鋰離子動力汽車火災危險性評價

1、摘要隨著我國不斷推動電動汽車的發(fā)展，鋰離子電池在行業(yè)的應用大幅提高。雖然如今的鋰離子電動汽車的工藝水平以穩(wěn)步提高，但是相關的火災事故不斷發(fā)生。我們不能否定鋰離子電動汽車的普及給我們帶來的益處，但可以將其的事故概率盡可能的降低，減少事故給我們帶來的經(jīng)濟財產(chǎn)損失。鋰離子動力汽車最為典型的是火災事故，因為鋰電池汽車相比傳統(tǒng)燃油汽車有其特殊的特性，火災蔓延快、控制措施少等特點使得我們不得不更加重視電動汽車的火災危險性。本文通過查閱資料，了解鋰離子電動汽車的結構及工作原理等相關知識，結合實際情況客觀分析導致發(fā)生火災的各種因素包括但不限于高壓線路、電池組。根據(jù)相應原則合理劃分各項指標，包括人和各種硬件以及

2、軟件，利用層次分析法和專家賦值法確定各指標的權重值，體現(xiàn)出最應該受到重視的關鍵指標，加強重視程度。再對鋰離子動力汽車進行實際調(diào)查，進一步研究其火災危險性。對鋰電池進行實驗可以證實電池組故障在火災危險性中占重要地位。根據(jù)對電動汽車的火災危險性分析，提出電池組、設計生產(chǎn)和消防多個方面相應的防范措施，可以最大程度的降低火災風險，保障人民生命財產(chǎn)安全的同時，有利于促進鋰離子動力汽車及其相行業(yè)的發(fā)展。關鍵詞：鋰離子動力汽車；火災危險性；危險源辨識；安全評價；防范對策第一章緒論1.1研究背景自2010年以來，新能源汽車在中國已呈現(xiàn)出驚人的發(fā)展趨勢，中國政府高度重視新能源鋰離子動力汽車的發(fā)展。2016年，國

3、務院發(fā)布了32項文件，將新能源鋰離子汽車正式劃分為七個戰(zhàn)略性新產(chǎn)業(yè)。2018年，科學技術部，工信部，財政部以及國家發(fā)改委聯(lián)合出臺了以純鋰離子汽車，插電式混合動力汽車和燃料電池汽車技術開發(fā)為重點的新能源開發(fā)方案1。汽車研發(fā)和大型商業(yè)試驗項目促進了鋰離子動力汽車的工業(yè)應用。在國家政策以及相應工業(yè)水平的支持下，它使新能源鋰離子動力汽車的發(fā)展邁上了一個新臺階。1.1.1新能源汽車補貼政策新能源鋰離子動力汽車已逐步形成較大規(guī)模產(chǎn)量。通過補貼政策和其他手段，在城市中使用新能源的鋰離子動力公交車正在得到推廣，特別是在空氣污染嚴重的地區(qū)，如今，除了特殊的公交路線外，各大城市的公交車基本上已經(jīng)被新能源汽車所取代

4、。國家還協(xié)助個人或企業(yè)購買新能源汽車。2013年，國家明確了新能源汽車的補貼標準，購買純鋰離子動力乘用車的消費者通過汽車補貼能節(jié)省最高12萬元的支出，新能源客車價位從30萬至50萬元不等。在2019年國家下發(fā)的新能源汽車補貼政策中，明確了車輛的續(xù)航里程與電池密度，以及能耗等因素都對具體補貼金額起決定性作用。這種政策更能促進企業(yè)更好的發(fā)展新能源技術，顯示出政府將傳統(tǒng)的補貼行為轉(zhuǎn)變到由企業(yè)和市場推動新能源汽車的發(fā)展。同時，全國在2020年實行新能源汽車免征購置稅政策。個別地區(qū)實行對充電樁建設的補貼，通過增加充電樁的分布數(shù)量，還包括出行不限號措施、個人設置充電樁免安裝費、部分停車場對新能源汽車半價優(yōu)

5、惠或免費等政策推動我國新能源汽車企業(yè)更快發(fā)展，也加快群眾購買新能源汽車的速度2。1.1.2新能源汽車的市場信息到目前為止，新能源汽車的生產(chǎn)和銷售分別為639,000和609,000，分別比上年增長49.7和51.4。教練（基本上是純鋰離子公共汽車和通勤者）有大約100,000人。乘用車用電量為137億瓦時，占37.72，專用車用電量為85.1億瓦時，占22.95。鋰離子電池的支撐能力為3690億瓦時，占支撐能力的99.56。鋰離子動力電池已被廣泛使用。中國是世界上第一輛以純鋰離子動力的公交汽車是深圳公交車，它遵循新能源領域的獨特技術路線，為公共交通車輛提供動力，并實現(xiàn)了純鋰離子動力的所有成就。

6、中國插電式混合動力汽車的開發(fā)已實現(xiàn)批量生產(chǎn)，并取得了顯著的技術成果。1.1.3鋰離子動力汽車的組成純鋰離子動力汽車由三部分主體組成：一是電源系統(tǒng)。二是電力驅(qū)動系統(tǒng)。三是輔助系統(tǒng)3。1.1.4鋰離子動力汽車危險性分析鋰離子動力汽車相比普通型汽車來說，首先在政策上有優(yōu)惠價和不限行，以及成本方面，每公里電費3毛左右，鋰離子動力車加速和靜音方面體驗良好，還對環(huán)境的污染較小等優(yōu)點。隨著全球鋰離子動力汽車的快速發(fā)展，車企越來越注重鋰離子動力汽車帶來的效益，加大力度推動相關技術的發(fā)展，增加更多的續(xù)航里程，使用很多的電池單元。人民群眾也逐漸對鋰離子動力汽車持積極樂觀態(tài)度，在購買時，考慮鋰離子動力汽車的車型等，

7、維修行業(yè)也拓展鋰離子動力汽車的維修業(yè)務。但是在鋰離子動力汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速的同時，帶來很多的隱患。例如，盲目的追求技術發(fā)展和市場推廣，忽略安全性，可能對易損件，易損部位未加強，容易使人忽略其重要性。另外，消費者檢修不及時規(guī)范；對隱蔽部位、易損部件檢查不仔細；忽略汽車自檢報警；未按時保養(yǎng)檢查；未按說明書和其他要求對電池、線路保養(yǎng)檢查或違反鋰離子動力電池使用條件和注意事項等的行為，使其鋰離子動力汽車存在隱患。在行駛中，長時間的接觸不良造成發(fā)熱，會引燃周圍可燃物，發(fā)生火災。其外部原因包括但不限于處于高溫環(huán)境下的熱沖擊、由于操作不當或其他原因造成的碰撞、因意外情況導致車輛浸水以及電池過充等都會產(chǎn)生火災甚

8、至爆炸事故。1.1.5鋰離子動力汽車火災事故統(tǒng)計2018年1月，由于鋰離子電池過熱，儲存在烏魯木齊市公共交通公司車庫中的某品牌純鋰離子動力公共汽車被移除。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，（去年12月23日天氣寒冷）這輛汽車被存放在一個有殘疾人的倉庫中，停放大約有15天后著火。2018年，由于磷酸鐵鋰電池過熱故障，上海純鋰離子動力客車自然點火。同年4月，杭州的一輛鋰離子出租車在行駛過程中，由于電池過熱而發(fā)生事故。近年以來隨著鋰離子動力汽車的增多，事故的累計數(shù)量也增長。2020年1月，據(jù)中國工程院士孫逢春介紹，目前萬輛新能源汽車的年事故率約為0.9-12/10000。2015年3月，福建省陸地方舟牌的鋰離子動力客車在行

