摘要：為了引起社會(huì )對新能源汽車(chē)火災問(wèn)題和風(fēng)險的廣泛關(guān)注，筆者作為一名基層的火災調查人員，結合火災的實(shí)際情況在簡(jiǎn)要介紹新能源汽車(chē)概念和發(fā)展的基礎上，詳細闡述了以鋰電池為主的新能源汽車(chē)火災成因，系統地提出了關(guān)于防范新能源汽車(chē)火災的安全對策，以期為新能源汽車(chē)火災防范應對措施的制定提供借鑒和參考，對未來(lái)新能源汽車(chē)安全生產(chǎn)和使用具有重要意義。

關(guān)鍵詞：新能源汽車(chē)；火災調查；火災風(fēng)險；鋰電池；安全對策

1新能源汽車(chē)的概念和火災風(fēng)險

由于石油等資源的能源危機和傳統汽車(chē)工業(yè)帶來(lái)的環(huán)境污染問(wèn)題，發(fā)展新能源汽車(chē)已成為全球主要經(jīng)濟體共識。當前我國得益于現代高科技進(jìn)步和新能源戰略布局，新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)得到Q所未有的發(fā)展，擁有廣闊的市場(chǎng)前景和發(fā)展潛力[1]。

新能源汽車(chē)是指“采用新型動(dòng)力系統，W全或者主要依靠新能源驅動(dòng)的汽車(chē)，包括插電式混動(dòng)力（含增程式）汽車(chē)、純電動(dòng)汽車(chē)和燃料電池汽車(chē)等"[2]。一般來(lái)說(shuō)，新能源汽車(chē)分為純電動(dòng)汽車(chē)、混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)、燃氣汽車(chē)、燃燒電池電動(dòng)汽車(chē)和生物燃燒汽車(chē)等類(lèi)型[3]。通過(guò)查詢(xún)中國汽車(chē)協(xié)會(huì )相關(guān)統計數據，我國在2016—2018年間的新能源汽車(chē)銷(xiāo)量分別占全球汽車(chē)銷(xiāo)量的65.47%，49.03%，62.23%。2018年，我國新能源汽車(chē)的銷(xiāo)售量達到了125.6萬(wàn)輛，既是全球大的新能源汽車(chē)消費國，又是全球大的新能源汽車(chē)制造國。伴隨著(zhù)我國新能源汽車(chē)行業(yè)的迅猛發(fā)展，汽車(chē)動(dòng)力電池也得到了Q所未有的增長(cháng)和應用。從當前我國新能源汽車(chē)市場(chǎng)來(lái)看，動(dòng)力電池從制作原料不同主要分為7種[4]：磷酸鐵鋰電池、錳酸鋰電池、鈦酸鋰電池、三元材料電池、多元復合電池、鎳氫電池、超級電容器。

通過(guò)《新能源汽車(chē)藍皮書(shū)：中國新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告（2017）》中發(fā)布的相關(guān)數據整理而成的2017年我國動(dòng)力電池總配套量表（見(jiàn)表1）可看出，鋰電池的應用領(lǐng)域廣，總配套量占據了市場(chǎng)動(dòng)力電池總配套量的80%以上，是主要的新能源汽車(chē)動(dòng)力電池。

表1 2017年我國動(dòng)力電池總配套量

新能源汽車(chē)的普及給人們帶來(lái)的便利，但伴隨而來(lái)的動(dòng)力電池（以鋰電池為主）引發(fā)的火災已成為產(chǎn)業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)和亟須正視的安全問(wèn)題。在我國，根據不W全數據統計，新能源汽車(chē)起火引發(fā)的事故在2017—2018年超過(guò)60起，2019年超過(guò)70起[5-6]，2020—2022年更是呈猛烈上升趨勢。

