【投稿】張中一:韓多起電動車失火引恐慌 地下室停車風險可控

2024-08-22 11:47:23 最後更新日期:2024-08-22 17:03:16

編按:韓國近月以來發生多起停泊在地下車庫的電動車自燃事件,引發人們對於電動車安全性的討論。隨著汽車技術從傳統的燃油車逐步向電動化、智能化方向發展升級,電動車在兩岸四地的市場佔有率也不斷增加,再加上東亞地區的地市規劃頗為相近,在樓宇的下層停放電動車及安裝充電設施是普遍情況,因此韓國的經驗教訓也值得我們分析與探究。本文作者張中一是台灣電動車充電站經營,他從經驗上、實務上、文獻上分析討論在地下室、大樓或集合住宅包含機械式停車位在遇到電動車自燃時的挑戰。為方便兩岸四地及其他華文地區讀者閱讀,原文部份詞彙略作調整。

因為法律規範與技術先進性,事實上,純電池驅動電動車是在各種運輸載具中最不容易失火的;最容易失火的,反而是微型二輪電動車(電瓶車)以及同時具有汽油引擎與電池系統的混合動力車。韓國在多起電動車自燃事件發生後增加一系列法規,包括禁止充電超過 90% 的電動車進入地下停車場,以及要求車企公布電池製造商等,我們認為都沒有必要,後者與其說是科學防治不如說是一種貿易障礙。

電動車失火牽涉到的危險是多方面的,當中牽涉到火災本身所造成的危險,當然還有電氣系統的受損與危險,以及電動車失火所產生的有毒氣體。正確認識相關風險,可以降低民眾焦慮,並在遇到這類災害發生時正確應對;同時,建立起防災培訓還可以大幅降低電動車火災的風險。

EV fire8 月 1 日,一輛停泊在韓國仁川西區青羅洞一棟公寓樓地下停車場內的輛平治(Benz)電動車,在並未連接充電樁的情況下突然起火。由於消防車無法進入火場,消防員花了 8 個多小時才將火勢徹底撲滅。事件造成停車場內共 140 多輛汽車被燒毀或燒焦,23 人吸入濃煙不適,約 480 戶家庭停電、停水。事件令韓國民眾擔心電動車的安全性,電動車銷量銳減。(朝鮮日報圖片)

在台灣地狹人稠的情況下,集中式的停車位,尤其在地下停車場與停車塔中電動車,一旦失火造成的危害引起多方關注,我們試圖從各層面探討電動車失火對地下室停車可能造成的損害。

電動車火災相關危險性

根據瑞典的監管機構 Swedish Civil Contingencies Agency、保險公司 Allied World Assurance 及 AutoinsuranceEZ [注1 - 3] 分別在 2023 及 2024 年發表的研究顯示,電動車相較其他車種來說是最不容易失火的。

目前市場上的混合動力車可分為油電混合(HEV)、插電式油電混合(PHEV)、增程式油電混合(EREV)三種,他們的驅動原理各有不同。

以失火風險來說,風險最高的其實是混合動力電動車 [注4]、再來是燃油車,相較之下電動車失火的機率低很多。另一份研究也指出 [注5],在撲救電動車失火時,雖然技術層面與燃油車並沒有差異也不會比較難,但需要的水量卻多出不少。

電動車火災的成因與現象

電動車火災主要成因在於,內裡的高壓電池受損產生電池組熱失控。可能造成電池組受損的原因包括:

  • 碰撞事故造成的電池組受損(例如車禍)
  • 電池組本身的製造瑕疵
  • 電池在長期充放電以後,鋰離子在電池內部產生結晶並刺穿電池兩極間的絕緣層最後導致短路等。

05102 800x243鋰電池的發電的原理是讓鋰離子在陰極(Cathode)、電解質及陽極(Anode)之間移動。當陽極為金屬且行放電反應時,陽極上的鋰會丟出一個電子到外電路,自己變成鋰離子進入到電解液中;充電時便是鋰離子接收一個外電路進來的電子變回金屬鋰。電池不斷充電放電充電放電,金屬鋰便會重複生成游離生成游離。在這個過程中,電極與電解質之間會形成一個介面SEI (solid-electrolyte interphase),在SEI內若鋰濃度不完全均勻,充電時鋰就不會均勻地在電極上形成,而會形成像樹枝狀一般的結構(dendrite)充放電次數越多這個問題就越嚴重。目前的鋰電池正負極材料均由液態電解液覆裏,兩極之間再由一層隔膜(Separator)分隔,當樹枝狀結構越伸越長碰刺穿隔膜後,就會形成短路,造成電池熱失控。(台大科學教育發展中心圖片)

一般人會以為,電動車在充電時最易失火,但事實上在使用經過監管部門檢驗合格的充電器充電本身是非常安全的(不包含轉接頭,轉接頭有其危險性)。電動車充電設備只有在充電樁已經確認妥善連接以後才會開始充電,此時,在槍頭裡面都有溫度感測器來避免過熱。雖然,不論是直流(俗稱快充)或交流(俗稱慢充)充電,所需的電流量並不低,但以機電工程的尺度來說,現有法規其實十分充足,只要使用的線材與元件都符合規定,整個充電基礎工程也是很安全的。

