新能源汽车起火现状及一起典型火灾事故分析研究 - 网

新能源汽车起火现状及一起典型火灾事故分析研究韩宜伟刘志勇刘福聚徐成果【摘要】本文通过梳理最近3年新能源汽车因起火隐患被召回的具体情况,从召回车辆情况、召回原因及召回趋势进行分析研究,以及目前政府部门对新能源汽车起火的应对情况,最后以某起典型新能源汽车火灾事故调查分析为例,通过调查问询、现场勘查、检验鉴定等技术手段,排除外部引火的可能性,确定火灾原因,厘清事故责任,对以后类似新能源汽车火灾原因调查具有一定借鉴意义。【Key】新能源汽车;火灾原因;鉴定:U469.72文献标志码:A:1003-8639(2023)05-0023-04【Abstract】Thispapercombsthespecificrecallsituationofnewenergyvehiclesduetofirehazardsinthelastthreeyears,analyzesandstudiestherecallsituation,recallreasonsandrecalltrends,andthecurrentresponsesituationofgovernmentdepartmentstonewenergyvehiclesfire;Finally,takingtheinvestigationandanalysisofatypicalnewenergyvehiclefireaccidentasanexample,throughinvestigationandinquiry,on-siteinvestigation,inspectionandidentificationandothertechnicalmeans,thepossibilityofexternalignitionisexcluded,thecauseofthefireisdetermined,andtheresponsibilityoftheaccidentisclarified,whichhascertainreferencesignificanceforthefutureinvestigationofsimilarnewenergyvehiclefirecauses.【Keywords】newenergyvehicle;fireinvestigation;identification作者简介韩宜伟(1990—),男,硕士,主要从事新能源汽车电子电气方向的工作;刘志勇(1978—),男,工程师,主要从事新能源车辆起火鉴定研究工作。经过多年持续政策的鼓励支持和行业的不懈努力,中国新能源汽车技术水平显著提升,产业体系日趋完善,产品竞争力大幅增強,产销量、保有量均居世界首位,新能源汽车产业进入叠加交汇、融合发展的新阶段。2021年,中国新能源汽车产销分别完成354.5万辆和352.1万辆,同比均增长1.6倍,市场占有率达到13.4%,高于上年8个百分点,但随着新能源汽车行业火热的同时也面临诸多安全问题,尤其是新能源汽车起火事故频发,严重影响行业的发展和消费者的积极性,政府和社会各行也积极应对,将安全问题视为首要解决的瓶颈,努力为新能源的健康发展铺平道路。1新能源汽车起火现状1.12020~2022年期间新能源汽车因起火隐患召回情况汇总2020年新能源汽车召回22次,召回总数18.5万辆,其中因起火风险召回次数5次,召回数量5200辆;2021新能源汽车召回59次,涉及车辆83.0万辆,其中因起火风险召回次数16次,召回数量6万辆;2022年1~8月份新能源汽车召回30次,涉及车辆48万辆,其中因起火风险召回次数5次,召回数量6万辆。2020~2022年期间对召回车辆起火风险具体原因进行统计归类,最后汇总结果如图1所示,其中因电池一致性和软件问题导致起火风险召回占38%,还有在制造、装配、设计等环节都有涉及。1.22021年新能源汽车起火现状分析对2021年网络媒体上新能源汽车起火事故进行梳理,统计数据如下:①如图2所示,由于货车用途的特殊性,虽然保有量只占新能源汽车总量的10%,但起火事故量为总事故量的20%;②由图3可知,不同省份的事故量与各省份新能源车保有量基本呈正比关系;③从不同类型动力电池起火占比能够看出:磷酸铁锂的起火风险要小于三元材料,如图4所示;④新能源汽车对于外界温度十分敏感,从图5可以看出,5~8月份事故量占全年大部分,新能源汽车对于季节性温度的变化适应还需更进一步研究;⑤从图6可知,目前新能源汽车起火在各个状态下都有可能发生,尤其是充电中的车辆,要进行严格监管;⑥目前新能源汽车起火原因中60%以上为车辆自燃导致,交通事故导致的起火仅占15%左右,如图7所示。2某起典型火灾事故的分析研究2.1事故概述2020年7月1日13:20分,重庆市某广场一辆纯电动轿车在停车熄火状态下发生火灾,后经人员发现报警,消防到达现场将火灾扑灭,现场无人员伤亡,车辆起火波及周围其他4台车辆,现场火灾简图如图8所示,车辆4为最先起火的点。首先起火车辆的生产日期为2019年7月5日,作为租赁车辆使用,事故时行驶里程4万公里,事故时天气情况为小雨,气温25℃左右,车辆在停车场处于停车状态,起火时车辆SOC状态为93%。2.2现场勘查2.2.1事故车辆勘查车辆前舱损毁严重。前保险杠、散热器、灯具等烧失,下部结构件等被燃烧灰烬覆盖,内部控制盒、前驱电机被高温烟熏相对完好,高压线等连接线束绝缘皮烧损。前、中乘员舱过火较重。