9、駛中自燃。2016年4月，珠海市銀龍牌新能源客車因電池短路自燃。2017年3月，位于上海的特斯拉牌某型號乘用車因充點電壓不穩(wěn)導致冒煙。2018年8月，安凱客車企業(yè)下的某乘用車因電氣元件短路引發(fā)火災。2019年2月，美國特斯拉牌鋰離子動力汽車行駛時碰撞導致起火。同年8月，浙江杭州富陽區(qū)一輛新能源汽車起火燃燒。這也僅僅是事故數(shù)量的冰山一角，列出近年來較為典型的事故案例，如表1-1?？梢詫④囕v火災時的狀態(tài)分為三類：一是行駛中起火，二是充電中起火，三是停置中起火。另外，根據(jù)2015-2019年新能源汽車事故統(tǒng)計其中充電狀態(tài)占75%、行駛狀態(tài)占13%、靜止狀態(tài)占12%（如圖1-1）4。表1-12015-

10、2019年新能源汽車事故統(tǒng)計日期2015.12015.42016.22016.52016.62016.62016.72016.92019.92016.112017.22017.52017.62017.82017.112018.52018.52018.72018.8地點深圳深圳北京珠海上海北京南京惠州湘潭天津廣州北京北京珠海石家莊湖北深圳深圳銅陵車型五洲龍五洲龍宇通銀隆比亞迪江淮蘇州金龍宇通眾泰NA特斯拉安凱江淮銀隆江淮眾泰未知陸地方舟安凱客車車輛類型客車客車客車客車乘用車乘用車客車客車乘用車客車乘用車客車乘用車客車乘用車乘用車物流車物流車客車事故原因行駛中自燃過充短路充電中自燃電池短路因車主私

11、自改裝原因不明浸水起火追尾起火電池信號線短路起火行駛中自燃碰撞后起火飛絮引發(fā)火災停放時自燃臺風大雨天氣充電中自燃停放中自燃充電中自燃動力電池故障電器元件短路起火圖1-1火災事故發(fā)生時的車輛狀態(tài)在鋰離子動力汽車火災事故中，基本都是鋰電池受碰撞、進水以及線路短路等原因引起，所以在新能源鋰離子動力汽車火災事故危險性分析中，重點是圍繞鋰電池以及線路問題進行分析。1.1.6鋰離子電池概述鋰離子電池是一種高性能可充電電池，它使鋰離子在正極和負極之間移動以完成充電和放電。隨著鋰離子動力電池技術的飛速發(fā)展，使得鋰離子動力汽車和混合動力汽車都以鋰離子電池作為重要動力源。當前的鋰離子電池市場規(guī)模預計每年增長20%

12、。鋰離子電池一般常見以下幾類：一個是磷酸鐵鋰子電池，一個是三元鋰子電池，有鈷酸鋰電池和錳酸鋰電池等。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀目前，國內(nèi)很多知名的鋰離子動力汽車制造商和相關研究機構對鋰離子動力汽車消防安全的研究基本將重點放在動力電池組、車內(nèi)高壓輸電線路以及碰撞等這些汽車制造相關技術層面。同時為了應對鋰離子動力汽車火災的發(fā)生，消防部門也采取相關措施。美國國家可再生能源實驗室采用數(shù)值仿真方法，根據(jù)實驗等手段測量的鋰離子動力電池模塊內(nèi)部實際溫度數(shù)據(jù)推出了溫度場分布情況，并配合單位電池熱力學模型及其所建立的動力電池模塊與熱電耦合模型，對動力電池整體模塊的生熱量進行了預測計算，并與實驗數(shù)據(jù)進行對比分析，其研究

13、結果對于評價并優(yōu)化鋰離子動力汽車電池能量管理系統(tǒng)中的熱管理模塊具有一定的指導意義。國內(nèi)針對鋰離子電池熱管理系統(tǒng)的試驗研究受成本和技術限制起步較晚，試驗驗證的方法使用較少，主要還是以采用軟件建模仿真分析研究方法為主。清華大學研究人員給予國內(nèi)外相關試驗數(shù)據(jù)，建立了不同類型鋰離子電池熱效應模型，并進行了不同倍率放電條件下電池模塊溫度場分布模擬計算，為研究電池升溫效應和散熱結構優(yōu)化技術提供了參考。各國對車內(nèi)高壓線路方面的研究基本是和碰撞安全聯(lián)系在一起，很多專家，企業(yè)和相關部門對這些都進行了較為深入的研究。例如三菱公司已經(jīng)研發(fā)出了在電腦識別到車輛發(fā)生較大碰撞后迅速切斷動力電池模塊電路的系統(tǒng)，即使線路發(fā)生

14、短路故障，也不會直接造成火災等的二次事故。另外還將車輛內(nèi)部電池組處配備了整套的緩沖保護等硬件設備，在實驗中都得到了良好的肯定。我國對鋰離子動力汽車高壓輸電線路的碰撞安全性也十分重視。國家863計劃在鋰離子動力汽車重大專項中就專門設置了“高壓電安全控制與動力系統(tǒng)故障診斷”這一課題。承擔該課題的中國科學技術大學相關研究人員研發(fā)的電池安全管理系統(tǒng)中就繼承了接地故障檢測、絕緣檢測、高壓線路通斷控制、預充電控制及撞擊后自動迅速斷開控制等多種功能，這對于提高鋰電池動力汽車高壓線路的安全性有重要作用，也提高整車的安全水平，降低火災事故的發(fā)生5。1.3研究的意義目前，就全球鋰離子動力汽車在市場的占有率來看，鋰

15、離子動力汽車的安全性更關系到群眾的生命財產(chǎn)安全。在鋰離子動力汽車事故中，火災事故在所有事故中占大幅比例，所以，降低火災事故更能有效的降低鋰離子動力汽車的總事故率。另外，發(fā)生火災事故后，因為鋰離子電池的特殊性，車輛較少會隨車攜帶滅火器，并且滅火器可能不適用電氣火災，車輛火勢迅速，若有車內(nèi)有人則逃生時間更短，所以在發(fā)生火災事故以后，車輛基本只能報廢，而且還會引燃周圍車輛或其他可燃物，導致人員傷亡造成更大的財產(chǎn)損失。而減少鋰離子動力汽車火災發(fā)生的可能性，可以大幅度降低人民生命財產(chǎn)損失。就目前看來，國內(nèi)和國外對鋰離子動力汽車火災的研究較少，所以，本文的意義在于通過分析鋰離子動力汽車火災危險性，來降低鋰

