浅探电动汽车火灾事故剖析与防控策略探究

安科瑞鲁一扬15821697760

摘要：本研究通过对电动汽车火灾事故的统计剖析，深入阐释其发生机理。基于电池内部短路、外部短路、过充电或过放电这三大引发火灾事故的关键因素，并结合电动汽车火灾蔓延迅速、危险性高、灭火困难、易复燃的特点，从生产、销售、使用、维护、回收五个环节提出了针对性的防控举措，旨在为电动汽车的安全防控工作以及消防救援行动提供有益的参考依据。

关键词：电动汽车；火灾事故；火灾原因；起火机理；防控对策

引言

在社会科技持续进步的背景下，新能源电动汽车的推广普及已成为全球极为重要的发展趋向之一。新能源电动汽车的广泛运用，对推动绿色低碳经济的发展具有关键意义，有力地促进了我国 “碳达峰、碳中和” 目标的实现。随着电动汽车产销量的迅猛攀升，其已深度融入人们的日常生活。然而，近年来电动汽车火灾事故频繁发生，这不仅对电动汽车的进一步普及和商业化进程形成了阻碍，还对人民的生命财产安全以及交通安全构成了重大威胁。通过深入分析新能源汽车的发展态势以及电动汽车火灾事故的成因与特性，进而提出电动汽车火灾事故的防范策略，为电动汽车消防安全管理工作提供有价值的参考。

一、我国新能源汽车发展趋势分析

中国在当今世界新能源汽车市场占据着主导地位，新能源汽车保有量呈现出持续增长的态势。依据国家统计局与中国汽车工业协会所公布的数据，自 2016 年起，我国新能源汽车的产量与销量均逐年递增，至 2023 年，产销量分别达到 958.7 万辆与 949.5 万辆。受疫情影响，2019 年与 2020 年的增长率有所下滑，但自 2021 年起又恢复了高增长态势，其中 2021 年销量增长率高达 158%，产量增长率达 169%，具体数据变化情况如图 1 所示。在 2021 年各类新能源车型占比中，纯电动汽车占比高达 83%；2022 年中国纯电动汽车销量为 536.5 万辆，同比增长 81.6%，纯电动汽车已然成为新能源汽车的核心组成部分。截至 2023 年底，中国新能源汽车保有量达 2041 万辆，占汽车总量的 6.07%。与此同时，新能源汽车配套的充换电基础设施建设也在飞速发展。据中国电动汽车充电基础设施促进联盟公布的数据，2023 年我国充电基础设施增量达 338.6 万台；截至 2023 年底，全国充电基础设施保有量达 859.6 万台，同比增长 65%。

图 1 2016-2023年中国新能源汽车产销量统计

二、电动汽车火灾事故统计及原因分析

1电动汽车火灾事故统计

当前公开发布的新能源电动汽车火灾事故统计的权威数据较为稀缺，仅 2022 年 4 月国家消防救援局公布了 2022 年一季度电动汽车火灾数据，显示新能源汽车火灾共发生 640 起，相较 2021 年同期上升 32%。此外，依据朱培培等、董武堂等对 2014 - 2021 年电动汽车起火事故数据的统计，此期间电动汽车火灾事故数量总体呈上升趋势。广西消防救援总队所查询到的 2020 - 2023 年广西地区电动汽车火灾事故统计数据如下表所示。

年份	电动汽车保有量/万辆	火灾事故数量/起	直接财产损失/万元
2020	14 .6	24	14 .2
2021	19 .8	19	68 .0
2022	39 .8	44	174 .4
2023	64 .76	58	195 .7

表 1 广西地区电动汽车火灾事故统计

由上述表格能够清晰地看出，随着电动汽车保有量的不断增加，广西地区电动汽车火灾事故数量以及所造成的直接财产损失也相应增多，电动汽车的安全问题愈发引起社会各界的广泛关注。

根据电动车辆国家工程实验室和相关文献的数据，电动汽车在不同状态下发生火灾的占比情况如图 2 所示。数据表明，电动汽车在静置状态下发生火灾事故占比高达 34.42%，导致此类火灾事故的根本原因是电池内部短路，进而引发电池热失控。在电池生产制备过程中混入金属杂质、电滥用、电解液浸润不均等引发的局部析锂现象，可能会划破电池隔膜，从而引发微小的内部短路。这些内部短路通常难以察觉，当电池内部短路产生的热量累积到一定程度时，便会引发电池的热失控，最终导致电动汽车电池起火甚至爆炸。

