引言

隨著社會科技的發(fā)展，新能源電動汽車的普及和推廣已然是全球**要的發(fā)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(fā)展，對我國的“碳達峰、碳中和"目標有著*要意義。隨著電動汽車產銷量的急劇上升，電動汽車逐步深入人們的日常生活。近年來，電動汽車火災事故時有發(fā)生，不僅制約了電動汽車的普及和商業(yè)化應用，也給人民生命財產和交通安全帶來了重大隱患。通過對新能源汽車發(fā)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范對策，為電動汽車消防安全管理提供參考。

一、我國新能源汽車發(fā)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日俱增。根據國*統計局和中國汽車工業(yè)協會公布的數據，自2016年以來，我國新能源汽車產量和銷量逐年增長，到2023年產銷量分別為958.7萬輛和949.5萬輛。受疫情影響，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536.5萬輛，同比增長81.6%，純電動汽車已然成為新能源汽車**要的部分。截至2023年底，中國新能源汽車保有量達2041萬輛，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338.6萬臺；截至2023年底，全國充電基礎設施保有量859.6萬臺，同比增加65%。

圖 1 2016-2023年中國新能源汽車產銷量統計

二、電動汽車火災事故統計及原因分析

1電動汽車火災事故統計

目前公開發(fā)布的新能源電動汽車火災事故統計的權*數據較少，僅2022年4月國*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(fā)生640起，相較2021年同期上升32%。此外，根據朱培培等、董武堂等統計的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(qū)電動汽車火災事故統計數據如表1所示。

表 1 廣西地區(qū)電動汽車火災事故統計

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

根據電動車輛國*工程實驗室和文獻的數據，電動汽車在不同狀態(tài)下發(fā)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(tài)下發(fā)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部短路，進而引發(fā)了電池熱失控。電池生產制備時混入金屬雜質、電濫用、電解液浸潤不均等引發(fā)的局部析鋰，會劃破電池隔膜，引發(fā)微小的內部短路。這些內部短路不易察覺，當電池內部短路產生的熱量累積到一定程度后將引發(fā)電池的熱失控，導致電動汽車電池起火甚至爆炸。

充電狀態(tài)下電動汽車發(fā)生火災事故占比達33.33%。電池充電狀態(tài)下起火的原因主要與電池、充電設備的質量有關。電池過充會使電池正*材料出現脫鋰，具有強氧化能力，使負*材料表面產生氧化分解，放出大量的熱，導致電池內部溫度和壓力急劇上升，同時電解液高度易燃，與鋰發(fā)生反應劇烈燃燒，*終導致熱失控引發(fā)起火。

圖 2 電動汽車不同狀態(tài)下發(fā)生火災事故占比

行駛狀態(tài)下電動汽車發(fā)生火災事故占比為32.25%。行駛狀態(tài)主要包括行駛中發(fā)生碰撞和行駛中未發(fā)生碰撞兩種情況。電動汽車在行駛過程中發(fā)生碰撞引起的火災事故主要是因為碰撞過程中電池受到沖擊，可能被壓縮、穿孔或其他損壞，導致火災的發(fā)生。電動汽車正常行駛中若未發(fā)生碰撞，一般*少發(fā)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系統或電池設計不合理，產品質量不達標，或者行駛路況較差，汽車顛簸嚴重等。

2電動汽車電池起火機理分析

基于電動車輛國*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部故障、碰撞、過充電、泡水等，其中內部故障導致的火災事故*高，占比達49%，碰撞和過充電分別占比12%、14%，泡水占比6%。

圖 3 電動汽車火災事故原因占比

雖然導致電動汽車火災事故的表面原因有多種，但分析各種火災事故原因可以發(fā)現，導致電動汽車起火的內部機理主要是電池的內部短路、外部短路與過充過放電等故障及其進一步引發(fā)的熱失控，電動汽車電池起火機理分析如圖4所示。其中，電池故障與電池泡水起火主要由于電池內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于改裝不規(guī)范導致電池內部短路、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(fā)起火的本質則是電池外部短路。電池的內部短路、外部短路和過充電都會大量產熱，導致電池熱失控、引發(fā)火災。

圖 4 電池起火機理分析

三、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，由于起火主要是動力電池發(fā)生內外部短路所致。由于動力電池的物質構成和內部結構特點，電動汽車起火與傳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、易復燃等特點。

