公交车动力电池起火原因分析

颜景林，李正，周升升

（苏州华碧微科检测技术有限公司，江苏苏州，215000）

公交车动力电池起火原因分析

颜景林，李正，周升升

（苏州华碧微科检测技术有限公司，江苏苏州，215000）

公交车在更换电池行驶约15分钟后，出现冒烟、起火等现象。本文通过宏观检查、电压检测、剩磁检测、金相分析、高温试验等手段进行分析。最终发现由于电池箱内部的正极导线和负极端子导线紧邻，负极端子与电池托架负极插孔未有效接触，致使在车辆运行时，负极端子产生高温，导致电池箱连接器处的绝缘材料和负极端子与正极导线相接触的绝缘材料烧熔，发生一次短路，引起电池箱起火。本文所用的分析方法有助于科技人员根据失效模式的表象分析出具体的失效原因。

动力电池；起火；剩磁；金相；失效

0 引言

2010年，国务院下发《关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》（国发〔2010〕32号）[1]，正式将新能源汽车列入七大战略性新兴产业之一。发展电动汽车成为国家战略，是我国重点培育的战略性新兴产业。2013年9月13日，财政部、科技部、工业和信息化部及国家发改委联合出台了《关于继续开展新能源汽车推广应用工作的通知》，以电动汽车为代表的新能源汽车在国家战略政策的扶持下快速发展并大面积推广使用。目前，电动汽车在公交、出租等公共交通领域的发展最为迅猛。与传统汽车不同，电动汽车本身承载了大量动力电池，动力电池是电动汽车的核心部件。作为一种储能装置，动力电池易受外界环境刺激和自身制造缺陷的影响发生热失控，引发火灾[2]。

某公交车，在更换全部电池后行驶约15分钟，车辆SOC电量大于90%的情况下，出现冒烟、起火等现象。

1 检查部分

1.1 涉案电池箱宏观检查

依据GB/T 16840.1-2008《电气火灾痕迹物证技术鉴定方法第1部分：宏观法》[3]对涉案烧毁的电池箱进行检查，涉案烧毁电池箱外壳未见碰撞痕迹。左侧风扇完好，右侧风扇已烧熔，有部分残留风扇外壳（见图1、2）；涉案烧毁电池箱连接器的外壳存在熔化痕迹，负极端的绝缘材料已熔化，负极端子脱落在电池箱内部，正极端子、信号线端子、地线端子和2个定位柱及其绝缘材料未见烧熔痕迹（见图3）；电池箱内部，位于负极端子处的区域烧毁严重；正对负极端子处1组电池下部塑料外壳已烧熔，下部电池已鼓包，保险盒存在烟熏痕迹，保险盒底部存在熔化痕迹，负极端子与导线相接处绝缘材料已烧熔，负极端子与导线连接处均有放电痕迹，负极端子与导线上均有熔珠（见图4）；与保险盒相连的2根正极导线已熔断，熔断导线两端均有熔珠，导线与正极端子连接处的绝缘材料完好。

图1 电池箱拆解图片

检查涉案烧毁电池箱的保险盒（见图5、6），发现电池的正极导线接保险丝的左端子，然后通过保险丝，其右端子的导线向下引入电池盒内部，引入电池盒内部正极的导线已经熔断，其下方就是负极端子和负极导线。

图2 右侧风扇烧熔

图3 电池箱连接器图片

图4 负极端子与导线

图5 保险盒接线图片

图6 正极导线

1.2 涉案电池箱托架检查

检查涉案电池托架样品的连接器，发现连接器的负极到正极和地线端子区域存在烟熏碳化痕迹，负极端子插孔内部发黑，存在放电氧化痕迹，负极端子外的绝缘材料存在烧熔痕迹（见图7）；正极端子插孔内部光亮，未见发黑放电氧化痕迹（见图8）。

