锂离子电池电动汽车公路隧道全尺寸火灾试验
电动汽车的安全研究主要集中在电池单元或模块的火灾测试，而全尺寸电动汽车火灾测试相对较少。奥地利科研人员在真实公路隧道中开展电动汽车在公路隧道内全尺寸火灾试验。他们选取5款车型（3款BEV、2款燃油车），在400米长的隧道中模拟火灾场景，重点监测热释放率（HRR）、有毒气体排放及灭火效果。试验中使用了不同的传感器来测量温度、气体浓度等参数，并通过通风系统模拟真实隧道的通风条件。研究结果表明，电动汽车火灾的热释放率高于传统燃油汽车，且氢氟酸（HF）是电动汽车火灾中最关键的有毒气体。灭火试验表明，直接向电池外壳注水的灭火方法非常有效。
五种不同类型的车辆参与了火灾测试，包括电动汽车和传统燃油汽车。测试中使用了不同的点火源和火灾起始位置，以模拟不同的火灾场景。测试中还尝试了不同的灭火方法，包括使用消防毯和消防水枪直接向电池外壳注水。
传感器矩阵布局：
如图1所示，以火源为圆心，90米半径扇形区域重点监测。火源正上方拱顶密集布设K型热电偶（图中1位置）。火源处16m断面（图中2位置）不同高度布置热电偶：拱顶（T2.1）、6m高（T2.4）、2m高（T2.8），火源处32m断面相同布置。捕捉拱顶的射流温度、人呼吸带（2m高）热危害、烟气分层临界高度。
在线监测CO/CO₂/NOx/O₂气体，滤膜捕获HF/HCl。火源处16m和32m断面（图中2和3位置），在6.4m高度布置CO/CO₂/NOx/O₂在线气体分析仪，在4.8m 高度布置HF/HCl/H₃PO₄石英滤膜（吸附酸性气溶胶），在1.6m人呼吸高度布置HF浓度监测石英滤膜。
电池布置电压、温度和压力实时追踪传感器，如图2所示。火源上游布置超声波风速仪，实时反馈入口流入风速，校正热释放率计算模型。
通风设定： 变频射流风机制造2-3m/s纵向风速（模拟真实隧道气流）。
图1 隧道内传感器布局图
图2 电池布置电压+温度实时追踪传感器
在试验前，对不同类型的电池模块进行了预研究，以确定最佳的点火方法和测量技术。试验发现，使用外部火焰点燃电池是最有效的热失控触发方法。NMC电池和LFP电池在火灾动态上存在显著差异，NMC电池的火灾动态更为剧烈。
传统车与电动车火灾热释放率（HRR）对比
传统燃油厢式货车（2011款，编号ICE-A）、80kWh电池电动厢货（2019款，BEV-A）和24kWh电池电动家用车（2016款，BEV-B）热释放率（HRR）对比如图3所示。传统燃油车（红色曲线）从起火到峰值时间8分钟，峰值HRR约6 MW，热释放率曲线呈单峰结构，火势平稳衰减，柴油火焰主要吞噬座椅/内饰，无二次能量释放源。
80kWh电动厢货（蓝色曲线，NMC体系），从起火到峰值时间仅5分钟，比燃油车快37%。峰值HRR为7 MW（超燃油车16%），热释放率曲线呈双峰：第一峰（3.5MW）车内可燃物燃烧，第二峰（7MW）电池热失控连锁反应（约第12分钟爆发）。
24kWh家用车（绿色曲线），峰值HRR4.5 MW，第二峰延迟，出现在第20分钟（比80kWh电池晚8分钟）。电池容量越小，热失控爆发越晚（能量释放需更长时间积累）。
同型号SUV燃油版（BV03）与电动版（BV05，80kWh NMC电池）对比，前10分钟，柴油车因座椅易燃物HRR冲至4.9MW，电动车仅4.0MW（电池冷却系统延缓燃烧）。第600秒（电池引爆点，盐水注入BV05电池包），电压从400V跳至0V，HRR飙升至8.6MW（超燃油车75%）。
点火方式对比，BV01（电池点火），直接短路电池，HRR峰值7.0 MW，约25 min。BV05（整车点火），先烧车再引电池短路，HRR峰值8.6 MW，约15 min 脉冲式尖峰爆破
从热释放率（HRR）结果看，电动汽车火灾的热释放率高于传统燃油汽车，尤其是当电池开始燃烧时。例如，一辆配备80 kWh NMC电池的电动汽车火灾的最大热释放率达到9-10 MW，而传统燃油汽车的热释放率通常不超过5 MW。电池的充电状态（SOC）对热释放率有显著影响，高SOC水平会导致更高的热释放率。电动汽车的冷却系统非常高效，能够在火灾中延迟电池的燃烧，特别是在电池不是火灾源头的情况下更有效果。
有毒气体排放
电动汽车火灾中，氢氟酸（HF）是最关键的有毒气体。与传统燃油汽车相比，电动汽车火灾产生的HF浓度更高。HF的排放量与电池中储存的电能呈线性关系。在测试中，HF的浓度在烟气层中超过了对人类健康的临界阈值，但在距离路面1.6米的高度处，HF浓度低于临界值。
灭火方法
同时，他们测试了多种灭火方法，包括使用消防毯和消防水枪直接向电池外壳注水。结果表明，消防毯在电池开始燃烧的火灾效果不佳，而直接向电池外壳注水的灭火方法非常有效，能够在短时间内扑灭火灾。
图4 灭火方法
总之，本文的研究结果为评估电动汽车在隧道中的火灾风险提供了重要数据。研究发现，电动汽车火灾的热释放率和有毒气体排放与传统燃油汽车存在显著差异，尤其是在氢氟酸的排放上。灭火试验表明，直接向电池外壳注水是一种有效的灭火方法。
