新能源汽车火灾原因分析判断方法与流程

1.本发明涉及新能源汽车火灾原因分析判断方法。


背景技术：

2.目前，新能源汽车占有率越来越高，与此同时，新能源汽车火灾事故呈增长趋势。新能源汽车火灾不仅直接造成了重大的人员伤亡和财产损失，而且打击了消费者对涉事品牌乃至新能源汽车的信心，更严重影响了新能源汽车产业的健康发展。
3.新能源汽车结构复杂、涉及的专业领域多、火灾现场车辆破坏严重且燃烧痕迹复杂，因此，新能源汽车火灾原因的分析判断相比传统汽车火灾要复杂得多。研发一套系统、专业的火灾原因分析判断方法对于帮助事故调查人员梳理并建立证据链，揭示事故发生的原因，提升新能源汽车火灾事故原因调查效能和行车安全性具有重要意义。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种新能源汽车火灾原因分析判断方法。
5.本发明的目的通过下述技术方案实现：
6.新能源汽车火灾原因分析判断方法，包括以下步骤：
7.s1：问询
8.询问车辆使用人员和乘坐人员、事故现场人员，掌握以下情况：事故发生前车内有无人员吸烟、人员离开车辆的时间、车辆起火时间、起火时车辆所处的状态(主要包括：碰撞、泡水、充电、静置、行驶中)、是否有相关视频或照片等对后续分析判断起火原因有帮助的线索、信息，尤其是能反映车辆起火过程的监控视频；
9.s2：收集和读取事故车辆车载电池管理系统(bms)数据及远程监控数据
10.在事故车辆经销商或生厂商等专业人员的协助下，收集并读取车载电池管理系统(bms)数据(若bms数据卡被烧毁，导致数据无法读取，则放弃收集bms数据)；通过新能源汽车后台数据管理和监控平台方(例如新能源汽车远程监控平台)读取和收集事故车辆的远程监控数据。
11.所述的远程监控数据至少为事故车辆事故前3个月内的数据。
12.所述车载电池管理系统(bms)数据及远程监控数据，至少应包含电池包的总电压、总电流、最高温度值、绝缘电阻，每个单体的电压，各温度监测点的温度值，车辆行车数据以及车辆故障、报警信息等。
13.s3：事故现场勘验
14.(1)车周环境勘验
15.检查事故车辆周围是否存在燃料容器和可疑足迹，同时收集车辆周围3米范围内因燃烧产生的飞溅物、喷射物等；
16.(2)汽车外观勘验
17.检查车身上出现的异常痕迹，并拍照取证；
18.所述的拍照包括针对车辆整体外观的多角度拍照和针对异常痕迹的拍照。其中针对车辆整体外观的多角度拍照，优选车辆正前、车辆左前45
°
、车辆左侧、车辆左后45
°
、车辆正后方、车辆右后45
°
、车辆右侧和车辆右前45
°
。
19.所述的异常痕迹，主要包括车身变形、车漆脱落、变色、车窗玻璃脱落情况、车胎燃烧损毁情况、是否存在被撬开锁痕迹、是否存在多个起火点同时起火燃烧时所形成的火灾蔓延方向杂乱无序痕、轰燃痕、爆燃痕、一次性进入猛烈燃烧阶段痕和易燃液体流淌状烧痕等一切可能反映事故起因及火势蔓延趋势的相关痕迹。
20.(3)汽车内部系统勘验
21.依次对动力机舱、乘员舱、后尾箱、车辆底部进行检查、拍照，同时采集物证。
22.所述对动力机舱的检查，主要包括观察机舱内部设备、连接器、电器线路板、高压和低压电气线路的烧毁情况，内部金属受热变色、变形痕迹，机舱内脱落、松动掉落和断裂的零件痕迹，短路痕迹、机舱盖内侧变色痕迹以及检查总保险丝是否熔断等。
23.所述短路痕迹，典型特征为线束本身或其附近部件存在电弧损伤(熔痕或熔珠)。
24.所述总保险丝，一般安装在车辆的维修开关中，但也有部分车型将总保险丝集成在电池包内。
25.所述对乘员舱的勘验，主要包括观察舱内仪表面板及其电器线路板、座椅、储物格、地板以及其他内饰的过火痕迹，以及观察是否存在遗留火种痕迹，对烧损较重的部位要重点勘验，主要包括：查看烧损程度、火焰蔓延趋势以及一切对判断起火原因有帮助的痕迹等。
