浅谈电动汽车火灾危险性及调查方法

廖国荣

摘  要：电动汽车由于其不同于传统汽车的燃料供给和驱动方式，产生了新的有别于传统汽车火灾的新特点。本文从笔者参与调查的电动汽车火灾案例出发，总结了当前电动汽车发生火灾的原因，在此基础上，探讨了电动汽车火灾调查的方法，笔者认为，电动汽车火灾调查在参照内燃机汽车火灾调查规则的同时，要注意电动汽车火灾本身的特殊性。

关键词：电动汽车  火灾  危险  调查

中图分类号：U492.8                           文献标识码：A                    文章编号：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

电动汽车由于其不同于传统汽车的燃料供给和驱动方式，产生了新的有别于传统汽车火灾的新特点。电动汽车主要以电池为动力源，以电机为驱动方式;混合动力汽车则是传统内燃机汽车与纯电动汽车的结合产物，由于燃料供给和电力输送的变化产生了新的火灾隐患。

电动汽车主电气系统电压高于传统内燃机汽车，电气系统不仅是控制系统也是主要动力系统。同时，由于纯电动汽车缺少了内燃机，减少了油路及某些机械故障引起火灾的可能性。而混合动力汽车由于电机及控制器等动力系统的增加，火灾载荷发生了变化，增加了机舱散热的负荷。火灾形成的燃烧蔓延痕迹也随之发生了变化。

1  电动汽车火灾危险性分析

1.1 动力电池

电动汽车目前使用的动力电池主要为锂离子动力电池。锂离子电池由高活性的正极材料和有机电解液组成，在受热条件下非常容易发生剧烈的化学反应，这种反应将产生大量的热，从而使电池温度进一步上升，这是引发电池危险事故的主要原因。电池引起火灾的危险主要来自于电池的内部短路和外部短路。电池的充放电是非常复杂的化学、物理反应过程，内部短路很难完全避免，这有待于电池生产技术创新和产品质量的提高。电池的外部短路从技术上相对容易避免。只要充分对电池（单体、模块）正负极绝缘，正常情况下不会有太大的危险发生。但是，由于汽车属于流动性的运输工具，一旦发生异常情况，如变形、异物进入等造成电池外部短路，巨大的短路电流很容易引起火灾。

1.2 碰撞

根据电池的安全标准QC/T 743-2006《电动汽车用锂离子蓄电池》，电动汽车在碰撞、挤压、振动、跌落等过程中电池不能发生燃烧爆炸现象。不同于传统内燃机汽车的火灾安全隐患，电动汽车在碰撞后，动力电池的损坏有时不会立即体现出来，会经历一个缓慢的化学反应过程，最终导致火灾事故的发生。雪弗兰VOLT在进行侧碰撞实验时，于停车场放置3周后发生火灾。调查表明，火灾发生时发生过爆炸现象，電池箱车体发现多处电弧放电形成的孔洞。国内发生的因碰撞引发的电动汽车起火的火灾中，虽然是立即起火，调查中同样发现电池放电对车体形成的孔洞。在调查初期，曾经有车辆、电池方面的专家对孔洞由电弧形成表示怀疑，认为是由于动力电池内的电解液或物理撞击而形成的，但通过物证鉴定最终证明了其为放电形成。可见，短路产生的热量对车体的损坏足以引起火灾。

1.3 电气线路

电动汽车使用高压电路（称为12、24V以外的高压）来供电，主要用于空调、电池、电动机控制器、电动机等。高压使用两线制，其着火危险与传统的单线制有很大不同，并且类似于普通建筑物中的电气着火机理。

电源线短路、电池外部短路、电池放电和固定皮带以及电源线端子接触不良是电源线起火的主要原因张力。电动汽车的低压电气系统与传统汽车没有什么不同，电动汽车可能会发生汽车电气火灾的常见形式。此外，控制系统还包括高压电源管理控制和仪表功能显示。在实际的火灾调查案例中，发现电动汽车的高压线（如图1所示），包括在正常行驶期间未充电的充电线，可以发现多条短路痕迹，并分布在不同的地方。与调查传统内燃机车辆的电气火灾的原因相比，电动车辆的电气火灾应加强电气火灾的证据提取和识别技术，分析和研究电气火灾的发生时间。短路和融合标记识别的性质。

1.4 热管理

电动汽车的主要热源是电池、控制器、电动机等。在这样的系统中，总散热量大约等于相同功率的普通机械传动装置的总散热量，但是，这些热源的工作温度范围差别很大。为了及时消散这些组件的热量并保持可靠的组件性能，必须有一个有效的冷却系统，并且必须全面考虑冷却和冷却组件的体积、质量、尺寸和其他因素，满足车辆的一般要求。一旦电池运行过程中产生的热量积聚，温度不均匀将影响电池单元的一致性，从而降低电池充放电循环的效率，影响能量性能电池，在严重的情况下会导致热泄漏，会引起火灾。另外，当温度低时，电池内部的电化学反应不能正常进行，必须对电池进行加热。因此，为了使电池的性能和寿命最大化，有必要优化电池结构，对其进行热管理，增加散热和加热设施，控制其工作的温度环境。电池，并在加热時使用PTC，加热电阻器、加热系统。如果设计不正确，还可能导致局部短路或温度过高，从而引起火灾。

