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五洲龙电动公交起火 有关沃特玛电池知多少?

 
 
 
发布日期:2015-05-04    来源:第一电动网    作者:综合报道    扫描到手机

最近,有空仔细整理了一些五洲龙和沃特玛的资料。第一次听说这家公司是在,2012年度新能源汽车产业技术创新工程拟支持项目名单里面,深圳市沃特玛电池有限公司、深圳沃特玛动力电池技术开发项目。

安全事故

2015年1月30日9时40分,一辆车牌号为粤BU0005的205路公交车行驶到”罗湖公安分局”公交站后因电池短路起火自燃。

五洲龙电动公交起火 有关沃特玛电池知多少?

图1自燃事件报道

2015年4月26日晚间,深圳市一部新能源汽车,在充电站充电一个半小时,车辆在停驶状态下出现燃烧事故。

五洲龙电动公交起火 有关沃特玛电池知多少?

图2充电站燃烧报道

这里分几部分来探讨:

1)电池的结构

官网上,沃特玛标配的电池系统如下图所示:

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图3沃特玛官网的电池

五洲龙的车型,以6113为例,在工信部的的规格如下:

五洲龙电动公交起火 有关沃特玛电池知多少?

图4五洲龙实际使用电池

可以粗略的来看,标准的电池系统是以300Ah考量的。再来整理一下单体的信息:

1.型号IFR32650单体外壳材质镀镍钢

标称容量(0.2C5A)5Ah最小容量(1C5A)4.75Ah

2.额定电压3.2V(即工作电压)最大充电电压3.65V放电截至电压2.5V

3.标准充放电0.2C5A充电时间≥5hours0.2C

5A最大持续充电电流5A1C5A最大持续放电电流2.5C5A瞬间放电电流30A6C5A最大瞬间放电时间10sec.

4.充电方法标准

CC0.2C3.65V截止

CV3.65V0.05C截止快速CC1C3.65V截止CV

3.65V0.05C截止

5.操作温度充电0℃~45℃放电-20℃~60℃贮存-20℃~45℃

电池组的架构就变成了14个单元模组组,每个模组里面做60P12S,基本的实物图形如下所示。注:此图形引用自沃特玛的规格书中,不是标准的大巴电池包数据,电池箱的基本结构类似,因此仅作参考。

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图5沃特玛电池图

这里的设计主要有几个缺点:

1)没有热设计的考虑,完全靠被动冷却,圆柱的发热情况本来就比较差

2)绝缘设计比较差,在沃特玛的参考材料里面,提及了几种,实际的情况可能是以下三种之一,需根据实物来考量。而且目前的做法,不太适宜用在车用环境下,设计思路是完全不同的。

PVC膜优点:美观、防潮,价廉,利于自动化作业。缺点:不防火。

纸套优点:防火、操作简单,黏结性好。缺点:易脏,易受潮,材质疏松易穿刺,价格高,不利于自动化作业。

绝缘胶套:解决PVC膜热缩破膜短路问题。

五洲龙电动公交起火 有关沃特玛电池知多少?

图6绝缘方法

3)单体比较密集,热失控传递隔离缺失,前面有几篇博文重点提及了这个,如何防止失控是重中之重,这里完全没有考量

4)模组设计中的保护此类设计,成本很大的一块是母线互联和熔丝的设计。为啥呢,主要是60个单体的差异性(容量、内阻、自放电)加上配置的熔丝以及无散热引起的温度梯度,造成的单体差异性很大,60个单体形成了自平衡,你靠外部的主动均衡什么的,对模块的影响非常非常有限。如果BMS做的好些,就需要在SOC之外做大量的计算,判断60个并联单体的工作情况。但实际的情况这个BMS只做了循环次数的计量“Cyclelife(SOH)(The

cyclelifeshouldbeindicated,andshouldbeupdatedbytheoperation.)”

5)机械固定,我是看不太明白,这些电池如何有效的抗冲击、振动而好好的待在原地的,靠这样的工艺同时解决电气连接和机械固定两个重要安全功能,似乎不太现实。


五洲龙电动公交起火 有关沃特玛电池知多少?

图7模组电气连接和机械固定

6)熔丝设计这么多单体并联,对于单体而言,就需要熔丝做设计。根据披露的信息来看,沃特玛优选用PCBA来做母线牌,如果如下图出现短路情况,希望烧PCB线来实现保护,如果这种情况发生,产生大量的热量,去哪里呢?

单串铜板(钢板)结构维护最方便

多位一体铜板(钢板)结构过流最强劲

多位一体铜板(钢板)+PCBA板结构 过流、安全两不误

单层多串PCBA板结构安全最好,结构最稳固

五洲龙电动公交起火 有关沃特玛电池知多少?

图8熔丝和电流设计

7)BMS的设计其他问题,最主要的还是不能把60个并联单体当作一个单体来看的,按照下图的设计构想,你想要实现的保护功能是针对整个模组级别的,但是内部的单体早就由于一致性的问题提前造就了过放和过充。

五洲龙电动公交起火 有关沃特玛电池知多少?

图9电池系统框图

小结:我一直认为,小单体并联并不是一种长期的解决方案。只是对于商用车,特别是纯电动大巴,仔细查看以后,大家的想法都是差不多的。写此文抛砖引玉,怪不得国外各家做HEV大巴的多一些。以下为沃特玛相关的网上的信息,各位看官可以自己看看。

参考文件

1.深圳市纯电动公交新车型新模式示范运行项目评估报告

2.全国锂离子电池产业调查表

3.沃特玛A级轿车动力电池系统设计

4.沃特玛A级纯电动轿车开发方案

5.沃特玛动力总成研究所介绍

6.沃特玛锂电池与公司介绍

7.32650-5Ah圆柱型动力电池安全性分析20141008

8.沃特玛资金申请报告

9.

201206锂电PACK基础培训资料

10.

128V-75AhEVbatterypacksolutions

沃特玛新一代动力电池的研发和产业化项目环境影响报告书

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