16、離子動力汽車的火災事故率并推動鋰離子動力汽車技術改進，促進相關經(jīng)濟發(fā)展有積極作用。1.4本文主要研究內(nèi)容本文研究影響鋰離子動力汽車火災的因素，并研究相應的防范措施。因鋰離子動力汽車相比于傳統(tǒng)燃油汽車有結構和驅(qū)動形式上的差異，鋰離子動力汽車火災有其獨特性，和傳統(tǒng)燃油汽車火災相比，從救援，預防等角度更有難度。本文主要的研究內(nèi)容如下：（1）通過查閱相關資料文獻，分析目前鋰離子動力汽車火災的研究狀況，分析鋰離子動力汽車火災的特點，研究意義，提出本文研究路線及重點。（2）結合列舉的鋰離子動力汽車的火災事故，針對可能導致鋰離子動力汽車火災事故的各種危險因素，包括汽車軟件和硬件包括：動力電池組、控制器、電機

17、驅(qū)動系統(tǒng)、功率轉(zhuǎn)化器、高壓線路、電池管理系統(tǒng)BMS和充電樁和設備以及人的不安全因素進行分析，研究火災發(fā)生原因。（3）利用現(xiàn)有的條件，進行對鋰離子動力電池的短路實驗。通過記錄數(shù)據(jù)及現(xiàn)象，分析結果方法進一步了解鋰離子動力汽車的火災危險性。（4）根據(jù)現(xiàn)有的條件，對鋰離子汽車進行現(xiàn)場調(diào)研分析，并且通過調(diào)查問卷的方法分析相關有害因素。（5）根據(jù)前文中的調(diào)查和分析得到鋰離子車輛易于評估危險區(qū)域和危險工作條件，并且根據(jù)風險劃分了危險因素，運用層次分析法和專家賦值法計算各指標的權重。（6）基于分析和評估的結果，我們基于最危險的因素對鋰離子動力車輛的火災和消防安全措施進行了研究，并提出了相關的改進措施。第二章鋰

18、離子動力汽車火災發(fā)生因素分析進入二十一世紀后，人民的物質(zhì)生活水平提高了，但是交通堵塞、汽車尾氣污染等問題表現(xiàn)的更加突出。同時，由于社會政府對保護環(huán)境的重視，鋰離子動力汽車以其零排放、低噪聲的優(yōu)點越來越受到青睞。作為綠色交通工具的鋰離子動力汽車，將是未來汽車發(fā)展的主要方向。2.1鋰離子動力汽車簡介隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，鋰離子動力汽車的數(shù)量在增加，有三種類型：鋰離子動力汽車，燃料電池汽車和混合動力汽車。鋰離子動力汽車具有環(huán)境污染小，效率高，噪聲低，運行穩(wěn)定的優(yōu)點。鋰離子動力汽車構造與傳統(tǒng)汽車的動力系統(tǒng)區(qū)別，全車動力部件涉及高壓線路，導致火災概率增加。傳統(tǒng)車輛中燃油系統(tǒng)損壞等引發(fā)的火災在鋰離子動力汽車

19、就不會發(fā)生，而鋰離子動力汽車中的電池組具有一定的火災危險性，因此研究鋰離子動力汽車的火災原因，對鋰離子動力汽車火災的防治具有重要作用。隨著全球鋰離子動力汽車保有量的持續(xù)增加，鋰離子動力汽車的火災事故也頻繁發(fā)生。大量事故案例分析可見，因動力電池組的故障引發(fā)火災的案例占了鋰離子動力汽車火災的80%，故對動力電池組以及直接影響電池組安全性的研究是鋰離子動力汽車火災防治的關鍵。2.2動力電池組鋰離子電池組是鋰離子動力汽車的重要組成部分，并提供電能來驅(qū)動鋰離子動力機器。電機驅(qū)動系統(tǒng)將電能轉(zhuǎn)換為機械能以驅(qū)動汽車。目前鋰離子電池的技術較為成熟，廣泛用于動力汽車電池組的組成。2.2.1鋰電池的組成和工作原理（

20、1）鋰電池的組成鋰離子電池結構如圖2-1所示6，主要由正極、負極、隔膜、電解液組成。為動力汽車提供電能的鋰離子電池組是將單個鋰電池按照一定的串并聯(lián)順序?qū)⒍鄠€單體電池組成電池包或電池模塊，每個電池模塊內(nèi)的電池數(shù)量決定了電池模板的容量，各類型的電池模塊中的電池數(shù)量有較大的差異。正負極使用的材質(zhì)也不盡相同，負極一般使用較為穩(wěn)定的物質(zhì)，而正極材料在鋰電池的穩(wěn)定性中起到很大程度的影響。常見的NCM三元電池就是鎳鈷錳作為電池的正極材料，而負極材料采用石墨。鋰電池鈷酸鋰鎳鈷錳酸鋰磷酸鐵鋰正極材料負極材料電解液隔膜其他外殼及其他錳酸鋰溶劑其他碳材料鋰鹽非碳材料六氟磷酸鋰圖2-1鋰離子電池的組成（2）鋰離子電池

21、的工作原理在鋰電池的充電和放電過程中，Li離子在正極和負極之間結合和分離。在放電過程中，被正極材料吸收的Li失去電子，變?yōu)長i離子溶解在電解質(zhì)中，并向陽極移動。在充電過程中，正極和Li的電解質(zhì)積聚在負極上，并且將獲得的電子還原為Li并吸附在負極的碳材料上7。2.2.2鋰離子電池著火的危險在以下情況下電池可能會燃燒或爆炸，發(fā)生火災的風險更大，包括過度充電，包括內(nèi)部短路，擠壓，刺穿，跌落和振動等。（1）鋰電池的燃燒分析電池內(nèi)部壓力高或瞬時溫度迅速升高是鋰電池燃燒或爆炸的主要原因。由于單個鋰電池的小尺寸和良好的密封性，電池充電和放電過程中的一系列反應都在這個狹窄的空間內(nèi)。陽極的熱分解與溶液的氧化和還

22、原等反應也在這里進行。充電態(tài)正極的熱分解在鋰電池充電時，可能會引起正極的活性材料分解反應，正極分解放出的熱量會引起一系列的副反應發(fā)生，從而進一步快速放熱，如此循環(huán)使電池內(nèi)部快速升溫。磷酸鐵鋰電池燃燒分析在充放電過程中，Li離子可以可逆地分離或嵌入電池中，即使Li大量分離，也可以保持出色的穩(wěn)定性。電池的負極材料是石墨。在中間，有一個聚合物隔板，該隔板將正極和負極隔開，并防止電池短路，并且電子通常無法通過隔板，但離子可以。電解質(zhì)的作用是在陽極和陰極之間轉(zhuǎn)移，從而影響電池的功率和安全性。當電池在正常溫度和電壓范圍內(nèi)時，不會發(fā)生副反應和晶格結構損壞，并且電池內(nèi)部的充放電反應是常規(guī)進行的。如果電池溫度過

23、高，則觸發(fā)鋰電池的內(nèi)部反應以釋放氣體并產(chǎn)生大量熱量，并且磷酸鐵鋰電池正極材料的晶格結構受損。由于反應快速，劇烈且瞬時，因此會產(chǎn)生大量熱量，電池溫度升高，由于高溫導致內(nèi)部壓力升高，同時高溫會促進副反應速率，從而導致惡性循環(huán)并進入失控狀態(tài)。如果電池的內(nèi)部壓力和溫度過高而無法及時打開安全閥，則電池可能不會引起危險事故。如果壓力太高，安全閥打開時，由于加熱而揮發(fā)的易燃氣體混合物會與電池盒壁的摩擦而產(chǎn)生熱量，從而容易點燃點火點低的混合蒸汽，從而導致電池燃燒。另外，當電池在空氣濕度高的環(huán)境中破裂時，碳陰極中的鋰會與水分劇烈反應，立即釋放大量熱量，并且電池可能會燃燒。（2）動力電池燃燒的誘因8外部環(huán)境激勵a

