[第一電氣網](特約作者何可平)近日,五洲龍電動客車和廈門金旅混合動力客車在深圳和廈門相繼發生火災事故,不僅造成經濟損失,也給電動汽車的安全性和可信度蒙上了一層厚厚的懷疑。(詳見:獨家報道|深圳4.26電動客車火災調查結果公布:充電過度引發火災)
根據相關信息,涉事的Waterma電池系統使用大量單列鋰電池并聯,每個電池要么用保險絲連接,要么用PCBA總線保護。如下圖所示,當單個電池短路時,電池的過電流保護只能通過串聯保險絲或PCBA板導線的熔化來實現。這種單點保險絲沒有精確的保險絲控制,對每個電池模塊都沒有有效的綜合保護。特別是當整個電池系統出現過電流故障時,顯然缺乏有效的系統過電流斷開和隔離保障措施。同時,其產生的內部高溫熱量無法在短時間內冷卻和消除。
以14組額定容量為300Ah的電池模塊為例:每個模塊中并聯的60個電池單元在容量、內阻、接觸電阻、自放電性能和耐用壽命等方面存在固有的質量差異,由于配置的熔斷器和非循環冷卻散熱措施導致的溫度梯度不能將60個并聯單元作為一個完美的模塊來處理。只有通過外部BMS(電池管理系統)的主動平衡,840個模塊才能在14個模塊中實現。然而,當模塊中的一些單體由于質量不一致而提前“過放電、過充電”時,模塊將長期處于不良運行和失控狀態,使BMS無法發揮預警和保護作用。
參考特斯拉的電池模塊組,共有16組x 444單電池并聯,分別安裝在鑄鋁成型盒中的兩個獨立的封閉電池組中,但預留了一定的空間安裝兩個大容量直流超快保險絲,作為電池組過電流故障的斷開和隔離保護裝置。這種超快保險絲采用高純度硅砂和銀保險絲填充,具有很強的限流和滅弧效果。它可以在10ms內快速安全地切斷整個電池組中200-400V及以上的意外高壓浪涌短路電流,并且熔斷過程中產生的所有熱能都封裝在自己的管中,對電池組中的模塊沒有不利影響。
特斯拉電池組主保險絲
特斯拉的設計思路是對整個電池系統采取宏觀防御策略。單個電池的局部故障甚至故障不作為控制重點。系統中的熱梯度由自循環冷卻管冷卻。當系統出現“過充電”和“過放電”異常時,通過毫秒級熔斷器切斷高壓浪涌電流,確保整個電池組與車輛其他電氣系統完全隔離,避免電池爆炸、火災等嚴重損壞事故。
這種防御布局的優點是考慮到了全局,只使用了兩個保險絲來保護電池組的整體安全,而且成本非常低,也便于維護和更換管理。然而,缺點是不能考慮許多單個電池的不一致性。在長期的駕駛過程中,一些單體電池會被損壞報廢,電池組的容量會降低,車輛的續航能力會降低,這也是一個明顯的缺點。然而,與整個電池系統缺乏重要的“過電流保護”環節相比,盡快修建防洪大壩顯然更為重要。
如果將Waterma電池的微觀保護技術與特斯拉電池組的宏觀防御技術相結合,將形成更嚴格的安全保護系統,這將改善目前的電池盒結構,并增加增加大容量保險絲的材料成本。然而,在添加了一個重要的過電流之后……
保護環節,實現雙重安全保護,其抗過電流故障的能力將大大增強,有利于恢復用戶信心,扭轉企業品牌形象。
作者何克平,Xi的西聯引信研究所總工程師。
第一電氣網絡將繼續追蹤深圳“4·26”電動公交車火災。同時,我們也想知道您對此次事件的分析和看法。請在下面的評論部分寫下你的意見,或者發一篇文章到content@d1ev.com.
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獨家報道|深圳4.26電動客車火災調查結果公布:超充引發火災。
從深圳426型電動客車火災談系統安全方法
五洲龍電動客車起火。你對Waterma電池了解多少?
廈門混合動力客車火災分析;
動力電池是否存在安全風險?
你對電池安全及其監控技術了解多少?
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根據相關信息,涉事的Waterma電池系統使用大量單列鋰電池并聯,每個電池要么用保險絲連接,要么用PCBA總線保護。如下圖所示,當單個電池短路時,電池的過電流保護只能通過串聯保險絲或PCBA板導線的熔化來實現。這種單點保險絲沒有精確的保險絲控制,對每個電池模塊都沒有有效的綜合保護。特別是當整個電池系統出現過電流故障時,顯然缺乏有效的系統過電流斷開和隔離保障措施。同時,其產生的內部高溫熱量無法在短時間內冷卻和消除。
以14組額定容量為300Ah的電池模塊為例:每個模塊中并聯的60個電池單元在容量、內阻、接觸電阻、自放電性能和耐用壽命等方面存在固有的質量差異,由于配置的熔斷器和非循環冷卻散熱措施導致的溫度梯度不能將60個并聯單元作為一個完美的模塊來處理。只有通過外部BMS(電池管理系統)的主動平衡,840個模塊才能在14個模塊中實現。然而,當模塊中的一些單體由于質量不一致而提前“過放電、過充電”時,模塊將長期處于不良運行和失控狀態,使BMS無法發揮預警和保護作用。
參考特斯拉的電池模塊組,共有16組x 444單電池并聯,分別安裝在鑄鋁成型盒中的兩個獨立的封閉電池組中,但預留了一定的空間安裝兩個大容量直流超快保險絲,作為電池組過電流故障的斷開和隔離保護裝置。這種超快保險絲采用高純度硅砂和銀保險絲填充,具有很強的限流和滅弧效果。它可以在10ms內快速安全地切斷整個電池組中200-400V及以上的意外高壓浪涌短路電流,并且熔斷過程中產生的所有熱能都封裝在自己的管中,對電池組中的模塊沒有不利影響。
特斯拉電池組主保險絲
特斯拉的設計思路是對整個電池系統采取宏觀防御策略。單個電池的局部故障甚至故障不作為控制重點。系統中的熱梯度由自循環冷卻管冷卻。當系統出現“過充電”和“過放電”異常時,通過毫秒級熔斷器切斷高壓浪涌電流,確保整個電池組與車輛其他電氣系統完全隔離,避免電池爆炸、火災等嚴重損壞事故。
這種防御布局的優點是考慮到了全局,只使用了兩個保險絲來保護電池組的整體安全,而且成本非常低,也便于維護和更換管理。然而,缺點是不能考慮許多單個電池的不一致性。在長期的駕駛過程中,一些單體電池會被損壞報廢,電池組的容量會降低,車輛的續航能力會降低,這也是一個明顯的缺點。然而,與整個電池系統缺乏重要的“過電流保護”環節相比,盡快修建防洪大壩顯然更為重要。
如果Waterma電池的微觀防護技術與特斯拉電池的宏觀防護技術相結合……
,它將形成一個更嚴格的安全保護系統,這將改善目前的電池盒結構,并增加增加大容量保險絲的材料成本。但在增加了重要的過電流保護環節,實現雙重安全保護后,其抗過電流故障的能力將大大增強,有利于恢復用戶信心,扭轉企業品牌形象。
作者何克平,Xi的西聯引信研究所總工程師。
第一電氣網絡將繼續追蹤深圳“4·26”電動公交車火災。同時,我們也想知道您對此次事件的分析和看法。請在下面的評論部分寫下你的意見,或者發一篇文章到content@d1ev.com.
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