傳統的燃油車最易失火的時候是發生在行駛間或引擎剛熄火尚未冷卻的這段時間,以後者而言,對駕駛者以及停車場管理者來說,依然是一個不可控的因素。而電動車因為電池組的損壞難以察覺,有可能在絕緣被破壞以後突然間熱失控,因此電車最讓人困擾的是你不知道他什麼時候會發生失火事故。

因此,電動車最大的問題是電池組在熱失控前可以供救災的時間很短,而且沒什麼徵兆。車子的電池組一旦發生熱失控,往往瞬間陷入大火 [注6]。同時電動車主要使用鋰電池,這類電池一旦結構被破壞,內部材料接觸到氧氣就會燃燒,因此失控起來十分劇烈,待化學反應穩定下來不再燃需要更多時間。 

另外,電動車的電池如果過度充電也可能會引發危險,這也是微型二輪電動車最常見的火災原因之一。但電動車的充電控制系統十分精密,事實上在充電接近全滿時往往就會自動斷電,目前也沒有任何指南指出電動車充電超過一定比例(例如 90%)會造成危險。例如,特斯拉的基礎版使用的磷酸鋰鐵電池的官方建議就是定期要充到 100%。

電池很大部分的故障往往是製造過程有瑕疵,例如 BMW 就曾經大規模召回使用韓製電池的混合動力車 [注7],因為製造瑕疵,電池裡有多餘的金屬碎屑有引發短路的危險。因此韓國的電動車充電超過 90% 禁止進入地下停車場相關禁令,我們認為沒有必要。韓國要求公布電動車電池製造傷的行為與其說是科學防治不如說是一種貿易障礙。

不同車種間失火的比例

傳統燃油車並不是不會失火,如同前面所述,燃油車失火比例遠高於電車,而昂貴的超跑由於引擎溫度高,更常見到相關事故。電動車由於法規與技術先進失火事故極少。但我們要提醒的是,除了燃油車、混和動力車會失火以外,有其他的交通工具更加危險。總體來說越是缺乏管制與關注的電動交通工具就更危險。

以美國的經驗來說,電動自行車與滑板車就發生了失火事故頻傳的問題,甚至導致了相關立法的誕生 [注8-9]。以台灣來說,自行改裝或不知名廠牌的微型電動二輪車為最大宗、再來則是電動機車,然後是電動腳踏車 [注10]

因此在評估電動車停放於停車場的火災風險時,應避免被個別的新聞吸引注意力,而忽略了真正的風險所在。

電動車失火的危害

如同所有的火災,電動車失火牽涉到的危險是多方面的,除電氣系統的受損與危險,還有一個目前至今較少為人提起,但我們認為很重要的,就是電動車失火所產生的有毒氣體。

電動車失火一如所有的車輛失火一樣,不僅僅是車子本身會受損,更重要的是旁邊的車子也受到波及所延伸的受損。尤其電動車失火往往需要比較多的水與比較長的時間來撲滅,因此如何確保車輛不至於再次起火,同時使用消防手段避免災害擴大變成十分重要。

傳統的地下室往往只在天花板有電氣管線,這些管線也僅限於連接照明、通風等低電壓設施,絕少與整棟建築物的供電相關。但當有了電動車以後,等於在充電柱旁邊就有高壓電線。建設這些充電設施的工程承辦公司若有依照法規,使用合規的材料,那麼只要沒有明火,充電電力纜線即使受損也不會燃燒的;同時純電動車所用的是高壓電池,在進行救災時避免感電也是一個需要注意的事項。

最後也最少人注意到、甚至我們認為被刻意忽略的是電池燃燒所產生的有毒氣體,車輛燃燒的氣體如同多數火災一樣都是致命的,可電動車電池燃燒所產生的氣體更為致命。電動車電池燃燒所產生的氣體包含劇毒的氫氟酸,幸運地是氫氟酸的解毒劑並不難取得,鈣片就是被建議的解毒劑。

電動車火災的對應策略

隨著電動車的普及,目前世界各地都有許多的文章在討論撲滅電動車火災的策略。其中我們要推薦的是瑞典監管機構製作的指南 [注1],可惜這份報告只有瑞典文版本,只有一個外國消防產品廠商將其摘要成了英文 [注11]。另外也有一些消防產品廠商提出了如何降低電動車失火的附帶損害的指南 [注12],有興趣的讀者可以按下面的備注連結仔細瀏覽。

台灣也有相關的業者提出了所銷售的產品在不同應用情境的參考,這也很值得用來理解各工具的差異。當然請考慮到各家產品總是說自己的好,而本報告無法核實各家產品的說法。

圖片 1

圖片2不同消防產品對於撲滅車輛火災的效能比較。(作者供圖)

