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文章编号：2095-6835（2021）09-0032-03
孙明宇，王立民，王青贵
（中国汽车技术研究中心有限公司，天津300300）
摘要：屡见不鲜的电动车起火事故引发了消费者的广泛关注和担忧，极大地阻碍了电动车的发展。通过大量收集新能源车起火事故信息，先对表层事故原因进行统计分类，并集中分析几起典型事故案例，深入分析起火事故真因，为新能源车的设计、开发和使用提供建议和帮助。
关键词：电动汽车；起火事故；底部碰撞；环境污染
中图分类号：F416.471文献标志码：A DOI：10.15913/jki.kjycx.2021.09.014
gle350报价1引言
为了应对日益突出的石油能源短缺和环境污染问题，电动汽车因其使用清洁能源和零排放的优势得到各国政府的大力支持。发展新能源汽车已成为中国的重要国策之一。2014—2019年中国新能源汽车销量如图1所示，自2015年来，新能源汽车销量快速增长，其中纯电动汽车更是迅猛发展。目前，中国电动汽车已经占到世界市场份额的50%以上。与此同时，电动车高速发展所带来的一系列问题也日益凸显，特别是以起火事故为代表的电动汽车安全性问题。电动汽车起火事故已经引起了社会各界的重视，了解其原因，并分析解决相关问题是目前新能换汽车发展过程中亟待攻克的难关之一[1]。
图12014—2019年中国新能源汽车销量
2电动汽车起火风险性概述
电动汽车区别于传统汽车的部件在于动力电池、电驱动和电控系统。其中，动力电池作为核心储能部件，因常规体积较大，易受到外部环境和制造缺陷的影响。当电池包在一些极端工况下运作，比如受到外部冲击等，可能会出现结构破损、火花飞溅、易燃和有毒烟气溢出等情况。可燃气体被引燃后出现明火。电池单体和动力系统起火是导致电动车起火的主要原因。SUN等人的研究指出，对于大部分电动车起火事故，特别是自燃，明火基本上源于动力电池系统[2]。
电池包的体积、容量和能量密度对电动车起火的风险性和严重性有重要影响。单体电池的数量越多，能量密度越高，电池包储存的能量越多，起火的风险也越高。锂离子电池具有高能量密度、高充电效率、长使用寿命等优点。为了降低电动车车重、提高续航里程、缩短充电时间，越来越多的汽车厂商选择锂离子电池包作为动力来源。目前，锂离子电池包是电动车主流装机电池类型，一般布置在车身底部。随着技术的进步其能量密度还在不断提高，这在提高电池性能的同时，也增大了起火的风险性[3]。
3事故统计和事故分类
通过对国内新能源汽车着火事故进行统计分析发现，事故原因大致包括自燃（行驶中自燃、停置时自燃）、浸水、碰撞、零部件老化、人为改装、外部因素引燃等因素[4]。电动汽车2016—2019-08事故统计如图2所示。
图2电动汽车2016—2019-08事故统计
综合2016—2019-08所发生的新能源汽车安全事故，按照事故原因分类，由图2可知，高压电池包的自燃仍然是电动汽车安全事故的最大根源，相比其他类型安全事故总占比38.1%。通过调查分析可知，大部分电动车起火事故都源于电池包的热失控[2]
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引发热失控的原因有很多，内部短路是其中重要的一种。而造成内部短路的原因则较为复杂，比如高压电池包在加工制备时，模组之间混入的金属杂质或产生的极片毛刺等、电滥用、电解液浸润不均等引发的局部析锂，都有可能在划破电池隔膜，引发微小的内部短路，这种微小的内部短路并不容易被察觉[6-7]。但是微小的内部短路会在电池内部持续产热。当内部短路产生的热量堆积到一定程度后，就会引发电池的热失控，致使动力电池起火。
排在第二位的是充电过程起火事故，占20.0%。正常充电过程中引发的电池起火事故的比例在逐年上升，已经引起了人们的重视。充电过程中对电动车的滥用或使用不当，比如充电期间启动车辆，容易引发车辆自燃。随着电动汽车保有量上升和充电桩的铺设速度加快，如何对充电方法和充电设施进行更加规范化的管理，对充电电池组进行可行、有效的安全状态监测是非常重要的。
排在第三位的是汽车碰撞引发电池起火的事故，占14.3%。车辆碰撞时一方面会给电池带来猛烈的冲击，箱体内部结构在被挤压的状态下引发了电池的外部短路；另一方面，汽车碰撞如果导致电池被挤压变形，过量的变形可能使隔膜受损破裂或被刺穿、引起内部短路。