26.所述对后尾箱的勘验，主要包括观察后尾箱内的过火痕迹，尤其是后尾箱内线束的机械损伤、电弧损伤和烧毁情况。
27.所述对车辆底部的勘验，主要包括观察底部是否有过火烧损痕迹、是否有磕碰、穿刺、破裂等洼陷痕，并准确定位该洼陷痕相对车辆底盘的位置。
28.所述准确定位车辆底部洼陷痕的方法为，以车辆底盘相邻两边为基准边，分别测量洼陷痕到两基准边的距离。
29.所述拍照，优选先整体拍照，再对损毁的设备、电器线路板、连接器、线路，以及熔痕(包括短路熔痕和火烧熔痕)、熔珠、穿孔、过火痕迹尤其是烧损较重的部位进行近距离拍照。
30.所述物证采集，优选对电气线路熔珠、电器线路板及金属部件的熔痕进行取样。
31.通过以上现场勘验，若确定电池包并未起火，则下述步骤(4)和步骤(5)可略过。
32.(4)电池包拆解勘验
33.检查电池包壳体、电池模组、电池管理系统、高压线束、低压线束等位置的机械损伤、电弧损伤和烧毁情况；对烧损最严重的区域进行重点勘验，包括检查区域内电芯的烧损情况和鼓胀变形规律，以定位最先起火的电芯；
34.检查电池安全开关是否处于连通状态；查看火势蔓延路径，找出电池包内烧损最严重的区域；如果是方形或软包电芯，还应查看区域内电芯的鼓胀变形规律，定位最先起火的电芯；对电池包先进行整体拍照，再对烧损最严重的区域以及最先起火的电芯进行近距离拍照；对总正、总负高压线束、电池箱组连接线、电池内部之间跨接线等线束熔珠以及bms线路板、金属部件的熔痕进行采样
；
35.所述针对方形或软包电芯，最先起火电芯的判断方法为：根据变形一般呈现向最先起火的电芯挤压变形的规律，因此，最先起火的电芯若处于电池包的中间位置，则其两个大表面由于受到左右两侧电芯的挤压，而呈现出均向内凹陷的情况；最先起火的电芯若处于电池包的边缘位置，则其中一个大表面会出现向内凹陷的情况；
36.若在车辆底部勘验时，底部存在磕碰、穿刺、破裂等洼陷痕时，应定位到电池包对应的位置，检查包内电芯在相应位置是否有变形、穿刺或破损情况；
37.(5)电芯拆解勘验
38.若电芯为方形或软包电芯，首先找到最先起火的电芯，将其拆解后，根据内部极片的火焰蔓延路径、气道分布情况，能确定起火点，验证其确实为最先起火的电芯；将最先起火的电芯作为物证进行采集；
39.若电芯为圆柱电芯，由于圆柱电芯组成的电池包，一旦发生起火，包内电芯破坏较为严重，多会出现电芯位置错乱、卷芯飞出，钢壳与卷芯残骸混乱堆叠的情况，较难判断最先起火的电芯。因此，针对圆柱电芯组成的电池包，若无法判断最先起火的电芯，则不需要做电芯的拆解，但应增加采样点，尽可能多收集一些烧损严重的电芯残骸作为物证。
40.s4：综合分析，确定起火点及起火原因
41.由于新能源汽车结构复杂，起火原因多样，起火点需根据现场勘查结果综合分析判断，需具体问题具体分析，在此无法一一列举。
42.起火原因需根据起火点，并结合物证鉴定和现场勘查结果综合判定。新能源汽车火灾事故常见起火原因主要分为电气线路故障引起火灾、电器设备故障引起火灾、电池故障引起火灾、汽车事故引起火灾、遗留火种引起火灾和人为纵火6大类。具体判定方法如下：
43.电气线路故障引起火灾：若存在线束短路或搭铁故障造成的一次短路熔珠，同时车辆总保险丝熔断，则判定为电气线路故障引起火灾。
44.电器设备故障引起火灾：若电器线路板存在局部严重碳化甚至熔穿，同时碳化现象向四周辐射，但程度减弱，则判定为电器设备故障引起火灾。