1蔓延快

電動汽車動力電池由于內部短路導致熱失控起火，此時電池內部將發(fā)生大量的化學反應，如電解液反應、正*分解反應等，釋放出大量可燃易*氣體。而且電池火焰*高溫度超過1000℃，遠高于傳統汽油的燃燒溫度，火焰呈噴射狀。由于電池安裝在電動汽車底部，座椅內飾等大量可燃物均位于著火電池上方，火勢容易迅速蔓延。電動汽車火災試驗結果表明，鋰電池熱失控會釋放出大量白色氣體，伴有火焰噴出，從白色氣體噴出到車輛后半部分整體過火用時不到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(tài)。

2危險大

電動汽車發(fā)生火災事故時，由于車內空間狹小，特別是汽車碰撞起火時，車門由于碰撞可能被擠壓損壞，車內人員逃生時間有限，*易造成人員傷亡。動力電池燃燒將會產生HF、HCF等有毒物質和氫氣，甚至攜帶錳、汞等重金屬，這*易導致被困人員和消防救援人員發(fā)生中毒。同時，電池電解液多為碳酸酯類物質，其閃點較低，燃點為350~450℃，燃燒會釋放出H2、CO、CH4等易燃易爆氣體。鋰離子電池燃燒伴有大量的熱量和氣體產生，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(fā)電池內部爆炸。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，底盤電池包產生的噴射火*遠可達2.6m，猛烈的噴射火會對消防救援人員造成傷害。

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，內有裝飾物遮擋，電池多位于車輛底盤下方，位置隱蔽。當電動汽車由于動力電池熱失控引發(fā)火災時，輪胎過火泄氣后會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，從梨可等、王文和等、郭志慧等、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(guī)模、煙氣、熱量等均較為嚴重，危險程度較高。從電動汽車結構、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于傳統燃油汽車。

4易復燃

電動汽車發(fā)生火災后，動力電池內部結構遭到破壞，電池電解質、電解液及電*之間大多處于不穩(wěn)定、不平衡的狀態(tài)，電池內部仍存在化學反應和電流放熱效應，因此盡管明火被熄滅，其內部的放熱反應仍在繼續(xù)，隨著熱量的不斷累積，車輛仍然*易復燃。黃強等、張明杰等、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，滅火后仍會出現復燃現象。

四、電動汽車火災事故防控對策

電動汽車火災撲救不易，易造成人員傷亡和較大的經濟損失，提前做好電動汽車火災防控具有*要意義。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新技術特點，從電動汽車的生產、銷售、使用、維護、回收5個環(huán)節(jié)總結電動汽車火災事故的防控對策，如圖5所示。

1生產環(huán)節(jié)

在生產環(huán)節(jié)，需要加大科研投入，提高電動汽車的整體安全水平能從根源上預防和減少電動汽車火災事故的發(fā)生。有關部門和企業(yè)應該加大科研經費投入，加強電池材料、電池包結構設計、預測預警系統等方面技術的研發(fā)力度，提升電動汽車整體的安全水平，同時研發(fā)*效滅火和抗復燃技術。

電池材料方面，減少電*材料產生枝晶而刺穿隔膜的情況，研發(fā)出兼?zhèn)潆娀瘜W性能和安全性的難燃型和不燃型電解液，以及安全型正負*材料，高性能、高安全性的新型電池，如固態(tài)電池、鈉離子電池等。

圖 5 電動汽車火災事故防控對策

電池包結構設計方面，除電池包外殼采用高強度機械結構設計，減少碰撞中產生的形變，并防止行駛中意外刺穿外，還應該增加電池包快速卸氣結構，并在內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*明火的產生，使故障盡可能自限，同時防止壓力過高產生爆炸。可將電池包分為不同大小的區(qū)域并采用防火材料阻隔，起到類似“防火墻"的作用，延緩電池熱失控的發(fā)生，為救援工作爭取寶貴時間。

預測預警系統方面，研發(fā)電池故障隱患診斷和熱失控精*預測方法和技術，實現隱患事故的早期處置與事故預警，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，精*預測電池壽命和電池熱失控早期狀態(tài)。*后，要發(fā)展一體化的智能安全防控技術系統。研發(fā)安全檢測傳感器、集熱管理、故障診斷、熱失控預警和滅火協同的智能一體化技術，實現動力電池的*效熱管理、智能精*預測、靶向快速處置、清潔*效滅火。

2銷售環(huán)節(jié)

在銷售環(huán)節(jié)，國*市場監(jiān)督管理總局發(fā)布的《關于進一步規(guī)范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品安全召回監(jiān)管，規(guī)范新能源汽車事故報告制度。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，并充分應用網絡技術，加強動力電池全生命周期監(jiān)管，對儲能電池安全情況進行跟蹤并實現預判預警功能。