2新能源汽車(chē)火災成因及隱患分析

由于近些年來(lái)頻發(fā)的以鋰電池為主要動(dòng)力的新能源汽車(chē)安全和火災事故，不制了新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，而且危害了人們的生命財產(chǎn)安全，因此對新能源汽車(chē)及其動(dòng)力鋰電池安全性問(wèn)題的研究十分有必要。在進(jìn)行新能源汽車(chē)火災風(fēng)險隱患分析之前，對新能源汽車(chē)主體結構和鋰電池原理構造的了解和認識是重要前提和基礎。

新能源汽車(chē)主要指以鋰電池為動(dòng)力源的純電動(dòng)汽車(chē)，其主要由電源控制系統、電力驅動(dòng)系統和輔助系統組成[7]，具體見(jiàn)圖1。

鋰電池主要由正極、負極、隔膜和電解液（電解質(zhì)和有機溶劑結合）組成，正負兩極浸潤在電解液中，Li+以電解質(zhì)為介質(zhì)從而在正負兩極之間運動(dòng)，實(shí)現電池的充放電過(guò)程[8]。并且，為了避免正負極通過(guò)電解液發(fā)生短路問(wèn)題，生產(chǎn)時(shí)需要用隔膜將鋰電池的正負兩極進(jìn)行分隔。具體來(lái)說(shuō)，鋰電池的工作原理見(jiàn)圖2[9]，在充放電過(guò)程中，Li+在兩個(gè)正負電極之間往返嵌入和脫嵌；充電時(shí)，Li+從正極脫嵌，并經(jīng)過(guò)非水電解質(zhì)嵌入到負極中，而使負極處于富Li+狀態(tài)，放電時(shí)過(guò)程剛好相反。通過(guò)對鋰電池的原理和構造分析可以看出，鋰電池的高能量?jì)Υ媾c釋放都是在一個(gè)狹小的空間內完成。為了提高鋰電池的單位儲能效應，鋰電池研發(fā)和生產(chǎn)商們都會(huì )盡可能得壓縮鋰離子的傳送空間（即隔膜）。因此通常提高鋰離子電池效能的直接方法就是減少隔膜的厚度，從而使電池內Li+的狹小空間愈發(fā)狹小。但愈發(fā)薄的隔膜會(huì )增加正負兩極直接接觸從而造成短路的風(fēng)險，從而更易造成短路引發(fā)火災甚至爆炸，這就是人們通常所說(shuō)的“熱失控"。此外，鋰電池除正常充放電電化學(xué)反應之外，存在的一些副反應也會(huì )產(chǎn)熱[10]。

2.1汽車(chē)鋰電池火災危害性

雖然鋰電池具備一系列良好的使用性能和優(yōu)勢，并且在新能源汽車(chē)行業(yè)中得到了廣泛的應用，但同時(shí)也存在燃燒和爆炸的風(fēng)險。由鋰電池引發(fā)的汽車(chē)火災表現出顯著(zhù)的氣體火特征，主要為C類(lèi)預混火[11]。汽車(chē)鋰電池火災通常具有以下區別于一般火災的特點(diǎn)和危害。

1）燃燒速度快，鋰電池火災容易造成蔓延。

2）鋰電池燃燒爆炸會(huì )產(chǎn)生可燃有害氣體，毒性大。

3）燃燒爆炸產(chǎn)生的火焰噴射距離遠，常伴內溶物的飛出和濺射，加大了起火爆炸的危害度。

4）鋰電池的燃燒熱值大，滅火難，存在復燃風(fēng)險。

5）汽車(chē)鋰電池起火，對周邊物體易造成較大的危害并存在爆炸風(fēng)險。

2.2汽車(chē)鋰電池火災風(fēng)險因素分析

新能源汽車(chē)上使用的鋰電池都是通過(guò)串并聯(lián)成組工作，如果單個(gè)電池組發(fā)生熱失控后，局部釋放產(chǎn)生的能量就會(huì )向周?chē)鷶U散傳播，可能引起周?chē)姵氐臒崾Э?，數千顆電芯間連鎖反應，容易造成電池組的全面起火爆炸，釋放出巨大的能量。因此在J端情況下，鋰電池的一個(gè)小故障就很有可能造成大災難。造成鋰電池熱失控的因素可分為內外部因素，內部因素主要有電池本身存在制造缺陷和工藝不足；外部因素主要有機械濫用、高溫熱沖擊、短路、過(guò)充電等[12]。更詳細來(lái)說(shuō)，造成新能源汽車(chē)鋰電池起火燃燒爆炸的原因可分為4種[13]：電池過(guò)充電、外部短路、內部短路、機械碰撞。

