一、电动汽车起火特点
2、电动汽车高压系统布置
3、电动汽车高压系统功能原理框图
4、锂电池(类)火灾原理概述
锂电池是一种以锂金属或锂合金为负极材料,使用非水电解质溶液的一次电池,与可充电电池锂离子电池跟锂离子聚合物电池是不一样的。锂电池的发明者是爱迪生。由于锂金属的化学特性非常活泼,使得锂金属的加工、保存、使用,对环境要求非常高。所以,锂电池长期没有得到应用。随着二十世纪末微电子技术的发展,小型化的设备日益增多,对电源提出了很高的要求。锂电池随之进入了大规模的实用阶段。
5、起火原因
(1)由于应力过分集中(棱棒尖角使劲按压),使电池内的隔膜破损,着力点产生小洞,导致局部短路。
(2)最初只有一个点发热,但因隔膜有热熔性质、随着继续发热,离子交换膜上的小孔慢慢扩大,两极短路的部分也随之扩大,最后导致整个电池发热。
(3)由于内部的电解液是可燃的,因此电池被诱发着火。
6、常见载体和事故类型
(1)载体: 充电宝、电动车、新能源汽车;
(2)事故类型:短路,撞击形变,不规范充电,产品自身质量问题等多种原因导致过热自燃、爆炸。
7、锂电池火灾案例
2006年2月,UPS的一架DC-8货机在31000英尺高空突然冒烟起火,在费城国际机场紧急迫降。货机上的大火烧了4个小时,大部分货物被烧毁,3名机组成员受伤。根据 NTSB的调查,事故原因指向就是机上所运输的笔记本电脑用的锂离子电池。
2010年9月,UPS的一架货机在迪拜坠毁。据估计,货机上所搭载的锂电池引发驾驶舱起火冒烟,导致了事故的发生。失事的UPS货机(从香港起飞,经迪拜飞往德国)搭载了大量的家用电子产品。
8、充放电原理图解
9、结构特点:充电宝
10、结构特点:电动车
11、常见新能源汽车电池包
以特斯拉电池包为例:
刀片电池是比亚迪于2020年3月29日发布的电池产品。"刀片电池"通过结构创新,在成组时可以跳过"模组",大幅提高了体积利用率,最终达成在同样的空间内装入更多电芯的设计目标。相较传统电池包,"刀片电池"的体积利用率提升了50%以上。
12、电池包在车辆中的位置
电动乘用车:
电池包一般位于底部;
电压基本在300-800V之间;
对灭火影响:
电池包位于车辆底部,一旦起火,水枪很 难直接喷到电池包上,灭火效率低,需要大量的水,较长时间持续冷却。
电动大巴:
电压基本在300-800V之间;
13、电池起火的一般过程
电动汽车消防安全的核心是动力电池!
14、电池起火原因
15、包含储存的电能
一般火灾:助燃物一般为空气,释放的为材料燃烧热;
电池火灾:可燃物和助燃物都在电池内部,释放的为材料燃烧热+储存的电能;
16、电动汽车起火特点:燃烧三要素
17、灭火剂选择——大量的水
电芯内部正负极片被壳体包覆, 灭火剂难以进入电芯内部;
无法稀释氧化剂/还原剂;
难以阻断电化学反应;
通过大量水降低电池温度,阻止热失控的传播;
如果能接触电池内部, 可以使用干粉灭火剂;
美国NFPA《电动汽车应急指南》、美国国家公路交通安全管理局《装备高压电池的电动 和混合动力车暂行指南》推荐使用持续、大量的消防水作为灭火剂;
主要原因:高压电池有保护壳,灭火剂很难直接到达电池,通过大量的水可以将电池进行 足够冷却并阻止火焰向临近单元蔓延;
如果能接触电池内部,可以使用干粉、泡沫灭火剂。
18、灭火后可能发生复燃
2018年6月,一辆特斯拉Model S 在美国佛罗里达州发生车祸, 消防员扑灭车辆大火之后,汽车 残骸在被拖到停车场后,其电池曾两度复燃起火。
2019年2月,一辆特斯拉 Model S 在美国佛罗里达州发 生车祸,该车的锂电池在事故 发生一天后仍在警方停车场反复燃烧至少3次。
灭火干预:
通过喷水扑灭的电池包火灾,内部电 池未全部热失控,能量未全部释放完;
电池因内部损坏,可能持续发生弱电化学反应,或内部短路等导致温度积 聚、气体积聚等,有复燃的可能;
不进行灭火干预:
在电池包热扩散中,电池包自 由燃烧(不进行灭火干预)的 时间可以达到2小时以上(电 池包电量70kWh);
不进行灭火干预,电池全部热 失控后,将不会发生复燃;
可能的措施:
如果可能,让电池燃烧完全,同时在周围加以保护,待电池全部燃烧则无复燃可能;
灭火后用热成像仪持续监测电池温度,同时破拆电池包,断开内部连接,将电池用盐水浸 泡,使得电池电量释放完全,电池将不会复燃。
19、有毒气体和电解液
(1)电池热失控时主要产生的气体:
(2)其他有毒有害气体:
HF、苯、甲苯等
(3)电池包热失控可能导致电解液泄漏,电解液为有毒可燃液体;
