看美国如何应对新能源汽车火灾事故
来源:    发布时间: 2024-03-01
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新能源汽车如今已经走进我们的生活,新事物的出现往往伴随着诸多问题。时有发生的新能源汽车起火事故就是其中之一,美国、欧洲和亚太地区等国家均有新能源汽车起火事故案例。那么,国外如何处理类似的事故呢?现在,以发生在美国加州山景城的一辆特斯拉汽车事故为例,看美国如何处理新能源汽车火灾事故,又有哪些新能源汽车安全和消防保障措施。

一辆特斯拉在高速路发生碰撞

2019年3月,在美国加州山景城,一辆特斯拉Model X以每小时113公里的时速行驶在高速公路上,突然车辆向左漂移,撞上了分隔高速公路与出口匝道的混凝土中间地带。几名行人冒着生命危险,在车辆起火前,把司机从车里拖出来,但不幸的是,司机因伤势过重在医院死亡。

该事故造成了一个复杂而危险的事故现场。猛烈的撞击撕裂了车身的前端,重达544公斤、400伏的锂离子电池散落在道路上,受损严重的电池向空中喷射出1.5米高的火焰。

山景城拥有8万人口,是硅谷的中心地带,也是包括特斯拉公司在内的众多科技巨头的大本营。此前,特斯拉公司已经向当地部门捐赠了数百辆汽车,用于实施紧急救援,山景城的消防员也接受了大量的现场训练。

在事故现场,及时赶到的山景城消防队员向燃烧的电池喷射大量的水,几分钟后火被扑灭。但是电池继续发出“嘶嘶”声和“砰砰”声,消防队员担心车体框架可能带电,但他们并没有测试工具。与所有特斯拉车型一样,Model X的电池由十多个单独的模块组成,电池如果被击穿、破裂或以其他方式损坏,热量会在受损电池内迅速积聚,可能会导致火灾、电弧闪光、气体逸出,有时还会发生爆炸。面对这些危险,消防员打电话给特斯拉公司,请求援助。

大约2小时后,一组由特斯拉总部派来的工程师抵达现场,他们把损坏的电池一个一个地拆开,再把它们分别放进一个水桶里,将暴露在外的大约四分之一电池被取出后,这辆车才由拖车安全运走。救援行动结束后,该路段已被关闭了6个小时。

美国国家运输安全委员会对该事故进行了调查,委员会表示,他们还是第一次看到有消防队在如此极端的情况下还能够妥善缓解电池火灾,对山景城消防局的处置表示认同。除了涉事司机及其车辆以外,没有其他受伤或损坏的报告。

这次事故和各国发生的类似事故表明,随着电池技术的发展和迅速涌入,救援人员需要付出更多的努力。专家们表示,路上的电动汽车数量急剧上升,相关车辆事故也会大幅增多,需要研究和制定更多的应急技术,让消防救援人员更安全有效地处理此类事故。

山景城消防队的队长胡安迪亚兹表示:“消防员处理一起电动车撞车事故需要近7个小时,而传统燃油车辆的类似事故,一般只需要30~45分钟就能处理完毕。如果电动汽车事故变得更加普遍,它将占用更多公共资源,影响消防员应对其他紧急情况。”

对于硅谷以外的消防部门来说,类似的电池泄漏事故,带来了大量额外的问题,而不仅仅是对资源的消耗。其中最主要的是,面对类似的极端情况,如果消防部门无法召集附近的电动汽车工程师来帮忙,该怎么办?

据相关研究人员说,那天山景城消防队员面临的主要挑战是电池能量的滞留,这是一个被广泛忽视的问题,科学文献也很少。滞留能量是指电能在电池中大量存在,在无法有效去除的情况下受损会导致热失控。当电池损坏时,电池中所剩余的电量会极大地影响事故的严重程度和持续时间。那辆特斯拉Model X被运到处理站后的6天内,复燃了3次,最终由特斯拉的工程师将所有电池拆除后放入盐水里,才使其电量彻底丧失。

迪亚兹透露:“山景城的事故发生在清晨,因此我们判断电池的电量接近100%,这样的话,一周后,它仍有足够的能量重新点燃。而我们听到的爆裂声和嘶嘶声就是热失控的信号。”

制定完备的电池火灾应对措施

电池行业正在努力改善安全措施,使热失控和能量滞留不再成为问题。美国电力应用股份有限公司致力于帮助电池制造商测试产品,通过调试让电池更好地适应新的应用环境。该公司创始人唐·肯纳认为,即使是最好的技术,一些风险也总是存在的,特别是在电池被更多地应用在更极端的情况下。因此,除了电池本身的安全问题外,制定完备的电池火灾应对措施也是至关重要的。

在热失控发生后,应急人员目前主要的应对措施是使用水来冷却损坏的电池,这也是美国消防协会在电动汽车和电池响应课程中所建议的策略,同时,还建议消防员将大量的水直接射向电池壳体区域,并间歇性地使用热成像摄像机,来寻找电池内部进行化学反应的热量迹象。然而,对于消防人员来说,虽说不是不可能,但也很难让水直接接触到电池。

加州弗里蒙特市消防局大队长科里·威尔逊表示,有些人倾向于尝试在车辆地板上挖洞,以暴露电池,这种策略是危险的,而且会适得其反。威尔逊强调:“特斯拉的电池被分成15个不同的隔间,如果应急人员从一个隔间打洞到另一个隔间,会让火势蔓延得更快更远,同时也可能给电池造成损坏,让更多的电池发生热失控现象。此外,如果操作者把高压电线切断,会在瞬间要了性命!”