總結來(lái)說(shuō)，由鋰電池引發(fā)的汽車(chē)火災安全隱患問(wèn)題主要原因就是鋰電池本身存在的產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題和工藝缺陷。

3安全對策

面對著(zhù)日益增長(cháng)的新能源汽車(chē)火災事故，如何降低火災風(fēng)險，提高新能源汽車(chē)安全使用率成為當下亟須解決的重要問(wèn)題。而且，工業(yè)和信息化部、發(fā)展和改革委員會(huì )、科學(xué)技術(shù)部、財政部聯(lián)合發(fā)布的《促進(jìn)汽車(chē)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)方案》里也提出：“大幅提升產(chǎn)品安全和質(zhì)量水平"的基本原則，“產(chǎn)品設計和系統集成滿(mǎn)足功能安全要求，實(shí)現全生命周期的安全生產(chǎn)和使用"的主要目標，“提升產(chǎn)品質(zhì)量安全水平"的重點(diǎn)任務(wù)。因此，筆者立足國內新能源汽車(chē)火災隱患現狀并結合國外應對新能源汽車(chē)消防安全的措施，提出解決我國新能源汽車(chē)火災風(fēng)險的安全對策。

3.1方面

1）管理部門(mén)，出臺更為科學(xué)嚴格的鋰電池生產(chǎn)規范和安全標準。設定新能源汽車(chē)安全生產(chǎn)的準入門(mén)檻，提高安全生產(chǎn)標準，強化對新能源汽車(chē)從生產(chǎn)到使用再到報廢的閉環(huán)式管理。盡快出臺新能源汽車(chē)更為細致的規范和法律條文，讓企業(yè)、消費者、執法部門(mén)等做到有規可循、有法可依。

2）消防部門(mén)，制定科學(xué)有效的滅火方案。新能源汽車(chē)火災具有特殊危害性，有針對性地進(jìn)行現場(chǎng)指揮和處理，科學(xué)開(kāi)展滅火救援行動(dòng)，并重點(diǎn)做好以下4個(gè)方面的工作：一是了解災情，規避風(fēng)險；二是疏散人群，防止毒害；三是科學(xué)選擇滅火劑，防止復燃；四是做好善后工作，總結經(jīng)驗。

3.2企業(yè)方面

新能源汽車(chē)的安全問(wèn)題，預防為先。提升新能源汽車(chē)的鋰電池產(chǎn)品質(zhì)量安全，是預防新能源汽車(chē)火災的基石。

1）設計階段，優(yōu)化鋰電池設計，保障鋰電池產(chǎn)品質(zhì)量。企業(yè)在設計階段應科學(xué)設計，在改善鋰電池材料和優(yōu)化內部性能的同時(shí)，將安全、可靠、穩定的理念融入其中。

2）生產(chǎn)階段，嚴控鋰電池產(chǎn)品質(zhì)量。企業(yè)是鋰電池和新能源汽車(chē)的一道“守護門(mén)"，不可盲目追求利潤而忽視產(chǎn)品質(zhì)量安全。

3）銷(xiāo)售階段，可與地方經(jīng)銷(xiāo)商合作，做好對消費者關(guān)于新能源汽車(chē)安全使用的認知、宣傳和培訓。

4）售后階段，企業(yè)可與消費者、維護商家進(jìn)行合作，定期為新能源汽車(chē)及其電池進(jìn)行保養和維護，提醒消費者定期做安全檢查，保障新能源汽車(chē)安全使用。

