇烈燃燒也對著火的痕跡影響很大。著火時應充分考慮電池和燃燒對車輛痕跡的長期影響。與傳統的內燃機汽車相比，最熱的部分將從發動機艙轉移到駕駛室或動力電池部分。同樣，艙內火勢蔓延的方式也不同。比較純電動汽車和帶有前輪驅動內燃機的四缸臥式汽車的燃燒足跡，它們也是燃燒從機艙擴散到發動機艙的痕跡。電動車機艙蓋未燒蝕，形成在前機艙蓋上。它們中的一些在車輛前部作為底部邊緣顯示三角形標記，而帶有內燃機的傳統汽車的蓋子的燒蝕和變色痕跡在駕駛室下部顯示三角形標記。這與車輛的結構有關。對于傳統汽車，當大火通過駕駛防火墻中間的穿線孔（或空調孔）進入發動機艙時，它將點燃諸如后進氣系統部件之類的可燃部件并過濾掉沿進氣管向左前排空氣，清潔并延長電池。在純電動汽車的機艙中，兩個中央金屬部件DC-DC和電動機控制器阻礙了這種傳播過程，火勢從機艙的兩側向前方蔓延（見圖2）。

特別是電動汽車總布置比較靈活，不同車輛也會有很大差別，而混合動力汽車在機艙內布置發動機的同時，還會增加電機、發電機等部件。因此，在火災痕跡的分析判斷中要區別這種因構造不同而形成的差別。

3? 結語

電動汽車的火災原因調查不同于傳統內燃機汽車火災原因調查。特別是高壓動力電的安全問題，在調查前，一定要了解被調查車輛的結構、原理，并采取安全有效的防護措施，同時盡量保護現場痕跡不被破壞。按照內燃機汽車火災調查規則調查的同時，要注意電動汽車火災的特殊性。

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