2  电动汽车火灾调查

调查电动汽车车火灾时，在遵循传统内燃机车辆火灾调查规则的同时要注意以下问题。

2.1 调查前的准备

由于传统汽车起火的频率很高，因此应急响应人员熟悉油箱和轮胎爆炸等一般危险，并会在进行灭火和消防时自觉避免此类危险。在应对电动汽车火灾事故时，如果遵循传统的汽车处理方式，许多潜在的危害将被忽略。电动汽车中的高压电池不同于传统汽车中的铅酸电池，电路系统在大火中燃烧后完全瘫痪。电动汽车动力电池由许多串联和并联连接的电池单元（模块）组成，电池（模块）损坏不会导致整个电池完全断电。消防人员必须了解建造电动汽车的原理，尤其是培训高压电气装置和使用高压开关。

2.2 分析方法不同

在通常的电气火灾分析中，一般从负荷侧到电源侧的电流方向对电气短路痕迹的次序进行常规判断，而电源侧的短路痕迹往往就失去了分析鉴定的意义。但在电动汽车火灾中，由于动力电池是由许多电池模块组成，模块又是由许多电池单体组成，这些单体采用串联、并联或混联的形式连接，一旦某一单体或模块出现故障，不会完全影响整个电池包的电量输出。同时，动力电池、控制电路用铅酸蓄电池的共同使用，一个在车底、一个在机舱内，两个相对独立的系统，电路布置交错，增加了电气系统火灾分析的复杂性。高压电池箱的布置、传统发动机舱内火灾载荷的变化，都将影响电动汽车火灾发生后火灾的蔓延和发展。

2.3 起火点的判断

一般汽车非纵火火灾有一个起火点，这是判断纵火火灾与自身故障火灾的一个重要依据。但在电动汽车火灾中，由于电动汽车动力电池体积较大，为节省空间，通常把电池大面积平铺于汽车底盘下面，或采取分体式的方式安装于车辆的不同可用空间。当电池包一处发生故障时，往往会影响到其他部位。受电池包设计形式、空间布置、通风（与氧气接触）的影响，形成类似两个或多个火点的表现形式。电池或车身的变形会对电池不同部位受力点产生破坏，表现为多点燃烧的痕迹。在火灾调查中，对这些火点（故障点）出现的次序判断非常困难。

2.4 痕迹的影响

电动汽车动力电池的电解质是易燃的有机溶剂，并且电池密闭，一旦发生火灾，很难扑灭。当前，没有公认的有效的用于电动汽车火灾的灭火剂。底盘中的电池占据的面积非常大，其剧烈燃烧也对着火的痕迹影响很大。着火时应充分考虑电池和燃烧对车辆痕迹的长期影响。与传统的内燃机汽车相比，最热的部分将从发动机舱转移到驾驶室或动力电池部分。同样，舱内火势蔓延的方式也不同。比较纯电动汽车和带有前轮驱动内燃机的四缸卧式汽车的燃烧足迹，它们也是燃烧从机舱扩散到发动机舱的痕迹。电动车机舱盖未烧蚀，形成在前机舱盖上。它们中的一些在车辆前部作为底部边缘显示三角形标记，而带有内燃机的传统汽车的盖子的烧蚀和变色痕迹在驾驶室下部显示三角形标记。这与车辆的结构有关。对于传统汽车，当大火通过驾驶防火墙中间的穿线孔（或空调孔）进入发动机舱时，它将点燃诸如后进气系统部件之类的可燃部件并过滤掉沿进气管向左前排空气，清洁并延长电池。在纯电动汽车的机舱中，两个中央金属部件DC-DC和电动机控制器阻碍了这种传播过程，火势从机舱的两侧向前方蔓延（见图2）。

特别是电动汽车总布置比较灵活，不同车辆也会有很大差别，而混合动力汽车在机舱内布置发动机的同时，还会增加电机、发电机等部件。因此，在火灾痕迹的分析判断中要区别这种因构造不同而形成的差别。

3  结语

电动汽车的火灾原因调查不同于传统内燃机汽车火灾原因调查。特别是高压动力电的安全问题，在调查前，一定要了解被调查车辆的结构、原理，并采取安全有效的防护措施，同时尽量保护现场痕迹不被破坏。按照内燃机汽车火灾调查规则调查的同时，要注意电动汽车火灾的特殊性。

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