24、）電池過度充電。電池在正常充電過程中溫度會緩慢上升，沒有隨時間推移去散熱而發(fā)生的風險。當發(fā)生過度充電情況后，電池升溫速率提高，并且電解質(zhì)會發(fā)生氧化分解，導致一系列熱反應發(fā)生，熱量會加重電池內(nèi)部溫度升高，并且在反復循環(huán)之后，電池容易發(fā)生熱失控。b）短路。發(fā)生短路時，電池的放電電流會變得非常大，并且溫度會迅速升高，從而導致一系列放熱反應，火花和爆炸。c）機械濫用。機械濫用包括電池收到刺傷，擠壓，掉落，振動等傷害，電池極有可能由機械濫用而發(fā)生短路并立即釋放大量熱量。d）高溫效應。當電池長時間裸露在高溫下時，SEI膜會分解，導致電池短路，并且在電池短路后立即釋放出大量的熱量，從而引起另一個放熱反應。e

25、）鋰離子動力車輛碰撞時，導致電池收到壓縮或刺穿，易發(fā)生燃燒和爆炸。當鋰離子動力車輛著火時，電池組會迅速燃燒或著火，并且難以撲滅，從而可能導致嚴重的生命和財產(chǎn)損失。內(nèi)部因素許多測試結果證實，電池的內(nèi)部短路是危險的。如在正常使用條件下，電池會燃燒和爆炸。現(xiàn)場的所有電池都通過了電壓感應過程，但是由于內(nèi)部電路的存在，短路經(jīng)常在用戶使用時發(fā)生，這使得很難發(fā)現(xiàn)和避免。內(nèi)部短路的原因有：a）導電粉塵吸附在隔板表面上。這是最大的隱患，可能導致電池內(nèi)部短路，導致操作不安全，因此，在正常使用過程中，大多數(shù)不安全操作都會發(fā)生。如果無法嚴格控制電池組裝車間的環(huán)境，則空氣中會存在大量激光焊接粉塵和極板雕刻粉塵。這種懸浮

26、的灰塵由于靜電會被吸附在隔板的表面上，并且在卷繞過程中會被捕獲在陽極和陰極之間?；覊m會對電池生產(chǎn)產(chǎn)生兩個影響。電池短路。保留電池電壓后，可根據(jù)電池電壓找到并取出電池的該部分，并且該部分不會流通給用戶，這會對用戶產(chǎn)生不利影響，只會降低產(chǎn)品的產(chǎn)量?；覊m不能完全滲透到隔膜中，但是有短路的危險。如果正常使用，則隨時可能發(fā)生安全事件，這種情況最危險，原因是電池的厚度與充電狀態(tài)密切相關，隨著電池的連續(xù)充電，電池的厚度逐漸增加，并且在放電過程中電池的厚度逐漸減小。b）電池芯的正極板和負極板未對齊。在設計電池極片時，陰極片通常比陽極片寬。目的是確保電池單元中負極的相對邊緣寬度為0.25至0.5mm，以便在電池

27、充電過程中不會在負極邊緣產(chǎn)生鋰。然而，在纏繞過程中，由于正極邊緣的一部分從負極突出并且鋰在充電期間可能析出，因此極靴位置未被精確地控制。C）極靴上有毛刺。如果極靴是狹縫，則由于極靴邊緣有毛刺而作為合格產(chǎn)品裝運，并且如果它在電池生產(chǎn)過程中不引起直接內(nèi)部短路，則通常不會被發(fā)現(xiàn)。但是，由于在使用電池時厚度的不斷膨脹和收縮，毛刺可能會刺穿隔膜并造成內(nèi)部短路，從而導致安全事故。d）鋰在負極表面的析出。為了避免鋰沉淀在負極表面上，在設計電池時，負極片的容量通常比正極片的容量高5至10。由于在陰極表面上有一個空白的涂層點或不均勻的涂層，因此局部陽極容量可能高于陰極。e）電解質(zhì)不均勻。電解質(zhì)分布越多，電極表面

28、的使用越多，分布越少，利用率越低。在充電過程電解質(zhì)過度參與易導致負極表面鋰沉淀現(xiàn)象，從而引起電池內(nèi)部短路并造成危險事故。f）正極材料不純，材料中的其他金屬雜質(zhì)可能引起電池短路。2.3鋰離子動力汽車控制器2.3.1鋰離子動力汽車控制器介紹鋰離子動力車輛控制器包括車輛控制器和電動機控制器。其中，車輛控制器是整個車輛的關鍵控制組件。整車控制器是實現(xiàn)鋰離子動力汽車控制功能的關鍵，有多種功能：采集車輛的運行狀態(tài)等信號，在駕駛員做出反應后，發(fā)送相應命令至執(zhí)行機構，按駕駛員的意愿做出實際行為；通過CAN總線與汽車相關部件進行通訊，通過采集信息、通訊，使車載儀表顯示車輛的狀態(tài)信息；如果系統(tǒng)出現(xiàn)故障，能記錄并分

29、析這些故障，且如果故障可能損壞汽車時，能在出現(xiàn)故障時根據(jù)危險程度做出反饋，必要情況切斷線路；還包括協(xié)助管理控制電路及輔助設備功能。2.3.2鋰離子動力汽車整車控制器火災分析由于消費者對鋰離子動力汽車續(xù)航里程、動力性的高要求以及電池技術的不斷發(fā)展，現(xiàn)在的鋰離子動力汽車動力電池組的輸出電壓也在不斷提高，目前國內(nèi)外的鋰離子動力乘用車的電池電壓大部分集中在280V-400V之間，而純鋰離子動力客車更是達到了500600V的高電壓。在如此高電壓、大電流環(huán)境下工作，鋰離子動力汽車控制器在工作過程中可能因發(fā)生以下故障而引起火災。（1）總線過電壓在線路和電氣設備中產(chǎn)生火花電弧，往往是由于母線電壓高于正常值造成

30、的；電弧溫度高，就有發(fā)生火災的危險。（2）母線電壓低動力電池也具有可接受的最小電壓值，超過此極限可能很危險。如果總線電壓太低，則相應的電流會很大。如果存在大的直通電流，某些大型控制電路的阻抗組件和設備可能會引起火災并產(chǎn)生大量熱量。（3）過熱控制器電動機如果長時間承受長負載，就會造成絕緣導體和電氣設備老化，從而導致泄漏電流。同時，當接通大電流時，功率單元會發(fā)熱，有發(fā)生火災的危險。2.4電機驅(qū)動系統(tǒng)2.4.1電機驅(qū)動系統(tǒng)簡介電機驅(qū)動系統(tǒng)作為鋰離子動力汽車的核心工作系統(tǒng)。電子控制器通過相應的傳感器和電子設備，從蓄電池、功率變換設備、鋰離子動力機、變速器和差速器采集電流、電伍、轉(zhuǎn)速、溫度等信號，通過電