在充电状态下，电动汽车发生火灾事故占比达 33.33%。电池充电状态下起火的主要原因与电池、充电设备的质量密切相关。电池过充会使电池正极材料出现脱锂现象，具有强氧化能力，使负极材料表面产生氧化分解，释放出大量的热，导致电池内部温度和压力急剧上升，同时电解液具有高度易燃性，与锂发生反应会剧烈燃烧，最终导致热失控引发起火。

在行驶状态下，电动汽车发生火灾事故占比为 32.25%。行驶状态主要涵盖行驶中发生碰撞和行驶中未发生碰撞两种情形。电动汽车在行驶过程中因碰撞引起的火灾事故，主要是由于碰撞过程中电池受到冲击，可能出现被压缩、穿孔或其他损坏情况，从而导致火灾的发生。而电动汽车在正常行驶且未发生碰撞时，一般较少发生火灾事故。若发生起火，其可能的主要原因包括电动汽车的散热系统或电池设计不合理、产品质量未达标，或者行驶路况较差致使汽车颠簸严重等。

图 2 电动汽车不同状态下发生火灾事故占比

2电动汽车电池起火机理分析

基于电动车辆国家工程实验室和相关文献数据进行统计分析，电动汽车火灾事故原因占比如图 3 所示，电动汽车火灾的主要原因包括内部故障、碰撞、过充电、泡水等，其中内部故障导致的火灾事故占比最高，达 49%，碰撞和过充电分别占比 12%、14%，泡水占比 6%。

尽管导致电动汽车火灾事故的表面原因多种多样，但深入分析各类火灾事故原因后可发现，引发电动汽车起火的内部机理主要是电池的内部短路、外部短路与过充过放电等故障及其进一步引发的热失控，电动汽车电池起火机理分析如图 4 所示。其中，电池故障与电池泡水起火主要归因于电池内部短路导致电池热失控；交通事故或底盘碰撞则对应电池内部短路和外部短路；用户对电动汽车进行改装可能会因改装不规范而导致电池内部短路、电池外部短路、电池过充电或过放电等现象；电子电气故障、充电设备故障等引发起火的本质则是电池外部短路。电池的内部短路、外部短路和过充电都会产生大量热量，从而导致电池热失控并引发火灾。

图 3 电动汽车火灾事故原因占比

图 4 电池起火机理分析

三、电动汽车火灾事故的特点

依据电动汽车火灾事故原因分析可知，由于起火主要源于动力电池发生内外部短路。鉴于动力电池的物质构成与内部结构特点，电动汽车起火相较于传统汽车起火具有更大的危险性，电动汽车火灾事故具有蔓延迅速、危害严重、灭火艰难、极易复燃等显著特点。

1蔓延快

电动汽车动力电池因内部短路引发热失控起火时，电池内部会发生诸多化学反应，如电解液反应、正极分解反应等，释放出大量可燃易燃气体。并且电池火焰最高温度可超过 1000℃，远高于传统汽油的燃烧温度，火焰呈喷射状。由于电池通常安装在电动汽车底部，而座椅内饰等大量可燃物位于着火电池上方，火势极易迅速蔓延。电动汽车火灾试验结果显示，锂电池热失控时会释放出大量白色气体并伴有火焰喷出，从白色气体喷出到车辆后半部分整体过火用时不到 10 分钟，车辆电池温度会迅速升高至 1000℃以上，火灾能在短时间内迅速蔓延至整车。整车在 625 秒时会出现阶段性温增，在 1250 秒时整车呈现猛烈燃烧状态。

2危险大

电动汽车发生火灾事故时，车内空间相对狭小，尤其是汽车碰撞起火时，车门可能因碰撞而被挤压损坏，车内人员逃生时间极为有限，极易造成人员伤亡。动力电池燃烧会产生 HF、HCF 等有毒物质以及氢气，甚至可能携带锰、汞等重金属，这容易导致被困人员和消防救援人员中毒。同时，电池电解液多为碳酸酯类物质，其闪点较低，燃点为 350 - 450℃，燃烧时会释放出 H2、CO、CH4 等易燃易爆气体。锂离子电池燃烧过程中伴有大量热量和气体产生，再加上锂离子电池狭小密闭空间的结构特点，在安全阀失效的情况下，能量的挤压足以引发电池内部爆炸。根据朱难难等的电动汽车火灾特性试验研究，电动汽车火灾时，底盘电池包产生的喷射火最远可达 2.6 米，猛烈的喷射火会对消防救援人员的安全构成严重威胁。

