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一起电动汽车自燃事故的调查及体会

来源:慧聪消防网 2018-07-11 16:05

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  1火灾基本情况

  2016年6月2日21时25分左右,重庆市两江新区消防支队指挥中心接到报警,称中国汽车工程研究院股份有限公司起火,两江新区礼嘉消防中队赶到现场后发现,起火车辆火势和浓烟较大,立即组织人员控制火势,防止继续蔓延到其他车辆。起火地点为露天停车场,未造成人员伤亡,除起火车辆外,有14辆报废车过火或烟熏。

  2调查访问情况

  事故发生后,经过调查访问了解到:本次发生自燃的碰撞报废试验车为国内某电动车厂商的送检样车,该试验车5月23日在中国汽车工程研究院股份有限公司安全中心完成对碰试验后停放在大厅外扇形临时停车区,由于近期雨水较多,该辆电动车动力电池进水导致短路、发生自燃,并引起停放在该电动车附近的其他碰撞报废试验车辆燃烧。值班人员发现后,按照公司火灾事故应急预案流程上报和扑救,在消防官兵赶到之前,利用消火栓对着火部位进行喷洒,阻止火势向更多试验车区域蔓延。

  3火灾事故调查经过

  3.1初步勘验情况

  起火车辆为碰撞报废试验电动车,经现场勘验发现,1#碰撞车辆(5月23日碰撞)燃烧完全,可确认由该车燃烧引起旁边其他车辆燃烧,1#碰撞试验车辆后轮燃烧比前轮燃烧彻底,灭火过程中发生鞭炮似的爆炸声,1#碰撞试验车辆燃烧前放置于室外水泥地面,地面有小角度斜坡。燃烧发生前一周,曾有较大而连续的暴雨,且车窗一直处于开启状态;2#碰撞试验车辆(5月19日碰撞)未燃烧,碰撞试验后车辆高压插件被拔掉放置于室外草坪地面,在火灾过程中未发现起火情况,但拆开电池箱可发现内部有水渍,且螺杆有明显的锈迹。

  3.2细项勘验情况

  将1#碰撞试验车辆的电池包拆下后进行勘验,发现电池包壳体上有3个孔,该孔为钢板熔化后产生,由钢熔点为1500℃可推断,电池包壳体孔洞由于高温烧熔而形成,燃烧后的电池包内部有部分钢壳电池消失,而残余物有圆形的金属颗粒物,初步分析判断烧熔钢壳遇水冷却形成金属颗粒物。

  观察电池包内充分燃烧区域分布情况,燃烧中心呈分散状且集中于前中部;电池包内最大燃烧中心位于电池包质心附近;其他燃烧中心位于电池包中心线附近,靠近前端;后部电池未完全燃烧。

  3.3专项勘验情况

  电池包、电池模组及电芯设计方案情况。电池包及模组生产企业为青岛青阳能源有限公司,为美国Detroit和知豆电动车提供电池包产品,己获得TS16949认证:电芯生产企业为韩国LG公司。

  电池包通过8个焊接在电池包外壳上的吊耳固定在车身上,电池包底座材料为钢材,箱体采用钢板折弯焊接加工而成,内部结构采用点焊方式加工,电池包箱体上下盖之间设计有密封胶圈,内部通过环氧树脂板来绝缘。为保证上下盖压紧,防止边缘变形,设计有加强筋且螺钉间距较小,箱体满焊,包括螺钉在内的接插件处采用防水胶处理,选用IP67接插件。

  电池包由100个电池模组串联而成,前端半隔离区域配备放置高压电器件空间;每个电池模组由31个18650电芯并联;支架为塑料支架,四周封闭进行绝缘;模组之间通过阻燃塑料挡板隔开;模组内电芯通过镍片点焊在电芯上,镍片离塑料件底端高度为6mm。

  电芯采用LG公司MG1型号18650电芯,标称能量2750mAh,已通过QCT743标准检验,正在进行GB/T19O01—2()()8的相关检测;单个电芯通过外部短路和针刺试验,未发生起火和爆炸现象;电芯出厂一致性要求在5mV以内,青阳能源公司通过再次筛选,将其一致性要求控制在1mV以内;LG内部执行的DV试验包括:过充试验、外部短路试验、过放试验、130℃高温试验以及挤压试验。

  4电池包火灾危险性分析

  4.1电池包内部潜在可燃物

  电池包内部潜在可燃物参数,如表1所示。

  表1电池包内部潜在可燃物参数

  4.2电池包设计方案中起火潜在可能性

  (1)电芯导致电池起火,发生安全事故原因及风险系数RPN分析。一是电池过充,BMS电压采样线松动,导

  致采样电压不准;继电器损坏,导致漏电,RPN120;二是电池使用过温,电池包温度采集线松动,导致无法获取正确温度;电池包功率过大,温度失控,RPN120;三是电池包外部过流及短路,导致外部负载异常,RPN160;四是电芯内部短路,电芯质量问题导致内部短路,RPN180;五是电池组漏液导致起火,电池组间隙大,电池受到挤压碰撞震动,RPN120;六是电池采集线短路起火,采集线被压破,导致电池漏电或短路,RPN21O。