(4)如果电池电解液接触到人体,请按照以下方法进行处理:
接触到眼睛。立即用清水反复冲洗眼睛,疼痛感缓解后,请立即就医
接触到皮肤。脱去受到污染的衣物,立即用干净的布将接触到的污染物擦拭干净, 然后用肥皂和水彻底清洗,若仍有疼痛感,请立即就医。
电动汽车灭火过程中,注意防护有毒气体和电解液,佩戴面罩,防止吸入烟气。
20、触电风险
(1)高压电在汽车领域定义(ISO 6469):
直流 60V 至 1500V,交流 30V 至 1000V。
(2)危险标准:
人员通过工具或肢体接触车辆高压 电,将人串联进入电流回路中,并 满足下列之一:
高于 30 V 交流或者 60 V 直流;
电流 > 5mA (仅供参考);
电能超过 0.2J。
电动汽车起火特点:小结
电动汽车起火危害包含:
(1)电危害(触电风险);
(2)热危害;
(3)化学危害(有毒有害气体,电解液);
(4)起火释放的能量包括材料能量和储存的电能;
(5)电动车电量越高,起火越剧烈,燃烧时间越长;
(6)电池内部有氧化剂和还原剂,其灭火推荐使用大量的水;
(7)由于灭火干预导致电池燃烧不完全,有复燃的可能;
(8)电池受损不严重时,可能在一定时间之后才会出现起火现象;
(9)电池受损严重,极短时间内出现起火冒烟现象。
二、电动汽车灭火建议:
1、消防准备
准备工具,赶赴现场
确定是电动汽车,要求报警人讲明起火汽车品牌、型号、是否处于充电状态,调阅相 关车型资料及《救援指南》,了解该车的动力电池类型、电量、电压、高压线路图等, 评估高压电击和爆炸风险。
消防车:水罐消防车/泡沫消防车、抢险救援消防车。
工具:空气呼吸器(带氧气罐)、电绝缘装具、绝缘剪断钳、红外温度测试仪、可燃/有毒气体探测仪等。
现场管控
警戒、探测温度、侦测可燃/有毒气体浓度;
穿戴好防护服,防止触电、高温和有毒烟气伤害。
2、消防作战
尽量远离车辆(推荐>15米),在上风向用高压水枪(推荐双枪)扑灭明火;
扑灭明火后持续冒浓烟,表明电池内部还在反应并处于高温状态,继续用大量的水进行降温。
如果有条件,用救援消防车起吊事故车辆,或用叉车,将车辆侧翻后喷水灭火,提高灭火效率; 但切不可徒手接触车辆,有触电风险。
待无明火、烟气浓度降低、温度接近正常后,可以减小喷水速率,并用红外测温仪持续监控表 面温度,特别是电池包部位;
待烟气消散,温度降到50℃以下,可停止喷水,但需继续对车辆电池进行温度监控,如果一小 时内温度不上升,可认为电池热失控停止。
注意:电池热失控停止并不代表电池没有安全风险,仍有复燃的可能。
灭火后,电动汽车内电池可能未全部燃烧,在后 续运输存放过程中,由于电芯内部损坏发生内短 路或外部弱外短路,导致热量积聚温度上升,电 池有复燃可能;
为防止电池复燃,可以进行破拆,将电池包拆卸 开,断开内部连接片,随后进行泡水处理。
如果有条件,准备大水箱,将起火车辆吊起丢入水箱内,防止复燃可能。
3、高压断电
当碰撞事故未起火,或车辆起火不严重如前舱起火很快扑灭,灭火后需进行断电处理。
(1)自动断开连接:检测到碰撞、电池热失控时自 动断开接触器;
(2)车辆档位切换到off档;
(3)断开12V供电(拔小电池,断开DC-DC接线);
(4)断开高压母线连接(如果是接插件);
(5)拔掉维修开关(如果有)。
注意:在对车辆进行操作时,需要始终穿 戴好绝缘设备,防止触电。
4、车身切割
车辆在事故后需要切割救援时,不能用破拆工具盲目进行穿透、切割、拆卸车辆,特别是三元电池包。
车身切割时需注意:
需要避开高压器件及高压线束,避免切割高强度钣金,降低切割难度;切割时,不可徒手碰触车身或高压部件。
5、拖车方式
如果需要拖车时,按照以下规范操作:
对于发生起火事故车,确保已解决安全问题,电池无漏液、冒烟等,红外温度测试温度正常;
如果车辆完全烧毁,只能使用①方式拖车;
如果车辆灭火后相对完好,应首先切断高电压;
前驱车和四驱车推荐使用①方式进行拖车,当前驱车EPB未锁止时可以使用②方式;
前驱车避免使用③④⑤方式进行拖车;四驱车避免使用②③④⑤方式进行拖车。
6、注意事项
地下停车场、车库中电动汽车起火冒烟
由于空间相对封闭,可能发生有毒可燃气体的积聚,存在迅速起火或爆炸的可能;
救援时,需注意疏散附件人员,在远距离用高压水枪灭火,进行降温,同时进行强制排烟,防止气体积聚发生爆炸风险;
未避免次生伤害,穿戴必要的绝缘、隔热和防毒的装备。
充电起火,电动汽车连接着充电桩;
充电桩在断电前不能用水灭火;
首先应断开充电站电源,防止充电站本身出现火情。
来源:应急救援战训营