3灭火难

从电动汽车结构来看，动力电池一般安装在车辆底部，电池上方安装有座位，外有车身包裹，内有装饰物遮挡，且电池多位于车辆底盘下方，位置较为隐蔽。当电动汽车因动力电池热失控引发火灾时，轮胎过火泄气后会导致车辆底盘高度下降，使得消防救援人员难以将灭火剂有效喷射至动力电池位置，极大地降低了灭火剂的灭火效率，从而导致电动汽车火灾灭火难度较大，扑救时间大幅延长。

此外，从梨可等、王文和等、郭志慧等、高明泽等、朱难难等、陈钦佩等分别针对磷酸铁锂电池、三元锂电池、全尺寸电动汽车开展的火灾特性试验研究可知，尽管动力电池类型各异，但电动汽车火灾时其规模、烟气、热量等均较为严重，危险程度较高。综合电动汽车结构、动力电池位置以及电池火灾危险性等因素，电动汽车火灾扑救的难度明显高于传统燃油汽车。

4易复燃

电动汽车发生火灾后，动力电池内部结构遭到破坏，电池电解质、电解液及电极之间大多处于不稳定、不平衡的状态，电池内部仍存在化学反应和电流放热效应，因此尽管明火被扑灭，其内部的放热反应仍在持续进行，随着热量的不断累积，车辆依旧极易复燃。黄强等、张明杰等、饶慧等、郭莉等、卓萍等分别研究了不同灭火剂和不同灭火方式对电池火灾的灭火效果，结果均表明灭火后仍会出现复燃现象。

四、电动汽车火灾事故防控对策

电动汽车火灾扑救难度大，容易造成人员伤亡和较大的经济损失，因此提前做好电动汽车火灾防控工作具有极为重要的意义。根据前文对电动汽车火灾原因统计及起火机理分析，并结合当前电动汽车安全防护相关新技术的特点，从电动汽车的生产、销售、使用、维护、回收五个环节总结电动汽车火灾事故的防控对策，如图 5 所示。

1生产环节

在生产环节，应加大科研投入力度，致力于提高电动汽车的整体安全水平，从根源上预防和减少电动汽车火灾事故的发生。相关部门与企业需增加科研经费投入，强化在电池材料、电池包结构设计、预测预警系统等方面技术的研发工作，提升电动汽车的整体安全性，同时研发高效灭火和抗复燃技术。

在电池材料方面，应着力减少电极材料产生枝晶而刺穿隔膜的情况，积极研发兼具电化学性能和安全性的难燃型和不燃型电解液，以及安全型正负极材料，探索高性能、高安全性的新型电池，如固态电池、钠离子电池等。

图 5 电动汽车火灾事故防控对策

在电池包结构设计方面，除了采用高强度机械结构设计电池包外壳，以降低碰撞中的形变并防止行驶中意外刺穿外，还应增设电池包快速卸气结构，并在内部添加阻燃粉状物与卸气结构相配合，在卸气的同时喷射阻燃物抑制明火产生，使故障尽可能自限，同时避免压力过高引发爆炸。可将电池包划分为不同大小的区域并采用防火材料进行阻隔，发挥类似 “防火墙” 的作用，延缓电池热失控的发生，为救援工作争取宝贵时间。

在预测预警系统方面，应研发电池故障隐患诊断和热失控精准预测方法与技术，实现隐患事故的早期处置与事故预警，例如采用大数据深度分析等人工智能算法提升 BMS 性能，增强电池热失控预警功能，精准预测电池寿命和电池热失控早期状态。

最后，要构建一体化的智能安全防控技术系统。研发安全检测传感器、集热管理、故障诊断、热失控预警和灭火协同的智能一体化技术，实现动力电池的高效热管理、智能精准预测、靶向快速处置、清洁高效灭火。

2销售环节

在销售环节，国家市场监督管理总局发布的《关于进一步规范新能源汽车事故报告的补充通知》进一步强化了新能源汽车产品安全召回监管，规范了新能源汽车事故报告制度。新能源车企应加强动力电池防解码、防改装技术研究，杜绝非法改装行为，并充分利用网络技术，加强动力电池全生命周期监管，对储能电池安全状况进行跟踪并实现预判预警功能。

此外，消防救援部门应与电动汽车经销商展开合作，积极开展面向消费者的新能源汽车安全使用认知、宣传与培训活动，提升消费者的电动汽车消防意识。消费者在购买过程中应充分了解厂家信息，选择官方渠道购买，避免购买三无产品，切不可因贪图小便宜而盲目相信非官方渠道的产品，同时切勿私自、非法改装车辆。

3使用环节

在使用环节，应构建车辆安全信息共享平台，强化充电设施和换电站的安全建设，推广普及电动汽车火灾消防设施设备，规范电动汽车的使用。具体可从监控平台、充电设施、消防设施等方面考虑对电动汽车火灾事故的防控。

