浅谈电动汽车火灾现状分析与应对建议

[摘要]本文针对近两年电动汽车起火事件进行分析，得到锂离子电池热失控为电动汽车火灾事故主要成因；之后对三元锂电池热失控成因及燃烧特点进行分析；后通过对现行标准下电动汽车充电设施防火安全措施进行总结，提出电动汽车火灾事故的安全建议以期望有效预防电动汽车火灾，促进电动汽车行业发展。

[关键词]电动汽车；火灾现状分析；火灾原因分析；锂电池热失控；应对建议

引言

自2015年起，我国新能源汽车保有量呈快速增长趋势。虽然新能源汽车发展势头正猛，但时有发生的火灾事故仍令车主们胆战心惊，同时也制约着新能源汽车发展。仅2020年1~8月间，国内共发生新能源汽车起火事故20起，同比下降31%;受害车辆28辆，较去年同期下降22%,虽然新能源汽车起火事故跟去年同期相比有所降低，但行业问题仍不可忽视。本文根据《2019年动力电池安全性研究报告》及公共媒体报道事故统计数据总结近两年新

能源汽车火灾事故，对其现状进行分析比较，总结起火原因并进行分析，后从各角度出发提出合理化应对建议，促进新能源汽车健康安全快速发展。

一、电动汽车火灾现状分析

据统计，2019年下半年电动汽车销量较2018年大幅下降，而主要原因除了电动汽车本身续航里程及动力电池组使用寿命外，电动汽车安全性也成为消费者重要考虑因素。总结近几年的电动汽车火灾事故，2016年不完全统计24起;2017年18起，同比降低25%;2019年73起，同比增长82.50%;2020年1~8月份发生约20起。虽预计较2019年有所降低，但电动汽车安全问题仍然严重。

1.1起火状态分析

2019年行驶过程中自燃22起，占30.14%;停放搁置状态下起火26起，占总量的35.62%;而充电时自燃16起，约占21.92%;事故后自燃仅2.74%;4S店着火、后备箱起火等外部火源引起或未知原因自燃事故数占总量的9.59%,此种状态下的火灾事故与电动汽车本身关联性不强，在此不作具体分析。受疫情影响，2020年1~8月电动汽车火灾事故较上年同期有所下降。行驶中自燃共计7起，占总数35.00%;充电时自燃占总量20.00%,同比提高2.3%;停车时自燃约占30.00%。较上年同期基本持平；事故后自燃同比翻两番，占总量10.00%;其他状态发生火灾约5.00%。可以看出行驶中自燃和停车中自燃是电动汽车起火主要状态，其次是充电时自燃。

1.2起火原因分析

数据中2020年火灾事故起火原因未知，故仅分析2019年电动汽车火灾事故起火原因。如图4,电池问题是电动汽车起火的重要原因，占半成以上；碰撞问题引起火灾约14起，约占19.18%;由浸水或使用不当引起的电动汽车火灾事故占比相同;而其他零部件故障或外界原因均占总量2.74%。

1.3发生时间分析

2019年电动汽车火灾大多发生在6~8月份，共计39起，占总量53.42%;二与三季度共计58起，占总量的79.45%。疫情导致2020年1~8月电动汽车使用率降低，火灾事故集中发生于5、6、8月。综合近两年数据，夏季是电动汽车火灾事故高发期；由于高温、暴晒等恶劣天气，夏天更易发生电动汽车火灾，其次是春秋，后是冬天。

1.4电池类型分析

动力电池是电动汽车主要元件，如图1~2所示，2019年已知电动汽车火灾事故中三元锂电池占72.60%,2020年上半年则占85%，较上年同期增长25.6%。虽然受疫情影响用车量降低，但三元锂电池火灾事故概率依旧提高不少。

