4?26电动大巴起火:向特斯拉学习过流熔断保护

导语

特斯拉电池系统采用宏观防御战术,当出现“过充”和“过放”时,由毫秒级开断的熔断器截断电流,避免电池炸裂、起火等严重事故。

(特约作者 何可平)近一时期,在深圳和厦门的五洲龙电动大巴和厦门金旅混动大巴上,相继发生起火事故,不仅造成经济损失,也给电动汽车的安全可信度罩上了一层浓厚的疑云。(参见:独家报道 | 深圳4.26电动大巴起火调查结果公布:过充引发火灾)

通过有关资料了解到,涉及的沃特玛电池系统采用了众多的单柱体锂电池并联组合,每个单体或是连接一段保险熔丝、或是采用PCBA做汇流板保护,如果出现下图所示个别单体电池的短路情况时,只能通过串接的保险丝或通过PCBA板线的熔烧来实现单体过流保护。这种单点式保险丝不具备精确的熔断控制,而且对每组电池模块毫无有效的全面保护作用,特别是当整个电池系统出现大过流故障时,明显缺失一个有效的系统过流分断与隔离保障措施,同时,由此产生的内部高温热量也无法在短时间内得到降温和消除。

动力电池

以额定容量300Ah共14组的电池模块为例:每个模块内部并联60个电池单体的容量、内电阻、接触电阻、自放电性能及耐用寿命等固有的品质差异问题,加上配置的熔丝以及无循环式降温散热措施引起的温度梯度,无法把60个并联单体当成一个完美的模块整体来看待,仅靠外部BMS(电池管理系统)的主动均衡作用,要实现对14个模块共计840个单体电池的精准控制难度极大,对电池模块组的影响作用也非常有限。但是当模块内部的若干单体因品质不一致造成的提前“过放和过充”现象出现,会使模块长期处于不良运行和失控状态,使得BMS无法起到预警和保护作用。

参照特斯拉的电池模块组,总体共有16组x 444个单体电池并联组成,分别安装在铸铝成型箱体内两个独立的封闭式电池包,但留出一定空间安装了两个大容量直流超快速熔断器,作为电池包过流故障的分断与隔离保护装置。这种超快速熔断器内部采用银熔片并填装高纯硅砂,具有强势的限流灭弧作用,对整个电池包意外发生的200-400V及以上的高压浪涌短路电流,可在10ms内迅速安全切断,熔断过程产生的热能量全部封闭在自身管体之内,对电池包内的模块毫无不良影响。

特斯拉电池包

特斯拉电池包的总保险丝

特斯拉的设计思路是针对整个电池系统采用宏观防御战术,单体电池的局部故障甚至失效均不作为控制重点,系统内部的热量梯度由自循环冷却管进行散热降温,当系统出现“过充”和“过放”异常时,由毫秒级开断的熔断器截断高压浪涌电流,确保整个电池组与车辆其他电气系统完全隔离,避免电池炸裂、起火等严重毁损事故发生。

这样的防御布局的好处是顾全了大局,只用两个熔断器保护电池包的整体安全,成本很低也便于维修和更换管理。但不足之处是众多单体电池的不一致性问题却无从顾及,在长时间的行驶过程中,会有若干单体电池损坏报废,电池组的容量会有所下降,车辆续航能力随之减低,这也是一个明显的弊端。但与整个电池系统缺失重要的“过流保护”环节相比,尽快筑起一道防洪大坝显然更为重要。

如果沃特玛电池的微观保护技术加上特斯拉电池包的宏观防御技术,将会构成一个更为严密的安全保护体系,这虽然要对现行的电池箱构造作一番改进,也增加了添置大容量熔断器的材料成本,但增补一个重要的过流保护环节,实现了双重安全防护之后,其抗御过流故障的能力将会有大幅度的增强,很有利于恢复用户的信心和扭转企业品牌的形象。

作者何可平为西安西联熔断器研究所总工程师

第一电动网将继续追踪深圳“4·26”电动大巴起火事件,同时我们也想知道您对此次事件的分析和见解,请在下面的评论区写出您的看法,或撰文发送至[email protected]/* */。

相关报道:

独家报道 | 深圳4.26电动大巴起火调查结果公布:过充引发火灾

从深圳4?26电动大巴起火看系统安全方法

五洲龙电动公交起火,有关沃特玛电池知多少?

厦门混动公交起火 分析动力电池是否存在安全风险

揭秘电动汽车电池起火原因 电池安全性及其监测技术知多少

应对新能源公交起火:电池包主动安全设计必不可少

相关阅读

特斯拉CEO马斯克否认Model 3预购订单被夸大

埃隆·马斯克在Twitter上发布消息,正式否认了Model 3车型的预购订单数量被人为夸大的传闻。

性能更强 特斯拉将为MODEL 3提供极速套件

日前,埃隆·马斯克在推特上表示特斯拉会为MODEL 3车型提供极速套件,新车将拥有更强的性能。

比亚迪北美总经理李珂:去年销量超过特斯拉

比亚迪北美总经理李珂日前在演讲时表示,比亚迪在去年成为全球新能源车销量第一,超过特斯拉。

三百台特斯拉专用电动汽车 进驻贵阳

此次贵阳市场上配备的车型是特斯拉P85D高配。该车型属于中大型汽车,发动机为纯电动,马力为772马力,驱动方...

特斯拉未来将推出比Model 3更“普及”的电动车

特斯拉CEO马斯克近日透露,特斯拉未来将推出一款比Model 3还便宜的电动汽车,以帮助电动汽车普及。

特斯拉适应充电新国标 兼容第三方公共充电桩

“特斯拉充电伙伴计划”正式推出。未来,符合新国标公共充电桩的将可实现与特斯拉车型的互联互通,特斯拉也可...

玩转智能互联的第一纯电动车企是谁?

随着“互联网+”的大热,车联网再次成为业界关注的焦点。对新技术、新概念具有高度敏感性的新能源...

特斯拉Model X中国首发亮相

2016年4月23日,特斯拉Model X在中国市场的首次亮相,这也是这款新车的亚洲首秀。

最强电动车企是怎么炼成的?

 今年一季度,北汽新能源继续坐稳纯电动汽车销量第一的宝座。对于看惯了北汽新能源领跑的外界来说,早...

特斯拉新Model S中国首发 外观配置升级

特斯拉中国第十七家体验店-北京金港体验中心开幕,在此次开幕仪式上,全新Model S中国首发亮相,新车在外观内...

评论