31、子控制器內(nèi)部控制算法，結合鋰離子動力汽車當前狀態(tài)明確駕駛員的駕駛意圖，從而輸出控制信號給功率變換設備。功率變換設備作為能量傳遞的橋梁，在電機驅(qū)動和制動能量回饋中實現(xiàn)蓄電池化學能和電機動能的能量轉(zhuǎn)換9。2.4.2鋰離子動力汽車電機驅(qū)動系統(tǒng)火災分析電機驅(qū)動系統(tǒng)發(fā)生火災機理分析，有以下幾種火災隱患。（1）線路過壓電動系統(tǒng)的過電壓現(xiàn)象主要集中在直流總線電壓上，這可能會損壞總線電容器、總線或功率設備。在過電壓條件下長時間使用可能會影響電氣設備，降低電線的絕緣性或?qū)е峦耆珦舸?。?）線路低壓在相同的系統(tǒng)輸出功率條件下，線路電壓太低，線路電流變得太大，超過設備的額定電流，從而損壞設備并產(chǎn)生嚴重的熱量。同時，

32、電動機不僅在低效率和高溫產(chǎn)生的情況下在電壓下運行，而且還在長期的低壓條件下運行，從而降低了電動機繞組的絕緣性，從而導致繞組短路或開路，從而存在著火的危險。（3）電動機過電流發(fā)生過電流時，電動機可以旋轉(zhuǎn)，但驅(qū)動電流遠遠超過額定值，超過振幅時，可能會產(chǎn)生較大的浪涌電流。如果線路過電流，則線圈絕緣會降低，從而可能導致匝間短路，相間短路或地線匝短路或電動機起火，包括導線絕緣層損壞，這可能會在電動機燃燒時導致嚴重的火災隱患。（4）電機過載由于過載期間流經(jīng)電路的電流大，電動機驅(qū)動系統(tǒng)的某些組件具有相對較高的阻抗，因此容易在電路中產(chǎn)生高溫，如果溫度過高，則漆包線的絕緣層會損壞并燒毀或圍繞絕緣子它可能會加速并

33、引起老化和起火。（5）過熱如果溫度過高，則會影響電動機主體的絕緣值，導致線路和電氣設備的絕緣故障，引起漏電的風險，還可能引起電弧引燃周圍可燃物導致火災。2.5電源轉(zhuǎn)換器2.5.1電源轉(zhuǎn)換器介紹鋰離子動力汽車電氣系統(tǒng)中使用的功率轉(zhuǎn)換器主要是DC/DC轉(zhuǎn)換器在各種鋰離子動力車輛中，功率轉(zhuǎn)換器主要實現(xiàn)以下功能10：（1）不同電源之間的特性匹配。（2）驅(qū)動輔助系統(tǒng)中的直流鋰離子電源。在較低功率直流鋰離子動力機器驅(qū)動的轉(zhuǎn)向和制動之類的輔助系統(tǒng)中，DC/DC轉(zhuǎn)換器通常用于供電。（3）給低壓輔助電池充電。在鋰離子動力車輛中，需要高壓電源通過降壓轉(zhuǎn)換器為二次電池充電。在電池系統(tǒng)和車輛驅(qū)動系統(tǒng)之間增加了DC/D

34、C轉(zhuǎn)換器，并且電池系統(tǒng)和DC/DC轉(zhuǎn)換器一起形成電力系統(tǒng)以向驅(qū)動系統(tǒng)供電，從而提高了驅(qū)動系統(tǒng)的穩(wěn)定性。CPU控制系統(tǒng)的功能是控制不同負載轉(zhuǎn)換條件下的輸出穩(wěn)定性，輸入濾波可確保電池兼容性并抑制傳導干擾。先進的整流濾波和二次濾波可減少電源的輸出紋波。2.5.2功率轉(zhuǎn)換器火災分析功率轉(zhuǎn)換器工作時的輸入電壓在200-600V之間，而輸出電壓在24V或以下，而且鋰離子動力汽車中輔助電路及控制電路多，負載也多，則功率轉(zhuǎn)換器工作功率很大，有可能發(fā)生以下故障，從而引發(fā)火災。（1）短路短路故障導致絕緣導線的接頭、接線端子和插接件等連接部位，由于其接觸面相比其他導線電阻較大，且短路時電流特別大，從而使相關連接部分

35、產(chǎn)生高溫現(xiàn)象，增大火災隱患。短路也會間接使得電池溫度升高，存在安全隱患。在短路故障點，其溫度更高，危險性更大，短路電弧溫度非常高，損壞電路的同時，可能引燃內(nèi)飾等可燃材料，導致火災危險性增大。（2）過載如果功率轉(zhuǎn)換器的工作電流超過允許的電流量，則稱為絕緣導體過載。過載會加速連接零件周圍的絕緣電線的老化并引起火災。（3）絕緣失效當絕緣導體的使用壽命達到終點時，表面變硬，破裂或腐蝕并損壞導致漏電，甚至短路，引起高溫或電弧，引發(fā)火災。（4）接觸電阻故障接觸電阻故障。如果接觸電阻過高，則可能導致連接過熱和高溫，從而引起火災。2.6高壓線路2.6.1鋰離子動力汽車高壓線路介紹純鋰離子動力汽車在高壓電氣和電

36、氣系統(tǒng)中包括許多高功率設備，這些設備具有高壓，大電流和強電磁干擾的特性。鋰離子動力汽車的高壓電路由動力電池，在電池組內(nèi)部的控制線路，正負接觸器和高壓負載組成11。根據(jù)鋰離子動力車輛的實際結構和高壓電路的特點，已知鋰離子動力車輛的高壓系統(tǒng)需要在保證車輛動力傳輸?shù)耐瑫r實時監(jiān)測高壓電氣狀況，而高壓系統(tǒng)在發(fā)生故障時會導致高壓系統(tǒng)故障。為了確保整個車輛系統(tǒng)和乘客的安全，必須切斷高壓電路，并同時阻止在停車或充電時可能發(fā)生的所有高壓危險。2.6.2高壓電系統(tǒng)火災分析根據(jù)之前的鋰離子動力汽車的高壓電路圖，根據(jù)高壓系統(tǒng)電路的電氣特性，鋰離子動力汽車的高壓電路的安全缺陷是由于動力電池組故障，短路故障，開路故障和通

37、電瞬態(tài)效應引起的。缺陷主要有五種類型，例如故障和事故，并且這五類缺陷中的每一種都可能導致鋰離子動力汽車著火。（1）電池組不工作鋰離子動力汽車電池在發(fā)生故障時容易發(fā)生火災事故，高壓線特殊故障會導致汽車在更短時間內(nèi)燒毀。（2）短路錯誤高壓線具有大電流和大量功率器件，并且當發(fā)生短路時，高壓線會在短時間內(nèi)產(chǎn)生大量熱量，從而引起火災。（3）開路故障如果高壓線上發(fā)生開路錯誤，則連接器將燒壞并且有引起火災的危險。（4）電源瞬態(tài)沖擊錯誤一旦高壓線接通，容性負載可能會引起諸如短路之類的沖擊，從而導致燃燒安全事故。（5）意外碰撞鋰離子動力車輛直接發(fā)生了較為嚴重的碰撞事故，極有可能高壓線路受到影響，則可能會發(fā)生一系