图12019年电动汽车火灾事故电池类型统计

图22020年1-8月份电动汽车火灾事故电池类型统计

1.5小结

通过对近两年电动汽车火灾事故数据分析，95%的电动汽车火灾事故发生于纯电动汽车，可得到如下结论。（1）受疫情影响，2020年电动汽车火灾事故发生概率有所下降，但电动汽车安全问题形势依旧严峻；（2）从电动汽车起火状态来看，从行驶、充电到静置均有火灾事故发生，但在行驶中或停车时发生事故概率更高；（3）从电动汽车起火原因分析，电池问题是电动汽车起火主要原因；（4）从发生时间分析，夏季是电动汽车火灾事故高频发生期，另外，二、三季度天气炎热，日照强烈，发生事故可能性急剧增加；（5）在自燃的车辆电池类型中，三元锂电池占大多数，电池安全技术提升迫在眉睫。

二、锂离子电池热失控分析

通过对近两年电动汽车火灾事故现状分析可知，动力电池起火是电动汽车火灾主要原因。目前电动汽车多采用三元材料电池且均配有电池防护系统，但有研究表明，现今所有电动汽车电池防护系统并不能有效规避电池热失控现象。因此，锂离子电池热失控是电动汽车火灾事故的主要原因。

1锂离子电池热失控成因

锂离子电池热失控主要是由于电池内部产热速度高于散热速度，在电池内部积聚大量热量导致电池起火和爆炸。引发电池热失控原因包括：电池生产缺陷引起短路；过充电或过放电等电池使用不当行为导致正负极短路；机械滥用导致电池短路;热滥用造成电池内部热量累计过快。同时，热失控现象的强度与锂电池大小、配置及数量有关。在同体积下，比能量高的电池组储电量更好，续航能力就越好，而比能量越高在受到外部刺激时，自燃和爆炸的风险也越高。

2锂离子电池热失控火灾特点

根据文献[4-7]中电动汽车锂离子电池火灾数值模拟，结合锂离子电池热失控火灾特性及实际测试数据，可得图3结果。

(1)温度变化规律：火灾初期温度迅速上升；火灾发展期间逐步稳定；火灾过程中热释放效率曲线与之类似。

(2)能见度变化规律：火灾初期能见度基本不受影响，持续燃烧会形成一定厚度烟气层，能见度迅速降低。由此推断烟气变化：火灾初期烟气不明显，发展期间烟雾急剧增加，达到大值后趋于稳定。

(3)火焰变化规律：燃烧初期火焰不明显近205s火焰开始增加，210s火焰急剧增加，呈现燃

爆特性。

(4)C0、C02变化规律：燃烧过程中烟气成要为CO与C02,火灾环境危险程度与之相关。随着火灾规模扩大，CO和co2的增长速率显著提高并积聚。在实际情况中，可燃烧物较模拟增多，燃烧氧气不足等原因会导致CO与co2浓度远高于模拟结果。

由以上分析可总结三元锂电池热失控火灾特点：（1)火灾蔓延迅速，燃烧温度髙，持续时间长，严重时甚至存在燃爆现象；（2)电池内部发生放热连锁反应，对外部灭火工作造成一定困难，复燃可能性；（3)燃烧过程伴随大量烟气、CO及C02等有害气体，对能见度造成影响，存在中毒、爆炸危险。

图3锂离子电池热失控火灾燃烧特性曲线

三、现行标准的电动汽车充电设施系统防火安全措施

1标准要求

GB/T51313-2018《电动汽车分散充电设施工程技术标准》6.1.5条规定，新建汽车库内配建的分散充电设施在同一防火分区内应集中布置，并应符合下列规定：1、布置在一、二级耐火等级的汽库的首层、二层或三层；2、当设置在地下或半地下时，宜布置在地下车库的首层，不应布置在地下建筑四层及以下；3、设置独立的防火单元，每个防火单元的大允许建筑面积应符合表1规定。4、每个防火单元应采用耐火极限不小于2.Oh的防火隔墙或防火卷帘、防火分隔水幕等与其他防火单元和汽库其他部位分隔；5、当防火隔墙上需开设相互连通的门时，应采用耐火等级不低于乙级的防火门；6、当地下、半地下和高层汽车库内配建分散充电设施时，应设置火灾自动报警系统、排烟设施、自动喷水灭火系统、消防应急照明和疏散指示标志。集中布置的充电设施区防火单元大允许建筑面积/m2