但要特別注意的是,根據多方說法的比較,化學泡沫雖然對電動車火災還是有一定程度的滅火效果,但因為要拿來滅電動車火災需要的量要更大,因此化學泡沫在電動車世代的火災中功效較差。

同時要注意的是,最重要的是設備要定期檢查確保能正常作動。韓國的地下停車場電動車火災造成大量財產損失,很重要的原因就是因為消防灑水系統沒有正常作動。滅火時所採用的防火毯也應選擇合格的產品,避免如韓國的狀況:整個防火毯被燒穿 [注13]。撲上防火毯以後也需要對防火毯持續降溫確保不燒穿,以發揮防火毯隔離的效果。

現代的地下或大樓停車場在裝設充電樁以後,電線配置與過往的環境已經大不相同,在車身附近就有充電設備的相關線路,因此在發生電動車相關火災時,應想辦法關閉充電線路電源供應,以避免救災時發生感電危險。

c86a35aa ea27 47f4 b82e fda0fa2e9598本文作者認為,現代的地下或大樓停車場在裝設充電樁以後,電線配置與過往的環境已經大不相同,在車身附近就有充電設備的相關線路,因此在發生電動車相關火災時,應想辦法關閉充電線路電源供應,以避免救災時發生感電危險。圖為已安裝充電樁的現代停車場的典型佈局,牆壁與天花板的電氣管線比以往增加不少。(台灣新竹市政府圖片)

針對電動車有毒氣體的應對,我們業者已經多次提出呼籲,非消防人員看到電動車火災應儘快撤退至通風處,因為相關氣體很毒,撤退到通風處確保人身安全是第一優先,到安全處以後再報警處理。不管是任何車輛火災所產生的氣體都有毒性,電動車的氫氟酸則以其嚴重的急性毒性需要特別重視。因此我們建議對於可能在毒氣影響範圍的人員都要立即疏散,疏散過的人員應立即投以鈣片以解毒 [注14]。雖然氫氟酸氣體很毒,可是解毒劑卻不難取得,這是一個很重要的特性。消防人員在進行搶救時應該要確保有足以過濾氫氟酸的呼吸面罩才進行電動車滅火,滅火後應對場域進行通風,以降低毒性。

結論

汽車電動化對於減少空污與提升人類生活品質具有明顯效益。但在電動車快速興起的當下,電動車失火成為公眾關注的重要焦點。然而與一般的認知不同的是,電動車失火並不常見,反而是日常中常見到的微型二輪電動車更加危險,混合動力車也比純電動車危險高很多。

電動車失火造成的危害除了火災本身的危害以外,還包含了可能的電擊風險與燃燒毒氣的中毒風險。將車子浸泡在水裡是一個滅火與確保不再復燃的好方法,其他如滅火毯、水霧等消防設備也是可以列為參考的選項。

我們認為,電動車失火應被視為電氣類火災,發生火災時應立即中斷充電相關電力供應。在防治時,應注意有毒氣體,先撤離至人身安全後再報警。要疏散可能被有毒氣體影響的區域並給予解毒劑。救災時應配戴有效的防毒面罩,事後並應進行場域通風。

電動車在各種法規要求下,火災的風險很低,滅火也不特別困難。正確認識相關風險,可以降低民眾焦慮並在及少見的災害發生時正確應對,同時建立起防災培訓可以大幅降低電動車火災的風險。

 

參考資料:

  1. Swedish Civil Contingencies Agency (2023)【Sammanställning av bränder i elfordon och eltransportmedel år 2018–2023
  2. Allied World Assurance (2024)【Electric Vehicle Fires: A cause for concern?
  3. AutoinsuranceEZ (2023)【Gas vs. Electric Car Fires [2024 Findings]
  4. 研究對象不包含增程式混合動力電動車
  5. The International Association of Fire & Rescue Services (2022)【Up to 150 000 liters of water needed to put out a fire in an electric car
  6. TVBS新聞 (2024-8-14)【電動車充電過量釀禍 首爾祭出電車禁入令
  7. 鉅亨網 (2020-10-15)【韓製電池又惹禍? BMW、GM召回或停售多款電動車
  8. 中國時報 (2023-3-7)【美國電動自行車電池起火意外頻傳
  9. BIKE europe (2024-2-21)【電動自行車起火事故致美國國會投票電池安全立法
  10. 今傳媒 (2024-6-21)【「微型電動二輪車」起火頻傳 高市消防局呼籲留意充電安全】 
  11. Coldcut Cobra (2023)
  12. FIRE ISOLATOR (2023-10-11)【Collateral Damages of Hard-to-extinguish Electric Cars
  13. KBS News (2024-8-17) 【벤츠 이어 이번엔 테슬라...전기차 화재 4시간 만에 진화
  14. Chalmers University of Technology (2020)【Gas Emissions at Fire, Overheating and Overcharging Events for Lithium-Ion Batteries

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By 2024-08-22

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