38、列故障，并有引發(fā)火災的危險。2017年8月26日凌晨，鈴木鋰離子出租車在南京著火，炸死3人。根據(jù)現(xiàn)場照片可以看到電池組中的某些電池已耗盡，在撞車過程中高壓線發(fā)生短路，導致高溫電弧，電弧火花點燃了部分電池和汽車內(nèi)部引起火災。2.7電池管理系統(tǒng)（BMS）2.7.1電池管理系統(tǒng)簡介電池管理系統(tǒng)即BMS（BatteryManagementSystem），是用戶與電池之間的交通紐帶。BMS的使用極為廣泛，在數(shù)碼設備、人工智能和電動汽車等領域都有它的參與。具有防止電池出現(xiàn)過度充放電情況，提高電池的利用率，監(jiān)控電池的狀態(tài)等優(yōu)點。BMS在電動汽車領域極為重要，主要提供以下三個功能：（1）BMS應能實時監(jiān)測電池

39、狀態(tài)?？梢员O(jiān)測電視的外特參數(shù)，例如電壓、電流、溫度等，可以通過系統(tǒng)讓司機及時了解剩余的能量。還可以實現(xiàn)電池內(nèi)部狀態(tài)的估算和監(jiān)控，例如有效容量和SOC等，可以檢測電池健康情況，這也是電池管理系統(tǒng)有效運行的基礎和關鍵。（2）在正確獲得電池的狀態(tài)后進行熱管理、電池均衡管理、充放電管理、故障檢測等。（3）BMS建立通信總線，向顯示系統(tǒng)、整車的控制器和充電機等實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。2.7.2電池管理系統(tǒng)火災分析電源管理系統(tǒng)是防止電池出現(xiàn)熱失控的重要系統(tǒng)，當此系統(tǒng)故障時，無法對電池的狀態(tài)進行監(jiān)控管理，在充電完成或者全部放電后，不能及時合理的切斷電源，造成電池的過充過放電現(xiàn)象，引起電池組的溫度升高，因BMS也無法檢

40、測溫度，導致電池在短時間內(nèi)可能出現(xiàn)熱失控現(xiàn)象，造成火災事故。電池管理系統(tǒng)如果失效，不能對各個電池狀態(tài)進行均衡或者不能及時檢測出有故障的單體電池，導致單體電池的運行參數(shù)參差不齊或者對故障電池依然保持原有的狀態(tài)供電，進一步引起電池組的溫度升高，導致火災事故。另外，系統(tǒng)故障使得通訊單元失效，用戶和其他系統(tǒng)不能有效識別信息，不能根據(jù)電池的狀態(tài)進行動態(tài)調(diào)整，也會使得電池組發(fā)生火災。而且BMS如果不能識別短路等情況，在某種條件下，可能導致電弧引燃可燃物引發(fā)火災。2.8人的不安全因素人的不安全因素是引發(fā)電動汽車火災的主要原因，疏忽對車體的檢查，對電池組的維護等都會影響電池組或者車內(nèi)其他設施的安全水平。例如過

41、度對電池組的充電、經(jīng)常超負荷的運行、忽視環(huán)境對汽車安全性的影響等，都可能造成電池的過充放電以及絕緣值大幅降低或浸水等嚴重風險，從而提高電動汽車的火災危險性。2.9充電設施因素電動汽車的快速發(fā)展，也得益于充電樁的大量建成，使得影響電動汽車續(xù)航問題得到有效解決。充電樁的安全性影響電動汽車火災危險性，充電樁的設置位置一般位于室外，溫度濕度等不確定因素較多，又因為檢修人員不能及時檢查腐蝕、損壞的部位，導致發(fā)熱引起火災事故。無論是車主私人的充電樁，還是公共充電樁都會因充電電壓不穩(wěn)定破壞電動汽車的防護設施，引起B(yǎng)MS或高壓線等故障，嚴重會導致火災事故。使用不配套、不符合要求的充電器和臨時的充電線路，都會大

42、幅增加汽車火災事故的概率。第三章鋰電池動力電池實驗3.1實驗目的及條件實驗目的：本次實驗通過對單個電動汽車鋰離子動力電池進行模擬短路、浸水情況，觀察電池電壓及溫度的變化。通過分析實驗數(shù)據(jù)，對鋰離子動力汽車電池在上述情況下的火災隱患進行總結，進而降低火災隱患。實驗條件：本次實驗使用18650鋰電池2節(jié)、備用電池2節(jié)、充電座1個、可測量-201000的萬用表1個、低量程電壓表1個、開放式防護箱1個、護目鏡1個、導線若干、用于意外起火后應急用水、用于攝像采集數(shù)據(jù)的手機和用于計時的手機各一部，如圖3-1所示。圖3-1部分實驗器材本次實驗所用的電池是圓柱卷繞式鋰離子18650電池，電池截面尺寸18mm*

43、65mm，額定電壓3.7V，最高電壓4.2V，放電最大電流5000mA，電池容量1500mAh，以充電電流600mA時充電時間約為4小時。為安全起見，使用的電池有防爆功能，外部采用金屬包裹。在實驗中所用的電池電壓為4.00.2V。實驗地點為室外，電池溫度受天氣風速等影響，在分析中不考慮其他因素12。3.2實驗過程對兩個電池分別充完成后，靜置5分鐘。第一種方法，采用導線連接電池正負極造成短路，每10s記錄一次電池的溫度變化，直至觀察不到反應的發(fā)生為止。第二種是將電池放在具有導電性的水中使其發(fā)生短路現(xiàn)象，觀察電池的反應。3.2.1導線短路實驗（1）操作步驟首先將實驗拍攝器材固定在斜上方用于記錄數(shù)據(jù)

44、，用兩根導線的一端分別連接電池的正負極上，同時將萬用表的溫度探針固定到電池外壁中間位置，如圖3-2所示。再將兩個導線的另一端連接在開關上，在室外放置2分鐘，待溫度穩(wěn)定在22后，按下開關。由于全程錄像，使用視頻時間即可。如圖3-3所示。圖3-2實驗過程圖3-3實驗開始前（2）實驗數(shù)據(jù)記錄及處理當按下開關后，電池溫度立即上升，由于使用開關觸發(fā)，未見明顯火花。在5min左右的短路實驗中，溫度持續(xù)升高迅速，未見明顯煙霧。為安全起見，在升溫至130后人為停止短路。待冷卻后測得此時的電壓為3-29V，如圖3-4所示。仔細觀察電池，正極有鼓包現(xiàn)象。如圖3-5所示。通過視頻記錄的時間對應溫度，如圖3-6所示，

45、具體溫度數(shù)據(jù)如表3-1所示。圖3-4冷卻后的電池電壓圖3-5鋰電池短路導致的正極凸出圖3-6視頻記錄的時間與溫度對應關系記錄時間/s0102030405060708090100110120130140150160170180190200210220230240表3-1短路時時間與溫度數(shù)據(jù)電池溫度/222327313539434751555964697376798386909498101104108112續(xù)表3-1短路時時間與溫度數(shù)據(jù)備注無無無無無無無無無無無無無無無無無無無無無無無無無記錄時間/s250260270280290300電池溫度/116119121125127129備注無無無無無斷

