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电动汽车火灾扑救战术

来源:中国消防网  作者:网站管理员  时间:2022/11/16 15:28:20

电动汽车火灾扑救战术

 

随着电动汽车(EVs)的普及,电动汽车(或早期混合动力汽车)发生火灾的风险也在增加。在早期混合动力车中,高压电池的主要组分为镍氢(NiMH),其灭火方式与内燃机汽车相似。在超过10年的混合动力汽车灭火经验表明,救援人员采用常规车辆火灾扑灭战术即可有效控制这类小规模、简单的镍氢高压电池火灾。

自2012年以来,大多数混合动力车和几乎所有的插电式电动车都采用了具有锂离子电池化学成分的大型电池。与镍氢系统相比,锂离子电池的化学成分和高电压导致电池具有更大的能量密度,这给电动车提供了更大的续航。然而,锂离子电池跟传统镍氢电池燃烧特性完全不同,发生碰撞或火灾极难控制和扑灭。

火灾扑救

在过去,对消防部门而言,车辆火灾仅是车辆的燃烧。然而随着锂离子电池电动车的普及,车辆火灾可能伴随着锂离子电池的燃烧。火灾扑救的难点在于锂离子电池的化学特性、高电压、大电池尺寸和大重量、及其安装位置。为适应新型锂离子电池技术的发展,消防部门需重新评估当其发生火灾的扑救策略。例如,当到达电动车火灾事故现场时,救援人员可能会面临两种不同但相关的情况。其一,只有锂离子电池在燃烧,这意味着燃烧区域主要位于电池箱的电池单元内。第二种情况是车辆起火,火焰正在吞噬车辆内部和外部的可燃材料。

为进一步加深锂离子电池火灾的了解,大家需要理解三个关键词:滞留能量、热失控及气体溢出。

滞留能量指的是即使电池与其他东西完全断开时,仍然留在电池内的电能(电压/电流)。需要注意的是,多数电动汽车使用400V或更高的的高压电力系统。即使当电动汽车熄火或其锂离子电池被物理破坏,锂离子电池内部仍有可持续几小时至几天的滞留能量。

热失控和气体溢出均和可循环充电高压电池的异常升温、短路或燃烧过程相关。电动车的锂离子电池箱通常包括有成千上万个可充电电池单元,当一个电池单元短路或以其他方式过热和熔化时,就会发生热失控,甚至有可能会着火,单个电池单元过热或起火进而蔓延至相邻电池单元,这种连锁反应就是热失控。

气体溢出通常发生在电池热失控过程中,一般会伴随生成灰色或白色烟气。溢出气体代表电池正经历热失控,下一步即可能会导致高压电池起火。

电动车火灾扑救战术

美国消防部门目前采用下面几种独特的战术来扑救电动车火灾。

使用热成像仪(TICs)。使用热成像仪(TIC)可以定位电池盒内的失控热源位置。相比之下,由于锂离子电池高压电流是直流电,所以不应使用热棒工具来确定电动车是否有电流。

延长火灾扑灭时间。美国消防研究基金会项目得研究表明,当电动车及其锂离子电池卷入火灾时,可能需要比预期更长的时间(有时长达数小时)来扑灭。

车辆倾斜/升降。由于锂离子电池安装位置通常紧贴车辆底盘,狭窄空间的限制导致了很难进行有效灭火,美国有消防队伍采取了将电动车抬起或倾斜的方式,以便冷却水可以集中浸泡电池的热失控区域。

电池盒穿透。2021年10月,消防设备制造商罗森鲍尔公司推出了用于抑制锂电池火灾的灭火系统。该系统用一个穿孔型喷嘴刺穿电池盒,水通过一个附加的软管排出,并流入电池单元。该公司表示,这种工具可以直接冷却电池模块或模块内的电池,从而阻止热失控。需要注意的是,美国电动汽车制造商并不完全赞同电池盒穿透的灭火方式。

大量的水。消防研究基金会进行的燃烧试验表明,除非可充电电池被充分冷却,热失控过程被停止,否则锂离子电池极易发生复燃在该小组进行的六次全尺寸锂离子电池火灾实验中,研究人员发现,需要超过2,600加仑的水来扑灭一个大约600磅的锂离子电池火灾。同时电动车制造商也建议,需要用大量的水(可能总计2600加仑或更多)来进行电池降温。

浸泡在欧洲的几起电动车火灾事件中,面对早期混合动力车和电动车的高压锂离子电池发生的燃烧,消防队采用了"浸泡"策略,这种灭火方式也需使用大量的水。一旦最初的火灾或火焰被扑灭,在热失控的情况下,该车辆将被在水箱中浸泡24小时。尽管荷兰和比利时采用这种“浸泡”的灭火方式,但美国没有一个消防部门实施这种技术,也没有一个电动汽车制造商或政府当局支持将车辆浸入水中。

 

摘译自《美国消防站》2022年3月刊

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