车身前部、顶部、中部铝质覆盖件烧失,车身右侧铝制车门、A/B/C柱烧失,左侧部分有残留,可见车漆,车内座椅、护板、顶棚等非金属部件烧失,前仪表板、储物盒、中央隔板等烧失,方向盘骨架、座椅骨架、车身钢架等裸露锈蚀,前部防火墙烧失,前后排地板表面被燃烧灰烬覆盖。后乘员舱过火较轻,后排座椅全部被上部非金属零部件和后行李舱内物品所覆盖,物品均有部分受热火烧痕迹。后保险杠右侧烧损,左侧较完整。左后轮烟熏变色,未失压,左侧烧损较轻,左前轮胎失压,轮毂局部烟熏变色,右侧轮胎全部失压变色严重,残留部分橡胶,轮毂烟熏变色严重。车辆勘查中未发现电气线路相关的短路熔痕,使用专用检测设备对被鉴车辆底盘、前舱、驾驶室等烧损较严重区域进行剩磁检验,均未测量到异常剩磁存在。2.2.2事故车辆电池包勘查電池包底板左后角可见刮擦痕迹,并有凹陷情况,凹陷深度13mm,可认定为着火前造成,底板中部左右两侧均可见凹凸不平状态。将电池包从车辆上拆卸下来,可见电池包与车体连接端子插接完好,电池包上盖板大部分受损较重,局部变色、变形严重。打开电池包上盖板可见电池包底板左后角对应模组烧损最为严重,与之相对应右前角模块受损较轻;烧损最为严重模组中串联9块方形单体电池,其中一侧第4块单体呈现两侧受挤压的痕迹特征,其余电池单体从两侧均呈现向第4块单体挤压的痕迹。2.2.3现场询问车辆事故发生前1h汽车充满电,驾驶人员驾驶车辆来到广场停车处停车,停车后20min左右有人发现车辆下部冒烟,现场人员报警并设法灭火,但火势蔓延迅速,并且引燃周围车辆,现场人员等待消防。2.3监控平台数据分析2.3.1电动汽车远程服务与管理系统介绍2016年10月1日,国家正式实施GB/T32960《电动汽车远程服务与管理系统技术规范》,要求建立国家、政府、企业三级新能源汽车监控平台,实现数据的实时采集与传输。电动汽车远程服务与管理系统架构如图9所示。监控平台通过车载终端实时获取新能源汽车CAN总线上的车辆状况数据和故障状态,并结合GPS传感器获取的定位信息,然后通过GPRS/3G/4G网络传输到平台,以此实现对车辆的安全监控,还可以为新能源汽车用户提供充电服务、车况查询、远程诊断等服务。2.3.2事故车辆数据分析事故车辆数据频率为20s一帧,传输第1帧时间为2019-06-17,08:19:12,传输的最后一帧数据时间为2020-07-01,03:38:17,有效帧数204616帧,车辆行驶里程40100km。1)19项国家报警数据项分析:该车一共发生了1510次报警,离事故最近的一次报警是2020-06-25,10:25:31,绝缘故障报警2级。2)电池单体电压最高值单体序号频次(图10):85号电池单体最高值频次达到37247次,占总数的18.2%,远高于其他电池单体成为最高值的次数。3)最高温度值单体序号频次(图11):85号探针温度最高值频次达到161187次,占总数的78.8%,远高于其他探针成为温度最高值的次数。4)电池单体电压极差:剔除异常值后电池单体电压范围3.25~4.154V,得到电压极差随时间点的曲线如图12所示,电压极差超过100mV,共计29229帧,占比14.3%。5)电池单体温度极差(图13):电池单体温度极差大于10℃的情况共计47337帧,占比23%;温度极差大于5℃的情况共计134616帧,占比65.8%,处于高级别风险。6)电压相邻最大最小跳变:统计电压最高最低电压相邻两帧是1个编号的电压差大于100mV,全生命周期共出现404对。通过最近6次数据可以看出,4次跳变均出现在85号单体,因而85号单体风险极大,详见表1。2.4起火原因分析起火部位处能够引燃起火物的原因,主要有以下几类。1)排除放火因素。根据现场视频、环境及证人证言反映,现场不具备外部纵火的条件。根据现场勘验,起火部位处未发现低位燃烧痕迹,且无刺鼻可疑气味。2)排除遗留火种因素。根据现场视频及证人证言反映,首先起火区域位于车辆底部,不符合遗留火种起火特征。3)排除电气线路故障起火的因素。根据驾驶员描述及现场视频,车辆起火前处于停车状态,车辆的高低压电回路已经断开,不具备电气线路故障起火的条件,而且现场勘查中未发现电气线路相关的短路熔痕,使用专用检测设备对被鉴车辆底盘、前舱、驾驶室等烧损较严重区域进行剩磁检验,均未测量到异常剩磁存在。4)不排除电池包内单体电池或模组故障起火的因素。现场勘查中发现电池包底板左后角可见刮擦痕迹并有凹陷情况,凹陷深度15mm,可认定为着火前造成,单体底部与电池包地板最大距离为11mm,凹陷的底板已经造成单体挤压,对拆卸的电池单体按照原先布置情况重新放回电池包内部,发现烧损最严重的电池模组正好对应在底板凹陷处,而受两侧挤压的电池单体正位于凹陷的最大处。通过对车辆历史数据的分析得知,在电池单体电压、温度值及压差上85号单体均存在较大的风险,而检查85号单体正是烧损最严重的电池模组中两侧受挤压的电池单体,因此不排除电池包内单体电池或模组故障起火的可能性。经综合研究现场勘查、现场询问及对监控平台数据分析,起火原因为新能源汽车电池包底部磕碰导致内部单体电池或模组出现故障引发热失控起火,最终导致整车烧毁。3总结随着新能源汽车保有量激增,新能源汽车起火事故也将不断增加,新能源汽车固有的特点决定了其与传统车辆存在差异性,其火灾原因调查研究也将不同于传统的燃油汽车,而新能源汽车高压动力电池问题、动力电池热失控等都是新出现的问题,在实际调查中有必要先了解新能源汽车原理、结构特征等参数,现场做好必要的防护措施。本文结合最近3年新能源汽车因起火隐患召回的具体情况,通过某起典型火灾事故案例,利用技术手段,确定了火灾原因,厘清了事故责任,对以后遇到的类似新能源汽车火灾原因调查具有一定借鉴意义。Reference:[