45.电池故障引起火灾：若车载bms数据可读取，如果事故发生时或发生之前出现总电压以及某一单体电压突降，同时伴随着某一温度监测点的温度突然快速升高，则判定为电池故障引起火灾，同时电压突降的单体电芯，如果其附近的温度监测点同时出现快速温升，则基本可确定该电芯为最先起火的电芯；若bms数据卡被烧毁，数据无法读取时，如果现场勘验时发现烧损最严重的部分位于电池包内且未发现包内的电芯有受到外力损伤的痕迹，若能在包内定位最先起火的电芯，通过对该电芯拆解，如果极片上存在由某一点(起火点)向周围辐射的扇形燃烧痕迹或异常气道，则基本确定该电芯为最先起火的电芯，起火原因判定为电池故障引起火灾。
46.汽车事故引起火灾：若车身或车底存在碰撞引起的洼陷痕、异物贯穿痕等变形痕迹，同时，根据现场勘验及物证鉴定结果，可以确定导致车辆起火的直接原因(主要包括电气线路故障、电器设备故障和电池故障)是由汽车事故导致的，则判定为汽车事故引起的火灾；
47.遗留火种引起火灾：若车辆使用人员或乘坐人员在事故当天或前一天，存在车内吸烟情况，车辆在人员离开后24h内发生起火，且乘员舱有遗留火种痕迹，则判定为遗留火种引起火灾；
48.人为纵火：若车身存在多个起火点，且存在同时起火燃烧时所形成的火灾蔓延方向杂乱无序痕、轰燃痕、爆燃痕、一次性进入猛烈燃烧阶段痕和易燃液体流淌状烧痕，则判定存在人为故意纵火可能。
49.所述物证鉴定，可能涉及到的鉴定手段包括：
50.对线束熔珠或熔痕进行金相组织观察，判定其为一次短路熔痕、二次短路熔痕亦或火烧熔痕；
51.分析电器线路板熔痕为外火灼烧的熔痕还是由于自身故障导致超高温的碳化熔痕；
52.对车周飞溅物，首先进行光学放大观察，确定其属性，推断其可能的来源，必要时可对其进一步进行扫描电镜(sem)测试、x射线衍射(xrd)测试和电感耦合等离子体原子发射光谱法(icp)测试；
53.对电芯进行ct成像扫描测试；
54.对电芯内的极片残骸进行扫描电镜(sem)测试，x射线衍射(xrd)测试和电感耦合等离子体原子发射光谱法(icp)测试。
55.所述扫描电镜(sem)测试主要目的是观察材料的微观形貌；ct成像扫描测试主要目的是在无损的情况下，观察电池的内部结构；x射线衍射(xrd)测试主要目的是确定物质的晶相结构；电感耦合等离子体原子发射光谱法(icp)测试，主要目的是对物质所含元素进行定性、定量分析。
56.本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
57.本发明方法全流程、系统化地阐述了新能源汽车火灾事故现场的勘验过程、勘验重点及物证取样对象，并对物证的鉴定方向和分析方法以及起火原因的判定给出详细指导，且不存在建立数据库或仿真建模等技术壁垒，勘察和分析过程贴近现实，具有实用性和可操作性。
附图说明
58.图1为本发明所述方法的工作流程图。
59.图2为线束熔珠外观。
60.图3为电器线路板短路导致的燃烧碳化熔痕。
61.图4为电芯发生热失控蔓延时，最先起火的电芯与其相邻电芯的变形规律示意图。
具体实施方式
62.下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
63.实施例
64.以某品牌的新能源纯电动汽车火灾事故为例，其火灾原因分析判断的工作流程如图1所示，具体包括以下步骤：
65.s1：问询
66.通过询问车主了解到，车主无吸烟习惯，且事发当天以及前一天车辆未搭乘过其它乘客。事发前车辆未发生过严重事故，未进行过改装和维修，未收到过报警或故障信息。
事发时车辆正在地下车库停放并充电，且已充电8小时以上，几近充满。20xx年xx月xx日xx时xx分小区物业的保安率先发现车辆起火并立即报警。消防车于xx日xx时xx分到达火灾现场，并立即用高压水枪进行灭火，于xx日xx时xx分明火全部被扑灭。现场能听到类似鞭炮的“噼啪”声，同时有黑烟从地下车库的出入口冒出。此外，收到车辆生产者针对事故的自查报告一份，以及物业提供的地下车库事故车辆附近的摄像头视频资料1份。
67.s2：读取和收集事故车辆车载电池管理系统(bms)数据及远程监控数据