3.3消費者方面

一是安全規范使用新能源汽車(chē)；二是注意車(chē)輛保養和日常維護；三是培養安全防范意識。

4、安科瑞AcrelCloud-9000充電站運營(yíng)平臺

4.1平臺概述

安科瑞充電站運營(yíng)平臺依托物聯(lián)網(wǎng)、云計算、互聯(lián)網(wǎng)、大數據、AI等技術(shù)，對充電站配電系統的運行、電能消耗、電能質(zhì)量、充電安全和行為安全進(jìn)行實(shí)時(shí)監控和預警，為充電站的可靠、安全、經(jīng)濟運行提供保障，并及時(shí)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(chǎn)安全，打造“安全、高效、舒適、綠色"的“人—車(chē)—樁—電網(wǎng)—互聯(lián)網(wǎng)—多種增值業(yè)務(wù)"的智慧充電站，提升充電站的社會(huì )和經(jīng)濟價(jià)值。

4.2適用場(chǎng)合

可廣泛應用于醫院、學(xué)校、酒店、體育場(chǎng)等公共建筑；商業(yè)廣場(chǎng)、產(chǎn)業(yè)園等綜合園區；企業(yè)、住宅小區等場(chǎng)所。

4.3系統結構

平臺采用分層分布式結構，主要由感知層、網(wǎng)絡(luò )層和平臺層三個(gè)部分組成，詳細拓撲結構如下：

現場(chǎng)設備層：連接于網(wǎng)絡(luò )中的各類(lèi)傳感器，包括多功能電力儀表、汽車(chē)充電樁、電瓶車(chē)充電樁、電能質(zhì)量分析儀表、電氣火災探測器、限流式保護器、煙霧傳感器、測溫裝置、智能插座、攝像頭等。

網(wǎng)絡(luò )通訊層：包含現場(chǎng)智能網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)絡(luò )交換機等設備。智能網(wǎng)關(guān)主動(dòng)采集現場(chǎng)設備層設備的數據，并可進(jìn)行規約轉換，數據存儲，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò )把數據上傳至搭建好的數據庫服務(wù)器，智能網(wǎng)關(guān)可在網(wǎng)絡(luò )故障時(shí)將數據存儲在本地，待網(wǎng)絡(luò )恢復時(shí)從中斷的位置繼續上傳數據，保證服務(wù)器端數據不丟失。

平臺管理層：包含應用服務(wù)器和數據服務(wù)器，完成對現場(chǎng)所有智能設備的數據交換，可在PC端或移動(dòng)端實(shí)現實(shí)時(shí)監測充電站配電系統運行狀態(tài)、充電樁的工作狀態(tài)、充電過(guò)程及人員行為，并完成微信、支付寶在線(xiàn)支付等應用。

多功能電力儀表、汽車(chē)充電樁、電瓶車(chē)充電樁、電氣火災探測器、限流式保護器、智能插座可通過(guò)全網(wǎng)通4G通訊模組與平臺直接通訊。

電能質(zhì)量分析儀表、煙霧傳感器和測溫裝置通過(guò)RS485，攝像頭通過(guò)RJ45與智能網(wǎng)關(guān)通訊，再由智能網(wǎng)關(guān)通訊通過(guò)4G統一與平臺通訊。

限流式保護器既可以通過(guò)4G連接平臺，也可以通過(guò)RS485連接網(wǎng)關(guān)。

平臺搭建在客戶(hù)自己配置的服務(wù)器上。搭建完成之后，客戶(hù)可以在任意能聯(lián)網(wǎng)的地方，通過(guò)有權限的賬號登陸網(wǎng)頁(yè)以及手機APP查看各處的運行情況。

4.4相關(guān)產(chǎn)品介紹

4.4.17KW交流充電樁AEV-AC007D

產(chǎn)品功能

1）智能監測：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)監測、故障狀態(tài)監測、充電計量與計費以及充電過(guò)程的聯(lián)動(dòng)控制等。