内部短路与外部短路可能只发生一种，也可能同时发生，这些短路故障会引起电池高温并伴随漏液，泄漏出大量可燃气体，导致事故发生。电动汽车电池包的设计要具备防撞、吸能等功能，同时还要满足通风散热、绝缘防水等复杂功能还设计和制备难度很大，目前可以很好应对撞击的电池箱体结构尚未有效普及[8]。因此，需要在电池安全研究中给予更多的重视。
4碰撞导致电动车起火案例分析
传统燃油汽车碰撞考察的是碰撞对整个车身以及变形量的影响，例如汽车前后部吸能机构变形、损伤等。而新能源汽车除了上述考察，还需对高压系统进行检测。原因是新能源汽车发生碰撞后容易出现漏电、起火等安全隐患，一旦发生事故，势必造成严重影响。因此，对新能源汽车碰撞安全的研究非常重要。
碰撞形式多种多样，如果电动汽车在道路上出现类似常规标准中定义的正碰、侧碰、柱碰等高速碰撞，车身变形严重，车辆一般不能继续行驶，用户主观上也不会继续使用该事故车辆。但是因实际道路情况复杂多样，电动车在使用过程中往往存在一种底部碰撞形式，比如车辆底部剐蹭路缘石、铁轨
等路面障碍，路面尖锐的飞石撞击电池包等情况。这些底部碰撞事故伤害轻、噪声小、变形小，客观上不易察觉，用户主观上也常常忽视，埋下安全隐患。即使发生底部碰撞事故时没有起火，但实际电池包已经受损，在之后的某一使用过程中出现起火。下面就常规电动汽车底部碰撞事故进行举例和事故分析。
4.1底部碰撞导致电池包破坏变形
2018年某款车在广州发生碰撞后起火，原因是道路异物与电池包发生冲击，导致电池包发生变形，在底板的电池组相互挤压变形易位，导致单体电池外部短路，最终起火。
2019年，某款车在高速收费口刹车时，由于速度过快，刹车后发生了横向位移，与收费口处的路缘石发生了碰撞瞬间起火。事故原因是车辆之前曾受撞击导致电池包变形，箱体内部结构在被挤压的状态下引发了电池的外部短路；另一方面，汽车碰撞如果导致电池被挤压变形，过量的变形可能使隔膜受损破裂或被刺穿、引起内部短路。4.2底部碰撞导致密封性变差
2018年某款车发生底部碰撞后底部电池包发生形变，密封性变差，在使用过程中浸水，导致电池内部绝缘降低，电池发生短路失火。
4.3底部碰撞导致绝缘性能下降
广州限牌2019年西安市某款车在寄修到4S 店发生发生起火。调查后发现该车辆在在寄修前底盘遭到过比较严重碰撞，造成动力锂电池包左后侧机壳与制冷板大规模形变。充电电池包内部构造在被挤压成型的情况下历经一段时间后产生短路故障，最后引起火灾。
5碰撞导致电动车起火事故分析
从事故诱因方面可将事故分类分为间接事故和直接事故。间接事故是指机械变形后未直接引发着火事故，但是经后期事故鉴定，推断为机械变形引发，或者无法排除机械变形导致事故的可能性。直接事故是指极端的机械变形导致电池系统受到严重破坏，直接导致电池热失控，并引发车辆着火事故。5.1间接事故5.1.1连接件松动
在部分底部碰撞事故中，电池包受到外部冲击载荷，虽未造成壳体破损或较大变形，但其内部连接件或紧固件发生松动，导致局部电阻变大，随着使用时间的增长，发热量持续增大，最终导致局部热失控。5.1.2密封破坏
磕碰情况下，容易导致密封件脆裂，发生密封失效的情形。密封失效通常会导致系统内部结露或有冷凝水积聚，进而导致绝缘电阻下降。极端情况下，可能会导致短路发生，引发系统热扩散。当电动汽车用动力电池系统密封性能变差后，内部绝缘电阻降低，正负极发生短路，并引发系统热扩散。5.1.3电池结构变形
电池系统的外部机械变形量比较小的情况下，不会直接引发电芯发生热失控，但是可能会对电池模块或者电池单体造成轻微变形。变形的电池在持续使用过程中，会因为应力的变化导致内部反应不当，最终引发电池发生热失控。通常情况下，租赁用电动汽车在运营过程中，由于司机的不当操
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—辆发生着火事故。5.1.4液冷失效
对于装配液冷电池系统的电动车辆，轻微的托底和底部磕碰可能会导致液冷板有变形，或者内部液冷管道有变形。一旦出现液冷系统结构变形，可能会导致冷却管道裂纹、接口开裂或者接口断开，引起冷却液泄漏，引发系统绝缘故障，触发系统热失控，并引发车辆着火事故。5.2直接事故5.2.1
异物侵入
异物直接侵入容易导致电池系统当场失效，引发电池系统热失控，导致新能源汽车出现着火事故。极端情况下，电动汽车的电池系统会被道路中的金属异物直接侵入，铁地板造成内部电池单体切割，车辆瞬间发生着火事故。5.2.2