68.由于车辆烧损严重，bms数据卡被烧毁，故无法读取和拷贝车载bms数据；通过联系新能源汽车远程监控平台，在征得对方同意后，在对方技术人员的协助下读取和拷贝了事故车辆近半年的远程监控数据。
69.s3：事故现场勘验
70.(1)车周环境勘验
71.经确认事故车辆在灭火后位置未发生过移动。事故车辆停放在xx小区地下车库xx区、编号为xxxxx的停车位处，车头朝正南方向，车辆四周未见可疑燃料容器和足迹，但地面上有燃烧产生的飞溅物，在事故车辆周围3米范围内的区域，根据飞溅物的外形、大小、颜色等特点，对飞溅物进行取样，累计对5处飞溅物取样，分别装入样品袋，并做好标识，标识内容由“编号+取样位置+备注”组成。
72.(2)汽车外观勘验
73.首先，从多个角度对事故车辆整体外观进行拍照，拍照角度分别为车辆正前、车辆左前45
°
、车辆左侧、车辆左后45
°
、车辆正后方、车辆右后45
°
、车辆右侧和车辆右前45
°
。
74.其次，通过勘察发现：事故车辆车窗玻璃完整、未见撬锁痕迹、车辆动力机舱盖、左、右前门和右后门有过火痕迹，出现车漆变色甚至掉漆现象，车身未见易燃液体流淌状烧痕等人为纵火痕迹，左、右前轮和右后轮的橡胶轮胎有烧损痕迹，此外，右后轮翼子板脱落，左、右前轮翼子板有过火痕迹，分别对上述典型过火痕迹进行拍照。
75.(3)汽车内部系统勘验
76.动力机舱的勘验：动力机舱过火严重，机舱盖内侧发生变色，部分区域出现锈蚀痕迹或黄白色斑迹。机舱内部除高压配电盒的不锈钢壳体外形保持完整外，其余设备、连接器等几近烧毁或变形。高压和低压线束均被熔断，内部金属丝裸露，线束周围未发现明显的电弧熔痕或穿孔迹象。舱体内部分铁质部件由于受热，锈蚀变色严重。车辆总保险丝经测试，确认仍处于连通状态。对动力机舱内部先整体拍照，再对各烧损严重的区域、设备、线束、电器线路板等典型痕迹进行近距离拍照。此外，对多处线束熔珠(如图2所示)和熔痕(如图3所示)以及电器线路板熔痕(如图3)进行取样，累计取样9份，分别装入样品袋，并做好标识，标识内容由“编号+取样位置+备注”组成。
77.乘员舱的勘验：乘员舱前侧(即驾驶位和副驾驶位)的座椅、地板、仪表板等无明显过火痕迹，但有烟熏痕迹。成员舱后侧(即乘客席)有明显过火痕迹，且右侧座椅烧损程度更为严重，其靠背被烧穿。舱内未见明显遗留火种痕迹。乘员舱后侧车辆顶部内饰有烧焦痕迹。对乘员舱前侧和后侧先分别整体拍照，再对局部近距离拍照，对后侧过火区域，尤其是烧损严重的区域进行重点拍照。
78.后尾箱的勘验：后尾箱底部及左侧内饰保持完整，无明显过火痕迹，但右侧(靠近充电口一侧)的内饰脱落，有受到高温烘烤变形的痕迹。后尾箱内线束未发现熔断现象。对
后尾箱内部先进行整体拍照，再对局部近距离拍照，对右侧脱落、变形的内饰近距离拍照。
79.车辆底部的勘验：车辆底部整体呈炭黑色，有过火和烟熏痕迹。在车底右后侧发现一尺寸约为2.2cm
×
3.4cm的不规则孔洞，该孔洞距离车辆底盘右侧67cm，距离车辆底盘后侧35cm。先对车底进行整体拍照，再对孔洞近距离拍照。取2只卷尺，将标尺垂直放在孔洞的相邻两侧，将孔洞与标尺刻度一同拍照，以显示孔洞的尺寸。分别以底盘右侧和后侧为基准边，将标尺0点定位在基准边，标尺前端定位在孔洞边缘，将孔洞与标尺前端刻度一同拍照，以显示孔洞相距底盘右侧和后侧的距离，定位孔洞的位置。
80.根据乘员舱后侧(即乘客席)烧损较为严重，以及车辆底部有过火和烟熏痕迹，结合火灾现场能听到类似鞭炮的“噼啪”声，判断位于车辆底盘上的电池包发生了起火，因此需要对电池包和电芯进一步拆解勘验。
81.(4)电池包拆解勘验
82.将事故车底盘卸下，放置于表面平整的地面上。按照由整体到局部，由外至内的顺序，逐步对电池包进行观察和拆解。