弗里蒙特市是特斯拉占地90多万平方米的生产工厂所在地,消防部门已经开始尝试一种新的方法,那就是在电动汽车着火时,使用一种特殊的千斤顶,将汽车从一侧提起,让消防员向靠近电池的底盘注水。威尔逊说:“只要为汽车的底盘注满水,就可以保持电池顶部的冷却。不过,不一定要让水直接接触电池本身,可以先对其四周进行冷却。”

消防研究基金会的研究项目经理维多利亚·哈奇森表示,阻止热失控也可以采用其他方法,比如,耗尽电池能量,以避免引起反应,但这说起来容易做起来难。许多制造商使用的典型断电方法,是将损坏的电池在盐水中浸泡几天,直到气泡停止,这表明电池内部的化学反应已经停止。这种策略不太适合高速公路上的消防救援人员,因为他们缺乏移除损坏电池的专业技术。

有人提出,是否能够在事故现场为损坏的电池断电,肯纳表示怀疑,他认为这项技术在理论上可行,但在实践中可行性值得商榷。他说:“将电池的电取走不是几秒钟能完成的事,甚至也不能用分钟来计算——这需要1小时或几个小时,最重要的是,一连串的问题还在继续。如何判断电池所受到的损害是否严重到需要耗尽电量?对电池处置的同时,很可能会对其产生损坏,因此保险公司也开始介入。但应尽量将事故电动车辆转移到车流量小的地方,以免影响交通甚至造成其他不必要的事故,并在处理过程中采取一些预防措施。”

威尔逊认为,假如不能耗尽电池的能量,如果知道受损电池中有多少滞留的能量,也将有助于救援人员判断它所构成的风险,以及它是否适合运输。遗憾的是,在现场无法得知电池组的电量是多少。

这样一来,救援人员、拖车司机、废品回收厂的老板等等人员就无法确定他们处置时面对的潜在危险。这种情况被称为“风险转移的连锁效应”,一种可能致命的能量,反复转手,但没人知道这种风险有多大。

目前,并没有该问题的可行解决方案。即使在拥有最好设备的实验室里,如果想确定一块损坏的电池里还有多少能量,仍然是个很大的挑战。研究人员曾经做过大量的试验,他们把几块电池彻底烧毁,烧成一堆垃圾的程度,他们相信电池里不可能有任何剩余的能量。几个小时后,当研究人员用一根杆子触碰这些烧毁的电池时,它们就会发光,这证明他们的想法是错误的。

肯纳预计,随着电动汽车的普及,针对性的第三方设施将会出现,专门为事故后受损的车辆的电池提供整车防护(类似安全屋)和断电服务。而在此之前,消防部门和废品处理厂的操作人员会想出自己的解决方案。山景城发生特斯拉撞车事故后不久,迪亚兹给消防员们发了一份备忘录,详细说明了一项新策略:“即使电池浸在水里,它也会继续经历热失控。但如果用水淹没它,把它隔离起来,不让任何人靠近,水的冷却就不会让它着火。”

加大对消防人员的应急培训

有专家称,应对严重电动汽车碰撞事故的可行策略迟早要出台,因为全球即将经历电动汽车上路数量的大幅飙升。LG经济研究所估计,从2017年到2022年,各种可充电锂离子电池的产量将增加8倍,在此期间部署量将增加55%。 

然而,电池能量滞留的案例仍然很新奇,电池行业之外的大多数人都不太清楚,这将给消防救援人员和其他人带来多大的挑战。同样地,处理滞留能量方法的相关研究还是少之又少。

2012年以来,美国消防协会为应急救援人员提供了在线新能源汽车安全培训,涵盖了安全处理这些事故所需的方法、策略、工具和信息。据统计,美国的110万名消防员中,大约有25万名接受了该培训,随着更多信息的收集,培训也会定期更新。

2019年春天,在乔治亚州卡温顿的一个停车场里,美国消防协会、加州林业及消防局、特斯拉和一家公司参与了一场特斯拉汽车的现场燃烧实验。这次活动为消防队员提供了一次训练的良机,也让研究人员能够借此机会获得全新的认识。据项目经理安德鲁·克劳克介绍,本次实验得出的结果将在美国消防协会的电动车辆培训计划中更新,该计划于2020年开始实施。克劳克说,实验表明,新型的电动汽车,可能需要消防队员使用更多的水,以确保电池火完全熄灭。

前几代特斯拉电池的最大电池容量为75千瓦时,而现在市场上的新车型高达100千瓦时。威尔逊表示,除了制造更高能的电池外,电动汽车制造商出于对救援人员的考虑,也一直在更新他们的汽车设计,但在这方面仍有工作要做。大多数电动汽车现在都装有一个紧急切断回路,在发生撞车事故时,救援人员可以切断从主电池到汽车其他部分的电力。

近期,一些电动车制造商做出了重大的设计改变,其中一项设计为车辆添加了“消防通道”,该通道由底盘侧和电池侧相对的两块热敏板组成。在火灾过程中,电池板会熔化,这样救援人员就可以直接接触到下面的电池。

专家们呼吁,研究创新要与标准化齐头并进,这不仅是消防救援人员和汽车制造商独有的问题,电池滞能问题也同样影响着其他行业,而且普遍存在于现代生活中的方方面面。肯纳相信,像美国消防协会、汽车工程师协会这样的安全机构以及制造商本身,都已做好准备迎接挑战。(石 威编译自《美国消防协会会刊》2020年1-2期,原作者:杰西·罗曼)