另外，集中布置的充电设施区域应按现行标准GB50140《建筑灭火器配置设计规范》规定配置灭火器，并宜选用干粉灭火器；而室外分散充电设施宜与就近建筑物或汽车库、停车场共用消防设施；分散充电设施宜处于现有视频监控设施的监控范围内。变化趋势范围内。

2地方标准要求

广东省DBJ/T15-150-2018《电动汽车充电基础设施建设技术规程》4.9.4条明确提出汽车库内设置充电基础设施的区域应划分防火单元,且在1款对各防火单元停车数量做出了相应规定（表2)。

DBJ46-041-2019《海南省电动汽车充电设施建设技术标准》也存在类似规定，除防火单元外也提出防火间隔。7.0.7条规定当防火间隔内的车位单排布置时，每个防火间隔内停车数量不应超过12辆；当防火间隔内的车位为双排及以上布置时，每个防火间隔内停车数量不应超过24辆。另外，7.0.8条规定设置在汽车库的充电设施，不应使用功率大于7kW的充电设备。

四、安全建议

从根本上解决电动汽车火灾事故是一个长期过程，目前电动汽车火灾事故应对措施只能以预防为主。应制定强而有效的设计标准、检验标准、安装标准及安全监管制度，明确落实事故责任处理机制，建立电动汽车安全运行监控体系，掌握实时数据，重视动力电池回收，完善处理程序；企业则应针对已有问题及时整改并设计应对方案，做好安全保障及安全操作说明，提高用户保养检修及安全操作意识。而除了车辆自身原因外，导致电动汽车火灾问题重要因素之一是不当操作，基于以上提出以下几点建议：（1）科学充电：选择符合电力标准的匹配充电设施进行充电，尽量使用原装充电设备，防止充电装置不匹配造成短路起火；避免过度充电、暴晒下充电、行驶后立即充电及经常大电流快充等。（2）防止磕碰：一般电动汽车动力电池组都安置于车辆底部，极易与路面发生碰撞，应尽量避免过于颠簸或异物较多路段，一旦驾驶过程中发现底盘被磕碰的情况还是应及时检查电池包受损情况，避免火灾风险。（3）避免浸水：电动汽车出厂前一般会进行车辆浸水试验，理论上基本可保证常温常压下浸泡水中lh而不漏电。尽管电动汽车电池包及相关高压电路具备一定的防水能力，但随着车辆的使用系统防水性能会降低甚至失效。用户行车时应小心通过积水路段，车龄较长的电动汽车应尽量避免进人积水路段。（4）火灾应对：室内汽车库应根据GB/T51313-2018《电动汽车分散充电设施工程技术标准》及GB50140《建筑灭火器配置设计规范》中相关规定合理配置灭火器及防火单元，宜选用干粉灭火器；而室外分散充电设施应根据GB/T51313-2018与就近建筑物或汽车库、停车场共用消防设施并应处于现有视频监控的监控范围内以实现实时火灾监控。一旦发生电动汽车火灾事故，车主应立即断电远离车辆并立即报警，防止吸人有毒气体，密切观察起火点等待救援。

五、安科瑞智慧消防云平台

1平台概述

安科瑞智慧消防云平台依托物联网、云计算、互联网、大数据、AI等技术，对充电站配电系统的运行、电能消耗、电能质量、充电安全和行为安全进行实时监控和预警，为充电站的可靠、安全、经济运行提供保障，并及时切除安全隐患、避免电气火灾发生，从而保障人员的生命财产安全，打造“安全、高效、舒适、绿色”的“人—车—桩—电网—互联网—多种增值业务”的智慧充电站，提升充电站的社会和经济价值。