46、開線路通過獲得鋰電池短路時的溫度與時間的數(shù)據(jù)，繪制溫度（）-時間（s）變化圖，如下圖3-7所示。圖3-7電池短路時溫度隨時間的變化圖3.2.2電池浸水短路實驗（1）操作步驟將電池放進盛有自來水的容器中，為使實驗效果明顯，向自來水中加入10g左右的食用鹽，將電池放入容器中，且容器四周不導電，實驗時長為30min，如圖3-8所示。因電池與水接觸，使溫度探針無法準確顯示電池的溫度數(shù)值，故采用觀察電池變化的方式記錄實驗結果。圖3-8實驗開始時（2）實驗數(shù)據(jù)記錄在放入水中時，鋰離子電池負極處不斷產(chǎn)生氣體，正極未發(fā)現(xiàn)明顯反應。經(jīng)過6min后，正極附近有明顯顏色變化，仔細觀察發(fā)現(xiàn)正極有腐蝕現(xiàn)象。而后進行測溫

47、，溫度為20左右，應為水溫，忽略此結果。實驗至30分鐘結束后，水質(zhì)變渾濁，如圖3-9所示。觀察電池負極沒有明顯變化，但是正極卻嚴重腐蝕，如圖3-10所示。圖3-9實驗結束時狀態(tài)圖3-10浸水后的電池正極腐蝕情況3.3實驗總結通過觀察表3-1，在短路后，溫度持續(xù)上升，速率大體一致，在5min左右上升至130，可見其升溫迅速，且電池剩余電量較多，說明升溫至一百余度也僅僅是耗費小部分電量，隨著時間的推延，溫度依然會持續(xù)上升至高溫。在停車時更不容易發(fā)現(xiàn)電池異常，往往會造成更大的影響。上述實驗表明，鋰離子動力電池在發(fā)生短路時，電池內(nèi)部反應劇烈，整體溫度迅速升高，且速率未有降低趨勢。而電池浸水短路，會腐蝕

48、電極，未及時發(fā)現(xiàn)可能會因為電池故障大量發(fā)熱，伴隨較多氣體的釋放。無論是溫度升高還是大量氣體的釋放，在狹小而密集的動力汽車電池組里都是具有很高的火災隱患，而這種危險因素的釋放也是及其迅速，對整個車體及人體都會造成較重的損傷。所以，通過分析上述兩組實驗的結果，更能體現(xiàn)鋰離子電動汽車中預防、控制電池短路的必要性，有效降低車輛火災事故的發(fā)生。第四章鋰離子動力汽車現(xiàn)場調(diào)查分析4.1現(xiàn)場分析條件及目的受實際情況影響，本次現(xiàn)場調(diào)查分析只對比亞迪秦EV2019款高續(xù)航版尊貴型，一種車型進行調(diào)研，地點位于本小區(qū)內(nèi)，此款汽車已行駛7000余公里，購于兩年前。另外，采用網(wǎng)絡方式對身邊的采用鋰電池的電動汽車車主發(fā)放調(diào)

49、查問卷。此次現(xiàn)場調(diào)研目的是根據(jù)現(xiàn)有車型及使用磨損情況進行分析，發(fā)現(xiàn)此款電動汽車各部位可能存在的火災隱患。同時，通過調(diào)查問卷的形式了解車主在保養(yǎng)檢修時的過程，以及掌握車主在使用汽車時是否對危險易損件的檢修情況，降低火災事故的發(fā)生。4.2現(xiàn)場分析4.2.1前引擎部位此款車型前引擎出和其他電動車輛大體相似，主要分布高壓配電盒、DC-DC電機控制器、電動機、充電驅(qū)動、繼電器開關和其他用電設備以及其他附件，如圖4-1。因高壓配電盒內(nèi)部有高壓、現(xiàn)場沒有可以操作的人員，所以，對高壓配電盒部分只進行外部觀察。高壓配電盒外部用堅硬的金屬部件包裹保護，能在事故發(fā)生時，抵擋外界或車體本身部件擠壓、撞擊配電盒，有效的

50、保護配電盒部分，這可以減少因撞擊導致的配電盒受損，避免起火。雖然配電盒占用了較大的空間，但是周圍空間并沒有特別緊湊擁擠，這有助于行駛中介質(zhì)與金屬殼體的熱交換。此外，配電外殼有密封膠，也有助于在潮濕，或者車輛浸水時保護內(nèi)部。但是仔細觀察配電盒進出線會發(fā)現(xiàn)，如圖4-2，在進線端，電線未做加強保護，部分接頭處電線未穿管保護，車體防撞鋼梁也與電線垂直錯開。在第三章中介紹線路安全事故權重值較大，在碰撞事故發(fā)生時，主線路得不到應有的防護，可能會造成線路短路、起點火花，從而導致火災。電動機在行駛中雖然會產(chǎn)生熱量，但是不足以引起火災的發(fā)生，當電動機無法啟動時，會用相應的控制電路斷開電動機的供電，以防止電動機燒

51、毀及火災的發(fā)生。圖4-1秦EV2019款引擎艙圖4-2秦EV2019款控制器高壓進線4.2.2鋰電池組部位在觀察鋰電池組中，同樣無法直觀的觀察到鋰電池組。通過說明書了解到本車使用能量密度為160Wh/kg的三元鋰電池，總容量為53.1kWh。電源位于汽車底盤上方，如圖4-3，車座內(nèi)飾下方隱蔽處。由十余個小型鋰電池組組成，水平軸、縱軸方向均為一組，車身縱向突出。整個電池組包括有多個單一電池串聯(lián)在一起組成的一個電池組、正負極總繼電器、電腦板、采集電壓和溫度等信息的模塊、保險絲和維修開關以及水冷系統(tǒng)等組成。根據(jù)上述章節(jié)介紹，電池組發(fā)生過放電、短路、溫度過熱等情況時更容易發(fā)生火災。因此，要對實況著重觀

52、察分析是否有導致電池組發(fā)生上述情況的危險源。目前，根據(jù)官方信息了解到，比亞迪秦的電池組模塊處設置了以水為傳熱介質(zhì)的熱管理系統(tǒng)，通過水流的循環(huán)，有效防止電池組過高溫的發(fā)生。當在北方冬季時，氣溫過低會導致鋰電池不穩(wěn)定，此系統(tǒng)可以通過加熱方式，用水提高電源模塊的溫度。避免過低溫度的大功率使用導致加大火災危險性。內(nèi)置的保險絲在短路等情況下會自動迅速融化斷開，可以有效防止短路或者過載導致加大火災發(fā)生率。在防水方面，觀察到底部的密封效果較為良好，可以保證在涉水時電池組的干燥。但是因為工藝和磨損等條件的影響，未必能做到完全的密封，所以在進水后，長時間的揮發(fā)不出去，可能導致絕緣值降低、元件線路腐蝕，從而增大火

