電動公車老起火 這些電池到底怎麼了?

發佈日期: 2015 年 05 月 07 日 11:00 | 作者: | 分類: 專題報導
 
2015年1月30日9時40分,深圳一輛車牌號為粵BU0005的205路公車行駛到”羅湖公安分局”公交站後因電池短路起火自燃。2015年4月26日晚間,深圳市一部新能源汽車,在充電站充電一個半小時,車輛在停駛狀態下出現燃燒事故。
 
面對時而發生的汽車自燃事件,我們到底對新能源車的電池有多少瞭解呢?下面,我們將來探討這個問題。
 
先從電池的結構方面著手。在官網上,沃特瑪標配的電池系統如下圖所示:
 
 
五洲龍的車型,以6113為例,在工信部的的規格如下:
 
 
粗略看來,標準的電池系統是以300Ah考慮的。再來整理一下單體的資訊:
 
1.型號IFR32650單體外殼材質鍍鎳鋼標稱容量(0.2C5A)5Ah最小容量(1C5A)4.75Ah
 
2.額定電壓3.2V(即工作電壓)最大充電電壓3.65V放電截至電壓2.5V
 
3.標準充放電0.2C5A充電時間≥5hours0.2C5A最大持續充電電流5A1C5A最大持續放電電流2.5C5A瞬間放電電流30A6C5A最大瞬間放電時間10sec.
 
4.充電方法標準CC0.2C3.65V截止CV3.65V0.05C截止快速CC1C3.65V截止CV3.65V0.05C截止
 
5.操作溫度充電0℃~45℃放電-20℃~60℃貯存-20℃~45℃
 
由此,電池組的架構就變成了14個單元模組組,每個模組裡面做60P12S,基本的實物圖形如下所示。注:此圖形引用自沃特瑪的規格書中,不是標準的大巴電池包資料,電池箱的基本結構類似,因此僅作參考。
 
 
這裡的設計主要有幾個缺點:
 
1)沒有熱設計的考慮,完全靠被動冷卻,圓柱的發熱情況本來就比較差;
 
2)絕緣設計比較差,在沃特瑪的參考材料裡面提及了幾種,實際的情況可能是以下三種之一,需根據實物來考慮。而且目前的做法,不太適宜用在車用環境下,設計思路是完全不同的。
  • PVC膜優點:美觀、防潮,價廉,利於自動化作業。缺點:不防火。
  • 紙套優點:防火、操作簡單,黏結性好。缺點:易髒,易受潮,材質疏鬆易穿刺,價格高,不利於自動化作業。
  • 絕緣膠套:解決PVC膜熱縮破膜短路問題。
3)單體比較密集,熱失控傳遞隔離缺失;
 
4)模組設計中的保護此類設計,成本很大的一塊是母線互聯和熔絲的設計。其中主要是60個單體的差異性(容量、內阻、自放電)加上配置的熔絲以及無散熱引起的溫度梯度,造成的單體差異性很大。60個單體形成了自平衡,要只靠外部的主動均衡的話,對模組的影響非常有限。如果BMS做的好些,就需要在SOC之外做大量的計算,判斷60個並聯單體的工作情況。但實際的情況這個BMS只做了迴圈次數的計量“Cyclelife(SOH)(The cycle life should be indicated,and should be updated by the operation.)”;
 
 
5)機械固定。這些電池如何能有效抗衝擊、振動而好好待在原地?靠這樣的工藝同時解決電氣連接和機械固定兩個重要安全功能,似乎不太現實;
 
6)熔絲設計這麼多單體並聯,對於單體而言,就需要熔絲做設計。根據披露的資訊來看,沃特瑪優選用PCBA來做母線牌,如果出現短路情況,希望燒PCB線來實現保護,從而產生大量的熱量,這些熱量應該跑去哪裡呢?
 
7)BMS的設計其他問題,最主要的還是不能把60個並聯單體當作一個單體來看的,而我們想要實現的保護功能是針對整個模組級別的,但是內部的單體早就由於一致性的問題提前造就了過放和過充。可見,小單體並聯並不是一種長期的解決方案。
 
文章和圖片來源:第一電動網
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