83.首先，可观察到电池包整体有过火痕迹，外壳整体呈焦黑色，部分区域泛焦黄色。电池包前方左侧，以及后方左右两侧外壳均被烧破，包内方形电芯裸露，其中右后方烧损最为严重。
84.其次，将电池外壳以及电池上部的保温隔热材料拆掉，漏出电池包内部的模组和电芯，可观察到电池包前方左侧和后方左右两侧的电芯有明显的过火痕迹，电芯鼓包变形严重，部分电芯铝壳被烧穿，内部极片裸露，部分区域出现铝熔珠，其中右后方过火面积最大，烧损最为严重。此外，可观察到位于电池包前部的电池管理系统被烧毁，电池包总正、总负高压线束均被高温熔断，但附近未见明显的电弧损伤痕迹。
85.再次，针对上述进行车辆底部勘验时发现的孔洞，根据其相对车辆底盘右侧和后侧的距离，找到对应该位置的电芯，将电芯拆出，可观察到孔洞已将底盘整体贯穿，同时观察拆出电芯的底部，发现126号电芯的底部铝壳破裂，存在凹型孔，该电芯的位置恰好正对车辆底盘的孔洞。
86.对总正、总负高压线束熔珠进行取样，共取样2份，分别装入样品袋，并做好标识，标识内容由“编号+取样位置+备注”组成。对电池包内部整体及烧损最严重的右后方区域分别拍照。
87.(5)电芯拆解勘验
88.在126号电芯两个大表面相邻的左右两侧各取4只电芯，连同126号电芯，共计9只电芯，在标签纸上分别写明9只电芯所在模组的编号及其在电池包中的电芯编号，将标签纸分别贴在对应的9只电芯上，将电芯恢复其在电池包中原来的相对位置，先对9只电芯整体拍照，再将126号电芯单独拆出，将其标签纸位置移至电芯底部，对电芯底部的凹型孔以及底盘内侧孔洞先分别拍照，再放在同一视眼下拍合照。
89.根据最先起火的电芯若处于电池包的中间位置，则其两个大表面由于受到左右两侧电芯的挤压，而呈现出均向内凹陷的情况，如图4所示，结合与底盘上孔洞位置正对的126号电芯底部存在凹型孔，初步判定最先起火的电芯为9号模组中的126号电芯(标签纸上标记为m9 126)。将126电芯拆解，观察其内部极片的过火痕迹，可观察到火焰燃烧路径呈现由凹型孔导致的极片缺陷处向周围扇形辐射的情况，表明凹型孔处是126号电芯的最初起火
点，最终导致126号热失控。将126号电芯整体取样装入样品袋，作为物证留存，并做好标识，标识内容由“编号+取样位置+备注”组成，以待后续基于残留物的物性调查。
90.s4：将现场收集到的所有线束熔珠、熔痕及电器线路板熔痕送至火灾物证鉴定中心鉴定，结论均为火烧熔痕，结合车辆总保险丝并未熔断，可以排除电气线路故障引起火灾和电器设备故障引起火灾；根据问询可知，车主无吸烟习惯，且事发当天以及前一天车辆未搭乘过其它乘客，乘员舱勘验时未见明显遗留火种痕迹，可排除遗留火种引起火灾；在车周环境勘验时，车辆四周未见可疑燃料容器和足迹，汽车外观勘验时，车身未见易燃液体流淌状烧痕等人为纵火痕迹，可排除人为纵火；车库视频显示：起火初期，有白烟从车辆底部冒出，约30min后，烟气颜色由白色变为黑色，火焰从底盘电池包四周向外喷出，结合电池包拆解勘验结果，判定9号模组中的126号电芯为最先起火的电芯，对126号电芯进一步拆解，对其内部极片的过火痕迹分析后确定起火点为其底部的凹型孔，而该凹型孔正对车辆底部的贯穿孔，经综合分析后，认定此次起火原因为汽车事故引起的火灾，火灾的演变过程为：由于外物机械撞击，导致汽车底盘破损，出现贯穿孔，同时该机械撞击伤及到底盘上电池包内的126号电芯，使126号电芯底部破裂，极片裸露和电解液泄露，此时126号电芯已是存在严重缺陷的电芯，应立即停止使用，否则有严重的安全隐患。但车主在不知情的情况下，对电池包进行了充电，使126电芯的性能进一步恶化，再加上满电态的电池能量高，性能更加不稳定，最终导致126电芯发生热失控，引发车辆火灾。
91.上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。