此外，消防救援部門與電動汽車經銷商合作，積*做好消費者關于新能源汽車安全使用的認知、宣傳和培訓，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，認準官*渠道，避免購買三無產品，切莫因貪小便宜，盲目相信非官*渠道的產品，同時切莫私自、非法改裝車輛。

3使用環(huán)節(jié)

在使用環(huán)節(jié)，需要構建車輛安全信息共享平臺，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(guī)范電動汽車的使用，可以從監(jiān)控平臺、充電設施、消防設施等方面考慮對電動汽車火災事故的防控。

監(jiān)控云平臺方面，目前北京理工大學電動車輛精*的事故數據，還能預警和延遲事故的發(fā)生趨勢。

充電設施方面，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制度。各地國*規(guī)范，指導充電場所完善應急消防隔離板配備，在發(fā)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。消防設施設備方面，相關部門應加強電動汽車火災消防設施設備的推廣普及，根據相關標準在電動汽車充電站、換電站、地下電動汽車車庫等重*場所布置應急消防隔離板、自動報警系統、自動滅火系統、消防給水系統等消防設施設備，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范意識，學習電動汽車消防知識，規(guī)范電動汽車的使用，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面，避免車輛底盤受到磕碰和損壞。

4維護環(huán)節(jié)

維護環(huán)節(jié)需要強化監(jiān)控云平臺的應用實效，及時提醒用戶定期維護保養(yǎng)，盡早出臺新能源汽車維修保養(yǎng)相關規(guī)范和標準。

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維護，特別是動力電池需要進行專業(yè)化維護。維護環(huán)節(jié)應強化監(jiān)控云平臺的應用實效，新能源車企應采用大數據分析、人工智能算法等精*預測電池的使用壽命和安全狀態(tài)，并根據預測結果，提醒使用人員進行保養(yǎng)維護。同時，使用人員在日常使用中也應做好日常保養(yǎng)和維護，定期到專業(yè)門店檢測電動汽車關鍵部件。

建議國*及相關部門盡早出臺新能源電動汽車的維修保養(yǎng)規(guī)范與標準，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(yǎng)技能水平。在新標準規(guī)范出臺之前，電動汽車生產銷售企業(yè)加強對日常維修保養(yǎng)過程中易發(fā)、多發(fā)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回收環(huán)節(jié)

回收環(huán)節(jié)，需要加強動力電池回收的安全管理，建立科學合理的循環(huán)利用體系。

電動汽車動力電池的回收是電池梯級利用和資源循環(huán)利用的*要手段，如果管理不規(guī)范、安全措施不到位，由于電池性能不一并且集中處置，也會存在較大火災安全風險。因此，相關政*部門應與新能源車企加強合作，共同加強動力電池回收的安全管理：一方面，建立科學合理的循環(huán)利用體系，提升動力電池回收環(huán)節(jié)的資源綜合利用水平，保證梯級利用電池產品的安全和質量；另一方面，建立溯源管理體系，進行廠商代碼申請和編碼規(guī)則備案，督促企業(yè)及時上傳梯次產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業(yè)機構或企業(yè)回收，切勿私自處理或胡亂丟棄。專門負責回收的企業(yè)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于其他電子產品。

安科瑞智慧消防云平臺

1概述

安科瑞智慧消防云平臺依托物聯網、云計算、互聯網、大數據、AI等技術，對充電站配電系統的運行、電能消耗、電能質量、充電安全和行為安全進行實時監(jiān)控和預警，為充電站的可靠、安全、經濟運行提供保障，并及時切除安全隱患、避免電氣火災發(fā)生，從而保障人員的生命財產安全，打造“安全、*效、舒適、綠色"的“人—車—樁—電網—互聯網—多種增值業(yè)務"的智慧充電站，提升充電站的社會和經濟價值。

2適用場合

可廣泛應用于醫(yī)院、學校、酒店、體育場等公共建筑；商業(yè)廣場、產業(yè)園等綜合園區(qū)；企業(yè)、住宅小區(qū)等場所。

3組網架構

平臺采用分層分布式結構，主要由終端感知設備、邊緣計算網關和能效管理平臺層三個部分組成，詳細拓撲結構如下：

4參考選型

5相關產品介紹

5.1 7KW交流充電樁AEV-AC007D

產品功能

（1）智能監(jiān)測：充電樁智能控制器對充電樁具備測量、控制與保護的功能，如運行狀態(tài)監(jiān)測、故障狀態(tài)監(jiān)測、充電計量與計費以及充電過程的聯動控制等。