图7 负极端子插孔内部图片

图8 正极端子插孔内部图片

1.3 涉案电池箱内电池检查

涉案烧毁电池箱共有24组电池组成，其中每组电池有12个电芯组成。检测发现其中1组电池一侧有烟熏痕迹，塑料外壳局部烧熔；1组电池一侧塑料外壳有烧熔痕迹，电池未鼓包；1组电池一侧的右部塑料外壳烧毁，左部塑料外壳烧熔，2个电芯鼓包开裂（见图9）；以上3组电池均位于负极端子处的区域，其中电池鼓包开裂的电池正对负极端子；其余电池未见有过火痕迹。

对涉案烧毁电池箱24组电池的电压进行测量，测得其中电芯鼓包开裂的那组电池电压为0V（见图10），其余23组电池的电压均约为3.3V。

图9 烧毁严重的电池图片

图10 电池电压测量图片

2 检测部分

2.1 剩磁检测

依据GB 16840.2-1997《电气火灾原因技术鉴定方法 第2部分：剩磁法》[4]，对电池箱连接器负极端子处附近的区域进行检查（见附图11），测得在负极端子上方电池箱六角螺丝处存在3.1mT的剩磁，固定电池的螺丝处存在1.0mT的剩磁，接地端子处存在0.5 mT的剩磁。

图11 剩磁检测图片

2.2 金相检测

取涉案烧毁电池箱负极端子处的熔痕，依据GB 16840.4-1997《电气火灾原因技术鉴定方法 第4部分：金相法》[5]对其进行金相检查，检查结果见表1所示。

表1 金相检查结果

2.3 高温实验

取涉案烧毁电池箱正极导线和连接器外壳的绝缘材料进行高温实验，发现当温度达到约为350℃时，正极导线绝缘皮和连接器外壳的绝缘材料均已熔化，正极导线连接片可以烧熔导线绝缘皮。

3 结果分析

由“涉案电池箱宏观检查”可知，涉案烧毁电池箱起火部位位于箱体内部的负极端子区域，呈由内向外、由下向上燃烧的趋势；连接器处固定负极端的绝缘材料和负极端子与导线相接处的绝缘材料均已烧熔，负极端子处有熔珠、熔痕；负极端子区域处的正极导线熔断，熔断导线两端均有熔珠；正极导线与负极端子存在接触的物质特征。

由“涉案电池箱剩磁检测”可知，涉案电池箱连接器负极端子处附近的区域存在3.1mT的剩磁，具备线路短路的物证特征。

由“涉案电池箱托架检查”可知，涉案电池托架连接器的负极端子插孔内部发黑，有放电氧化痕迹，且负极端子插孔外壳的绝缘材料存在烧熔现象。

由“涉案电池箱内电池检查”结合“发生事故时车辆数据上传电池的温度和电压均正常”可知，铝箔存在未完全烧熔，负极石墨的表面有Fe元素，具备电池外部高温导致烧毁的物证特征。

由“金相检测”可知，负极导线端子存在一次短路的物质特征。

由“高温实验”可知，当温度达到约为350℃时，正极导线绝缘皮和连接器外壳的绝缘材料均熔化。

综上所述，发现涉案烧毁电池箱负极导线端子存在一次短路的物证特征，由于其内部的正极导线和负极端子导线紧邻，负极端子与电池托架负极插孔未有效接触，致使在车辆运行时，负极端子产生高温，导致电池箱连接器处的绝缘材料和负极端子与正极导线相接触的绝缘材料烧熔，发生一次短路，引起电池箱起火。

[1]国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定[Z],2010.

[2]吴忠华,李海宁.电动汽车的火灾危险性探讨[J].消防科学与技术,2014，33(11):1340-1343.

[3] GB/T 16840.1-2008,电气火灾痕迹物证技术鉴定方法 第1部分：宏观法 [S].

[4] GB 16840.2-1997,电气火灾原因技术鉴定方法 第2部分:剩磁法 [S].

[5] GB 16840.4-1997,电气火灾原因技术鉴定方法 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;