  (2)绝缘注塑件导致电池起火,发生安全事故原因及风险系数RPN。一是辅料自燃,辅料为不阻燃材料,RPN240;~.是注塑件自燃,绝缘注塑件不阻燃,RPN240。

  (3)电池壳体导致电池起火,发生安全事故原因及风险系数RPN。一是电池碰撞外部短路起火,电池箱体强度不够;支架强度不够,RPN120;二是电池箱进水起火,电池箱体密封不严;外部螺丝松动进水,RPN180;三是电池被剐蹭引发外部起火,箱体外壳和石头剐蹭,外壳产生火花,RPN200;四是电池箱体腐蚀,箱体进水;箱体破裂后导致剐蹭,RPN120。

  (4)高压盒导致电池起火,发生安全事故原因及风险系数RPN。一是输出不受控制,元器件损坏,RPN160;二是动力线短路起火,电池线受到碰撞震动等松脱短路,RPN150;三是电池组过充,过温未报警或未保护,BMS控制系统损坏,RPN120。

  5起火原因分析

  5.1排除电池包外部短路起火可能性

  提取事故现场中相同型号电池包进行拆解并分析,配电盒前端电池正极与负极之间通过继电器连接,在发生短路时不会造成危险;配电盒后端电池正极铜排位于左右两侧,负极位于中间,不存在直接接触发生短路的可能;正极铜排和负极铜排高度约为400mm,当浸水深度达到400mm时才会引起正负极短路.夕部短路起火为温度最高时情况,电芯应位于铜排附近,经比对与实际不符。综合以上情况考虑,电池外部短路起火的可能性极小。

  5.2排除电芯内部短路起火可能性分析

  特斯拉、VOLT曾经发生过类似事件,在碰撞试验一周后发生起火。经分析,电芯在剧烈碰撞或高速碰撞后产生内部虚短路,持续产生热量熔化电芯隔膜后造成直接短路,从而起火;内部短路起火应从单点触发,向四周蔓延,同时出现3个单点的内部短路几率较小;经勘验,电芯和模组在电池包内的固定都非常牢固,燃烧后位置仍未出现明显变化,排除电芯受到碰撞的可能性;电芯已通过标准的振动试验,由于振动引起内部短路从而引发起火的概率较小。由此可判断,电芯内部短路起火的可能性较小。

  5.3排除碰撞引发电池包或电芯破坏起火可能性

  当碰撞发生时,可能会产生金属浸入使外部短路,引起电芯起火,造成碰撞后短时间内起火,该假设原因与现实的起火情况不符;经勘验燃烧后的电池箱上未发现变形的痕迹;碰撞可能会产生电芯互相碰撞或电芯与异物碰撞,使电芯破损或外部发生短路,造成碰撞后短时间内起火,该假设原因与现实的起火情况不符,且碰撞2#样车未发现电芯破损,所以碰撞引发电池包或电芯被破坏起火的可能性极小。

  5.4认定电池包进水造成短路的起火原因分析

  拆解碰撞车辆的2个电池包后,发现主要水迹集中在配电盒附近;2#碰撞车辆放置于草丛中,地面未形成积水,故进入少量水;而放置在水泥地面上的1#碰撞车辆,考虑到地面更容易形成积水,可能导致进入电池包的水量较多;高压接插件在碰撞后拔开,电池包内部较容易形成积水;当电池包发生碰撞后,接插件处螺纹松动,水从接插件螺纹孔处进入电池包。

  当电池包内积水时,水在电池包底部会由最高点向最低点流动,从电池包安装结构看,电池包的最低点位于质心,水流会从两侧和位于前部的配电盒向质心移动。从结构上分析,当积水达到一定深度时,最先短路的是电池模组的镍片排,该镍片排距地板约6mm,该金属排连接整个模组的正负极,能量较大,在短路后会引发起火。另外,考虑雨水的导电率较高,可能会加速短路过程。综合以上原因考虑,电池包进水造成短路起火的可能性最大。

  6几点体会

  (1)汽车电池包使用环境具有多样性的特点。在使用过程中,如果发生碰撞事故或者温度过冷过热,电池包可能会发生零部件老化或损坏的情况,造成潮湿水汽的侵入或进水浸泡线路而发生短路,出现起火现象。因此,在设计和使用电池作为动力的汽车过程中要注意以下几点:一是使用防火阻燃材料和防碰撞材料对电池包进行保护,避免有易燃性或可燃性的物质与其直接接触,降低车辆发生碰撞事故对电池包结构造成损伤的程度。提升电池包的防水密封性,降低正常使用情况下发生进水的可能性。从源头上避免电池内部发生短路引发火灾。二是汽车电池包在安装和使用过程中应严格按照规范操作,尤其要注意其安装位置、使用条件等,当电池包发生损坏或老化时应及时维修或更换,确保各个零部件完整好用,注意按时维护与保养,让安全隐患远离使用者。

  (2)该起火灾发生后,公司微型消防站队员严格按照公司火灾事故应急预案处置流程进行上报和扑救,安全中心员工和安保人员在消防官兵赶来前,利用消火栓对着火部位进行喷洒,阻止了火势向北侧更多试验车区域蔓延。可见,修订完善的消防安全操作规程和现场处置预案,加强人员安全培训和消防演练,对提升应急处置水平十分重要。

  (3)在扑救电池类的火灾事故时,要注意灭火剂的合理使用。总结该起火灾的扑救经验,对于此类电池火灾事故应使用大量持续水喷淋作为扑救的主要方式,采用干粉和二氧化碳扑救此类火灾无明显效果,建议不采用干粉和二氧化碳扑救此类火灾事故。

  本文资料来自《火灾调查与分析》,作者:雍艾华,殷天时

责任编辑:程琳

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