2适用场合

可广泛应用于医院、学校、酒店、体育场等公共建筑；商业广场、产业园等综合园区；企业、住宅小区等场所。

3组网架构

平台采用分层分布式结构，主要由终端感知设备、边缘计算网关和能效管理平台层三个部分组成，详细拓扑结构如下：

4参考选型

序号	名称	单位
1	智慧用电云平台	EIOT
2	电气火灾探测器	ARCM300系列
3	限流式保护器	ASCP系列
4	汽车充电桩	AEV200系列

5相关产品介绍

5.17KW交流充电桩AEV-AC007D

产品功能

1）智能监测：充电桩智能控制器对充电桩具备测量、控制与保护的功能，如运行状态监测、故障状态监测、充电计量与计费以及充电过程的联动控制等。

2）智能计量：输出配置智能电能表，进行充电计量，具备完善的通信功能，可将计量信息通过RS485分别上传给充电桩智能控制器和网络运营平台。

3）云平台：具备连接云平台的功能，可以实现实时监控，财务报表分析等等。

4）保护功能：具备防雷保护、过载保护、短路保护，漏电保护和接地保护等功能。

5）材质可靠：保证长期使用并抵御复杂天气环境。

6）适配车型：满足国标充电接口，适配所有符合GB/T20234.2-2015国标的电动汽车，适应不同车型的不同功率。

7）资产安全：产品全部由中国平安保险承保，充分保障设备、车辆、人员的安全。

5.2直流充电桩系列

5.3电气火灾探测器ARCM300-Z

序号	名称	型号、规格	单位	数量	备注
1	电气火灾监控装置	三相（I、U、Kw、Kvar、Kwh、Kvarh、Hz、COSφ），视在电能、四象限电能计算，单回路剩余电流监测，4路温度监测，2路继电器输出，2路开关量输入，事件记录，内置时钟，点阵式LCD显示，1路独立RS485/Modbus通讯，支持4G/NB等多种无线上传方案，支持断电报警上传功能。	只	1	安科瑞

5.4限流式保护器ASCP200

产品功能：

1）短路保护：保护器实时监测用电线路电流，当线路发生短路故障时，能在150微秒内实现快速限流保护，并发出声光报警信号；

2）过载保护：当线路电流过载且持续时间超过动作时间（3~60秒可设）时，保护器启动限流保护，并发出声光报警信号；

3）表内超温保护：当保护器内部器件工作温度过高时，保护器实施超温限流保护，并发出声光报警信号；

4）组网通讯：保护器具有1路RS485接口，可以将数据发送到后台监控系统，实现远程监控。

6平台功能

6.1登录

6.2首页

平台首页显示充电站的位置及在线情况，统计充电站的充电数据

6.3实时监控

1）充电站监控

可以按站点名称进行筛选，显示站点详情、充电枪列表、统计订单信息、故障记录，点击某个充电枪编号后在进入充电枪监控页面实时监测变压器负荷（搭配ACM300T、ADW300），当负荷超过50%时，系统会限制新增开始充电的充电桩的功率，降为50%，当变压器负荷超过80%时，系统将不允许新增充电桩开始充电，直到负荷下降为止。如图所示