在监控云平台方面，目前北京理工大学电动车辆精准的事故数据，还能预警和延迟事故的发生趋势。

在充电设施方面，加大充电桩建设力度，提升充电器、充电桩等充电设施的消防安全水平，推广电动汽车电池换电站，倡导集中充电、换电模式，降低消防安全风险，同时建立健全完整的充电设施安全防护管理制度。各地应依据国家规范，指导充电场所完善应急消防隔离板配备，以便在发生电动汽车火灾事故时能够及时使用消防隔离板隔离事故车辆，防止火灾蔓延，减少经济损失。在消防设施设备方面，相关部门应加强电动汽车火灾消防设施设备的推广普及工作，依据相关标准在电动汽车充电站、换电站、地下电动汽车车库等重要场所设置应急消防隔离板、自动报警系统、自动灭火系统、消防给水系统等消防设施设备，降低电动汽车火灾事故的安全风险。

此外，电动汽车使用人员应增强火灾安全防范意识，学习电动汽车消防知识，规范电动汽车的使用，禁止使用未接地的充电设施为电动汽车充电，熟知充电设施紧急停止按钮的位置，尽量避免电动汽车行驶在涉水、高温及路况较差的路面，防止车辆底盘受到磕碰和损坏。

4维护环节

维护环节应强化监控云平台的应用实效，及时提醒用户定期进行维护保养，并尽早出台新能源汽车维修保养相关规范和标准。

电动汽车的日常维护主要涵盖动力电池、充电器、电气线路、防控装置等的检测与维护，其中动力电池尤其需要专业维护。维护环节应充分发挥监控云平台的作用，新能源车企应运用大数据分析、人工智能算法等精准预测电池的使用寿命和安全状态，并依据预测结果提醒使用人员进行保养维护。同时，使用人员在日常使用过程中也应做好日常保养和维护工作，定期前往专业门店检测电动汽车关键部件。

建议国家及相关部门尽快出台新能源电动汽车的维修保养规范与标准，4S 店或维修厂应加强维修人员的培训工作，提高维修人员的电动汽车维修保养技能水平。在新标准规范出台之前，电动汽车生产销售企业应加强对日常维修保养过程中易发、多发故障问题的及时研判，对于突出问题应召回车辆进行维修。

5回收环节

在回收环节，应加强动力电池回收的安全管理，建立科学合理的循环利用体系。

电动汽车动力电池的回收是实现电池梯级利用和资源循环利用的重要手段，但若管理不规范、安全措施不到位，由于电池性能差异且集中处置，将会存在较大的火灾安全风险。因此，相关政府部门应与新能源车企加强合作，共同强化动力电池回收的安全管理：一方面，建立科学合理的循环利用体系，提升动力电池回收环节的资源综合利用水平，确保梯级利用电池产品的安全与质量；另一方面，建立溯源管理体系，进行厂商代码申请和编码规则备案，督促企业及时上传梯次产品和废旧电池的流向信息。使用人员应谨慎处理废旧的动力电池，将废旧动力电池交由专业机构或企业回收，切勿私自处理或随意丢弃。专门负责回收的企业应妥善处置旧动力电池，不应将动力电池中部分完好的模组或电池包直接应用于其他电子产品。

安科瑞智慧消防云平台

1概述

安科瑞智慧消防云平台借助物联网、云计算、互联网、大数据、AI 等先进技术，对充电站配电系统的运行状况、电能消耗、电能质量、充电安全以及行为安全进行实时监控与预警，为充电站的可靠、安全、经济运行提供有力保障，能够及时消除安全隐患，有效避免电气火灾的发生，从而保障人员的生命财产安全，致力于打造 “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，提升充电站的社会与经济价值。

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

5.1 7KW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/T 20234.2-2015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*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、结语

目前，随着能源危机的全球蔓延以及对环境保护的日益关注，电动汽车已经成为全球汽车行业的*要发展方向。尽管电动汽车相关技术已逐步趋于成熟，但电动汽车在电池的研发、生产、维护和使用等方面还存在很大的进步空间，加之电动汽车属于新兴行业，很多规范和标准尚未完全落实，仍有未知的安全问题尚未完全暴露。因此，关于电动汽车火灾事故的相关研究仍需继续加强，以期为消防救援提供参考。

参考文献

[1]朱培培,李新波,王焰孟,等.基于安全监管下的新能源汽车热安全发展分析[J].汽车文摘,2023(10):38-44.

[2]万绍杰，电动汽车火灾事故分析及防控对策探究.

[3] 安科瑞企业微电网设计与应用手册.2022.05版.

审核编辑 黄宇