严重变形
严重的变形可能会直接引发着火事故。在车辆行驶过程中，电池系统位于底部无保护状态，极易发生底部或者侧面严重变形。电动汽车由于底部装配电池系统，因此其离地间隙通常较小，在行驶过程中容易与路缘石或者马路上的凸起发生磕碰。如果发生严重变形，引发着火事故的可能性极高。某新能源汽车在行驶过程中，为躲避对向来车，不小心磕碰到路缘石上，直接引发系统严重变形，发生着火事故。6总结
锂离子电池的技术创新和产品普及满足了用户对纯电动汽车续航里程和充电效率不断增长的需求，但也增大了相关车辆起火的风险性和严重性。新能源车辆在服役期间起火已成为日益突出的社会问题，极大地阻碍了产业健康发展。本文统计了近年来电动车起火事故类型并进行了分类，深入探讨了相关事故的原因。其中，车用动力电池包受到局部挤压导致短路失效是电动汽车碰撞事故中危险性比较高的典型工况，尤其动力电池包常布置在车身地板底部，这种设计缩小了车辆离地间隙，低离地间隙会引发更严重的安全问题，比如汽车在道路上高速行驶，道路上的金属块和石块会撞击并
夏利n7报价及图片刺穿电池组，就像子弹击中电动汽车的“心脏”一样，不仅会破坏电池包结构，而且还会引发严重的火灾事故。与碰撞安全性能测试所要求的正面和侧面碰撞工况相比，电动汽车底部碰撞异物的情况尚未得到充分研究，也未制订汽车底部碰撞安全设计标准，因此，在电动汽车的开发与推广应用过程中，开展车用动力电池包底部碰撞安全性研究，对于提高动力电池包底部防护安全和电动汽车的整车安全性具有重要意义和实用价值。参考文献：
［1］熊元.新能源汽车全塑车身结构及安全耐撞性能分析
［D ］.北京：北京化工大学，2015.
［2］SUN P ，BISSCHOP R ，NIU H ，et al.A review of battery fires
in electric vehicles ［J］.Fire technology ，2020，56（4）：1361-1410.
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cehicle progress ［C ］//Proceedings of 2016International symposium on fire and emergency rescue ，2016.［4］张晓旭.新能源汽车碰撞后电气安全性分析［J］.内燃机与
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［5］李春，张磊，闫肃军.电动汽车电安全标准分析及测试［J ］.
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新能源网站［6］王景涛.追尾碰撞中电动汽车电池模块破损预测［D］.长
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［7］李宁宁.电动汽车电池系统结构设计及动力电池碰撞安
全性研究［D］.长沙：湖南大学，2019.
［8］阚凯.纯电动车被动安全的研究［D ］.长春：吉林大学，
2018.——————————————
—作者简介：孙明宇（1994—），男，河北唐山人，本科，助理工程师，研究方向为汽车被动安全。
〔编辑：张思楠〕
学生创造出更大的创新空间，也能够培养学生自学的能力。当然这要紧密联系当前的教育条件，如场地、学生特点、当前的教学内容等。
这些扩展资料的形式多样，可以是文字、视频、网站等，但教师要首先对资料进行检验，避免出现科学性问题和不适宜的内容。参考文献：
［1］阎石.数字电子技术基础［M ］.5版.北京：高等教育出版
社，2008.
［2］姚晓波，卢卓.创客走进生活［M ］.广州：广东人民出版
社，2018.
［3］张晓东.36个创客电子小制作［M ］.北京：人民邮电出版
社，2016.——————————————
—作者简介：赵满明（1985—），男，北京人，北京市朝阳区青少年活动中心教师，电子技术与单片机教研组组长，研究方向为校外教育。韩继彤（1969—），男，北京人，本科，北京市朝阳区青少年活动中心教师，研究方向为科技创新教育。
〔编辑：张思楠〕
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