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

3）云平臺：具備連接云平臺的功能，可以實(shí)現實(shí)時(shí)監控，財務(wù)報表分析等等。

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

5）材質(zhì)可靠：保證長(cháng)期使用并抵御復雜天氣環(huán)境。

6）適配車(chē)型：滿(mǎn)足國標充電接口，適配所有符合GB/T20234.2-2015國標的電動(dòng)汽車(chē)，適應不同車(chē)型的不同功率。

7）資產(chǎn)安全：產(chǎn)品全部由中國平安保險承保，充分保障設備、車(chē)輛、人員的安全。

4.4.2直流充電樁系列

4.4.3電氣火災探測器ARCM300-Z

4.4.4限流式保護器ASCP200

產(chǎn)品功能：

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

2）過(guò)載保護：當線(xiàn)路電流過(guò)載且持續時(shí)間超過(guò)動(dòng)作時(shí)間（3~60秒可設）時(shí)，保護器啟動(dòng)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(guò)高時(shí)，保護器實(shí)施超溫限流保護，并發(fā)出聲光報警信號；

4）組網(wǎng)通訊：保護器具有1路RS485接口，可以將數據發(fā)送到后臺監控系統，實(shí)現遠程監控。

4.5平臺功能

4.5.1首頁(yè)

平臺首頁(yè)顯示充電站的位置及在線(xiàn)情況，統計充電站的充電數據

4.5.2實(shí)時(shí)監控

1）充電站監控

可以按站點(diǎn)名稱(chēng)進(jìn)行篩選，顯示站點(diǎn)詳情、充電槍列表、統計訂單信息、故障記錄，點(diǎn)擊某個(gè)充電槍編號后在進(jìn)入充電槍監控頁(yè)面實(shí)時(shí)監測變壓器負荷（搭配ACM300T、ADW300），當負荷超過(guò)50%時(shí)，系統會(huì )限制新增開(kāi)始充電的充電樁的功率，降為50%，當變壓器負荷超過(guò)80%時(shí)，系統將不允許新增充電樁開(kāi)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(guò)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(jìn)行手動(dòng)終止；顯示訂單信息、故障信息；如圖所示：

3）設備監控

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

4.5.3故障管理

1）故障查詢(xún)

故障查詢(xún)中記錄了登錄用戶(hù)相關(guān)聯(lián)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：

4.5.4能耗分析

在能耗分析中，可查看Z定時(shí)段關(guān)聯(lián)站點(diǎn)和關(guān)聯(lián)樁的能耗信息并顯示對應的能耗趨勢圖。如圖所示：

4.5.5故障分析

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

4.5.6財務(wù)報表

在財務(wù)報表中，可根據時(shí)間查看關(guān)聯(lián)站點(diǎn)的財務(wù)數據。如圖所示：

4.5.7收益查詢(xún)

在收益查詢(xún)中，可查看總的收益統計、收益變化曲線(xiàn)圖、支付占比餅圖以及實(shí)際收益報表。如圖所示：

5結束語(yǔ)

隨著(zhù)我國對新能源汽車(chē)行業(yè)的戰略布局和人們日益增長(cháng)的綠色出行需求，新能源汽車(chē)正朝著(zhù)高質(zhì)量、高效率和高產(chǎn)量的方向快速發(fā)展。新能源汽車(chē)的大規模普及對人們日常生活產(chǎn)生了巨大影響，伴隨而來(lái)的安全問(wèn)題不容忽視。確保新能源汽車(chē)安全使用、防范新能源汽車(chē)火災風(fēng)險將成為汽車(chē)行業(yè)和消防安全領(lǐng)域的一個(gè)重要話(huà)題和熱點(diǎn)?？茖W(xué)分析新能源汽車(chē)火災風(fēng)險，加強新能源汽車(chē)火災安全對策分析，對促進(jìn)新能源汽車(chē)高質(zhì)量發(fā)展、保障人民生命和財產(chǎn)安全和構建新時(shí)代中國特色社會(huì )主義和諧社會(huì )有著(zhù)重要意義。

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