53、災的發(fā)生率。圖4-3位于底盤上方的電源4.2.3其他部位此車的充電口位于車位副駕駛方向，而充電適配器在引擎艙處，此處的線路應加強保護。另外，輪胎處的剎車盤等部位，在不見斷行駛里程較多時熱量集聚較多，電線和其他設備應對此處采取良好的隔熱設施。增強車身的穩(wěn)定性也能間接保證線路及電源的良好狀態(tài)，降低火災危險性4.3采用調(diào)查表法4.3.1采用調(diào)查表法的意義現(xiàn)準備采用調(diào)查表法，對使用鋰電池動力汽車的車主進行調(diào)查。此方法便于選定統(tǒng)一的調(diào)查對象，同時對被調(diào)查者的影響較小，從時間和成本上更有優(yōu)勢。而且方便統(tǒng)計分析調(diào)查結果，更加簡單直觀的體現(xiàn)出駕駛員在使用電動汽車時，對各個影響安全的部件的檢修情況以及對火災的重

54、視情況。4.3.2調(diào)查表根據(jù)此次課題以及結合實際情況制定調(diào)查表，如表4-1所示。表4-1調(diào)查問卷表4.3.3調(diào)查結果分析本次調(diào)查發(fā)放30份調(diào)查表，收回26份。調(diào)查對象以年輕人為主，男女比例按發(fā)放時約為1.51。調(diào)查結果如表4-2所示。表4-2調(diào)查結果匯總序號選項1234567891011121314ABC2131111870101675141196016103914154735182303170981717192420根據(jù)調(diào)查表可以看出，有很大一部分人對電動汽車的火災危險性重視不足，可能認為概率很小，有事不關己的心態(tài)，我認為這是非常不利于降低火災危險性的因素，駕駛者首先應該重視火災危險性，其次

55、靠機械系統(tǒng)的防護措施。多數(shù)人在行車前不進行安全檢查，甚至是最基本的行車前的檢查都沒有，這會導致無法及時的發(fā)現(xiàn)危險因素。像車輛冷卻液的缺失、是否浸水等情況均不及時關注，部件或電池因過熱或腐蝕短路發(fā)生故障，往往會增大火災的隱患。不定期的檢查易損件和安全措施，倘若絕緣層因某種原因磨損導致失效，未及時發(fā)現(xiàn)會有很大隱患。從結果看來，絕大部分人都能使用原裝充電器進行充電，能有效降低電池組因過充引起的熱失控。車主隨意增配例如座椅加熱、副駕駛座椅電動調(diào)節(jié)、車內(nèi)氛圍燈等電子設施，無疑是更加加重電源及線路的負荷。在增配過程中，因性價比問題，改裝的人員對線路的安全意識薄弱，可能在安裝選配件時破壞出廠時的絕緣防護設施

56、導致增加火災隱患。另外，車內(nèi)普遍缺少滅火器等設施，對火勢的控制極其不利。第五章鋰離子動力汽車危險性評價5.1評估方法綜述鋰離子動力汽車火災安全性評價是受到多個因素共同影響的復雜問題，針對復雜主題且有多個評價指標，每種評價方法都有其一定的適用條件13，具體如表5-1。表5-1幾種常用綜合評估方法比較評價方法層次分析法數(shù)據(jù)包絡法神經(jīng)網(wǎng)絡法模糊綜合評價法信息熵法屬性數(shù)學法適用條件適用于結構復雜、決策準則多且不易量化的決策問題多指標投入和多指標產(chǎn)出的多目標決策單元的績效評價適合非線性、特征不明顯的問題以模糊數(shù)學為基礎解決模糊屬性方面的問題適用于評價指標的數(shù)據(jù)信息具有較高完整性和科學性的問題適用于有完整

57、數(shù)據(jù)并可以劃分數(shù)據(jù)屬性等級的評價由于目前的鋰離子動力汽車火災案例不多，數(shù)據(jù)還不完善，屬性數(shù)學法、信息熵法、神經(jīng)網(wǎng)絡法、數(shù)據(jù)包絡法都滿足不適用條件，則本文采取層次分析法結合問卷調(diào)查和專家賦權法來對鋰離子動力汽車火災安全性進行評價，并劃分危險系數(shù)。5.2鋰離子動力汽車火災危險因素評估指標體系構建5.2.1評價指標選取的原則和指標選取（1）評價指標的選取原則要實現(xiàn)良好的評估效果，在實際操作過程中對指標的把握非常重要，指標的選取受兩個因素影響：指標量及指標的確定。首先，如果指標量太小，得到的評估結果不夠全面；而指標量太大，這之間必定會有重復及相關性，造成結果不準確，均達不到目標。因此，要遵循以下原則：

58、客觀與實際結合。在于客觀、真實，保證指標體系的完整、科學和全面，要有科學的理論依據(jù)。同時指標可操作性也是關鍵，良好的指標要含義明確、容易收集、計算簡單等優(yōu)點。系統(tǒng)性。鋰離子動力汽車火災危險因素評估涉及多個方面，按照主要軟硬件以及零部件和其他因素可分為八個方面，為保證評估結果的全面、可信，評估指標體系要能分層分類、完整的反應其火災危險因素的綜合情況。層次性結合關聯(lián)性。從準則層到指標層，層次關系明朗，容易分辨評估體系的質(zhì)量，指標權重也相對容易確定。指標要與上層指標有較良好的關聯(lián)性，并且處于同一層次的指標不能是從屬關系。（2）選取評價指標依據(jù)上述特點采用層次分析法，選取一級指標，提出的指標體系來建立

59、指標體系，參考上一章中容易引發(fā)鋰離子動力汽車火災因素的分析選取指標層，最后根據(jù)指標層，提出相應的指標，每個指標選取流程具體如圖5-1所示。國內(nèi)外的相關標準、理指標收集論知識、結合實際分析指標收集系統(tǒng)性原則定性分析指標收集圖5-1指標選取流程圖5.2.2評估指標體系的結構鋰離子動力汽車火災防治安全性評價指標涉及多個層面，而且同一層面中影響因素多、內(nèi)容廣泛，因此本文以層次分析法來建立評估指標結構體系，如圖5-2所示。頂層為鋰離子動力汽車火災危險因素評估指標體系，按相應原則將準則層展開為動力電池組、功率轉(zhuǎn)換器、控制器、電機驅(qū)動系統(tǒng)、高壓線路、電池管理系統(tǒng)、人為因素和充電設施8個方面，最后為指標層，即

60、各個引起火災的危險因素。表5-2評價體系構建目標層準則層指標層過充電過放電動力電池組短路故障機械濫用高溫熱沖擊碰撞母線過壓控制器母線欠壓控制器過溫電機過載電動汽車火電機驅(qū)動系統(tǒng)功率轉(zhuǎn)換器線路過壓線路欠壓斷路故障過載故障絕緣故障接觸電阻故障災危險因素評估指標體系線路欠壓動力電池組故障短路故障高壓線路斷路故障上電瞬態(tài)沖擊故障安全事故準確估測SOC功能故障電池管理系統(tǒng)（BMS）動態(tài)監(jiān)測類故障單體電池間均衡功能故障通信故障臨時線路不規(guī)范外部充電設施電壓輸出不穩(wěn)設備高溫短路故障長期未檢修忽視報警人為因素私自改裝線路駕駛環(huán)境惡劣破壞防水絕緣設施使用劣質(zhì)充電設備5.3主觀權重的確定（1）本次針對比亞迪秦系列