（2）智能計量：輸出配置智能電能表，進行充電計量，具備完善的通信功能，可將計量信息通過RS485分別上傳給充電樁智能控制器和網絡運營平臺。

（3）云平臺：具備連接云平臺的功能，可以實現實時監(jiān)控，財務報表分析等等。

（4）保護功能：具備防雷保護、過載保護、短路保護，漏電保護和接地保護等功能。

（5）材質可靠：保證長期使用并抵御復雜天氣環(huán)境。

（6）適配車型：滿足國標充電接口，適配所有符合GB/T 20234.2-2015國標的電動汽車，適應不同車型的不同功率。

（7）資產安全：產品全部由中國平安保險承保，充分保障設備、車輛、人員的安全。

5.2 直流充電樁系列

5.3電氣火災探測器ARCM300-Z

5.4限流式保護器ASCP200

產品功能：

（1）短路保護：保護器實時監(jiān)測用電線路電流，當線路發(fā)生短路故障時，能在150微秒內實現快速限流保護，并發(fā)出聲光報警信號；

（2）過載保護：當線路電流過載且持續(xù)時間超過動作時間（3~60秒可設）時，保護器啟動限流保護，并發(fā)出聲光報警信號；

（3）表內超溫保護：當保護器內部器件工作溫度過高時，保護器實施超溫限流保護，并發(fā)出聲光報警信號；

（4）組網通訊：保護器具有1路RS485接口，可以將數據發(fā)送到后臺監(jiān)控系統，實現遠程監(jiān)控。

6平臺功能

6.1 登錄

6.2首頁

平臺首頁顯示充電站的位置及在線情況，統計充電站的充電數據

6.3實時監(jiān)控

（1）充電站監(jiān)控

可以按站點名稱進行篩選，顯示站點詳情、充電槍列表、統計訂單信息、故障記錄，點擊某個充電槍編號后在進入充電槍監(jiān)控頁面實時監(jiān)測變壓器負荷（搭配ACM300T、ADW300），當負荷超過50%時，系統會限制新增開始充電的充電樁的功率，降為50%，當變壓器負荷超過80%時，系統將不允許新增充電樁開始充電，直到負荷下降為止。如圖所示：

統計當前充電站各充電樁回路的數據；通過卡片的形式展現充電樁的數據；顯示故障列表；如圖所示：

（2）充電樁監(jiān)控

顯示充電樁充電數據；顯示各回路的充電狀態(tài)；可以對充電中的回路進行手動終止；顯示訂單信息、故障信息；如圖所示：

（3）設備監(jiān)控

顯示限流式保護器的狀態(tài)，包括線路中的剩余電流、溫度及異常報警，如圖所示：

6.4 故障管理

（1）故障查詢

故障查詢中記錄了登錄用戶相關聯的所有故障信息。如圖所示：

（2）故障派發(fā)

故障派發(fā)中記錄了當前待派發(fā)的故障信息。如圖所示：

（3）故障處理

故障處理中記錄了當前待處理的故障信息。如圖所示：

6.5能耗分析

在能耗分析中，可查看指*時段關聯站點和關聯樁的能耗信息并顯示對應的能耗趨勢圖。如圖所示：

6.6故障分析

在故障分析中，可查看相關時間內的故障數、故障狀態(tài)、故障類型、趨勢分析以及故障列表。如圖所示：

6.7財務報表

在財務報表中，可根據時間查看關聯站點的財務數據。如圖所示：

6.8收益查詢

在收益查詢中，可查看總的收益統計、收益變化曲線圖、支付占比餅圖以及實際收益報表。如圖所示：

7案例實景

六、結語

目前，隨著能源危機的全球蔓延以及對環(huán)境保護的日益關注，電動汽車已經成為全球汽車行業(yè)的*要發(fā)展方向。盡管電動汽車相關技術已逐步趨于成熟，但電動汽車在電池的研發(fā)、生產、維護和使用等方面還存在很大的進步空間，加之電動汽車屬于新興行業(yè)，很多規(guī)范和標準尚未完*落實，仍有未知的安全問題尚未完*暴露。因此，關于電動汽車火災事故的相關研究仍需繼續(xù)加強，以期為消防救援提供參考。

參考文獻

[1]朱培培,李新波,王焰孟,等.基于安全監(jiān)管下的新能源汽車熱安全發(fā)展分析[J].汽車文摘,2023(10):38-44.

[2]萬紹杰，電動汽車火災事故分析及防控對策探究.

[3] 安科瑞企業(yè)微電網設計與應用手冊.2022.05版.