统计当前充电站各充电桩回路的数据；通过卡片的形式展现充电桩的数据；显示故障列表；如图所示：

2）充电桩监控

显示充电桩充电数据；显示各回路的充电状态；可以对充电中的回路进行手动终止；显示订单信息、故障信息；如图所示：

3）设备监控

显示限流式保护器的状态，包括线路中的剩余电流、温度及异常报警，如图所示：

6.4故障管理

1）故障查询

故障查询中记录了登录用户相关联的所有故障信息。如图所示：

2）故障派发

故障派发中记录了当前待派发的故障信息。如图所示：

3）故障处理

故障处理中记录了当前待处理的故障信息。如图所示：

6.5能耗分析

在能耗分析中，可查看指定时段关联站点和关联桩的能耗信息并显示对应的能耗趋势图。如图所示：

6.6故障分析

在故障分析中，可查看相关时间内的故障数、故障状态、故障类型、趋势分析以及故障列表。如图所示：

6.7财务报表

在财务报表中，可根据时间查看关联站点的财务数据。如图所示：

6.8收益查询

在收益查询中，可查看总的收益统计、收益变化曲线图、支付占比饼图以及实际收益报表。如图所示：

7案例实景

六、结束语

电动汽车作为汽车工业可持续发展战略重要组成部分已为人接受，但在电池安全及电池管理等技术提升下仍无法规避火灾事故。（1）针对近两年电动汽车火灾事故分析可知：纯电动汽车是电动汽车火灾事故的高发车型；电池问题是电动汽车火灾事故发生的主要原因；夏季是电动汽车火灾事故高发期。（2）针对三元锂电池热失控成因及火灾特点分析可知：电池生产缺陷、用电不当、碰撞均有可能引起锂离子电池热失控；锂离子电池热失控火灾蔓

延迅速，温度高，产生有毒烟雾，灭火困难，存在爆炸风险。（3)目前电动汽车火灾事故只能从源头上预防。有关部门应完善标准，加强管理；企业应加强自身监管，针对安全隐患设计应对方案，并提醒车主安全操作，及时维修保养；车主应加强安全意识，科学用电，防止磕碰，尽量避免浸水；一旦发生电动汽车火灾应及时断电并远离车辆，立即报警、等待救援。

参考文献

[1]丁宏军.从消防角度看电动车的发展[j].建筑电气，2019,38(02)：3-7,

[2]范志强.电动汽车锂电池内短路诱发热失控的机理研究进展[J].时代汽车，2020(11):85-86.

[3]刘回春.新能源汽车市场大有作为电池技术成制约发展瓶颈[J].中国质量万里行，2019(08):21-23.

[4]潘鸣宇，及洪泉，邱明泉，孙舟，李卓群，赵宇彤.电动汽车锂离子电池组火灾数值模拟研究[J].中国安全生产科学技术，2020,16(06):104-109.

[5]袁伟，王文涛，王海林，肖洁.电动汽车防火安全策略研究[J].汽车实用技术，2020(06):4-7+12.

[6]王兵.车用锂离子动力电池及模组热失控的实验与仿真研究[D].北京工业大学，2017.

[7]宁凡雨，刘逸骏，谭立志，王松蕊，刘兴江.锂离子电池热失控模拟研究[J].电源技术，2020,44(08):1102-1104+1190.

[8]GB/T51313-2018《电动汽车分散充电设施工程技术标准》[S].北京：中国计划出版社，2019.

[9]GB50140-2005《建筑灭火器配置设计规范》[S].北京：中国计划出版社，2005.

[10]DBJ/T15-150-2018《电动汽车充电基础设施建设技术规程》[S].北京：中国建筑工业出版社，2019.

[11]DBJ46-041-2019《海南省电动汽车充电设施建设技术标准》[S].

[12]向格.一起新能源电动汽车火灾的调査及体会[J].武警学院学报，2019,35(06):17-21.

[13]吴冬梅，邢茜.电动汽车起火问题分析与应对[J].汽车工程师，2018(12):59.

[14]周峰，成武家，李建华.电动汽车火灾危险性分析与防范对策[J].消防技术与产品信息，2017(08):71-74.

[15]刘瑾.新能源汽车更安全才有“未来”[门.能源研究与利用，2019(04):15.

[16]刘子华.电动汽车锂电池火灾特性及灭火技术[J].电子技术与软件工程，2020(01):68-69.

[17]王成，岳云涛，李炳华，杨家晖，杨玉美，张淇惠.电动汽车火灾现状分析与应对建议

[18]安科瑞企业微电网设计与应用手册2019.11版

作者简介：闻什益   手机：[phone]（微信同号）

审核编辑 黄宇