【第一電動(dòng)網(wǎng)】(特約作者 何可平)近一時(shí)期，在深圳和廈門的五洲龍電動(dòng)大巴和廈門金旅混動(dòng)大巴上，相繼發(fā)生起火事故，不僅造成經(jīng)濟(jì)損失，也給電動(dòng)汽車的安全可信度罩上了一層濃厚的疑云。（參見：獨(dú)家報(bào)道 | 深圳4.26電動(dòng)大巴起火調(diào)查結(jié)果公布：過充引發(fā)火災(zāi)）

通過有關(guān)資料了解到，涉及的沃特瑪電池系統(tǒng)采用了眾多的單柱體鋰電池并聯(lián)組合，每個(gè)單體或是連接一段保險(xiǎn)熔絲、或是采用PCBA做匯流板保護(hù)，如果出現(xiàn)下圖所示個(gè)別單體電池的短路情況時(shí)，只能通過串接的保險(xiǎn)絲或通過PCBA板線的熔燒來實(shí)現(xiàn)單體過流保護(hù)。這種單點(diǎn)式保險(xiǎn)絲不具備精確的熔斷控制，而且對每組電池模塊毫無有效的全面保護(hù)作用，特別是當(dāng)整個(gè)電池系統(tǒng)出現(xiàn)大過流故障時(shí)，明顯缺失一個(gè)有效的系統(tǒng)過流分?jǐn)嗯c隔離保障措施，同時(shí)，由此產(chǎn)生的內(nèi)部高溫?zé)崃恳矡o法在短時(shí)間內(nèi)得到降溫和消除。

以額定容量300Ah共14組的電池模塊為例：每個(gè)模塊內(nèi)部并聯(lián)60個(gè)電池單體的容量、內(nèi)電阻、接觸電阻、自放電性能及耐用壽命等固有的品質(zhì)差異問題，加上配置的熔絲以及無循環(huán)式降溫散熱措施引起的溫度梯度，無法把60個(gè)并聯(lián)單體當(dāng)成一個(gè)完美的模塊整體來看待，僅靠外部BMS(電池管理系統(tǒng))的主動(dòng)均衡作用，要實(shí)現(xiàn)對14個(gè)模塊共計(jì)840個(gè)單體電池的精準(zhǔn)控制難度極大，對電池模塊組的影響作用也非常有限。但是當(dāng)模塊內(nèi)部的若干單體因品質(zhì)不一致造成的提前“過放和過充”現(xiàn)象出現(xiàn)，會(huì)使模塊長期處于不良運(yùn)行和失控狀態(tài)，使得BMS無法起到預(yù)警和保護(hù)作用。

參照特斯拉的電池模塊組，總體共有16組x 444個(gè)單體電池并聯(lián)組成，分別安裝在鑄鋁成型箱體內(nèi)兩個(gè)獨(dú)立的封閉式電池包，但留出一定空間安裝了兩個(gè)大容量直流超快速熔斷器，作為電池包過流故障的分?jǐn)嗯c隔離保護(hù)裝置。這種超快速熔斷器內(nèi)部采用銀熔片并填裝高純硅砂，具有強(qiáng)勢的限流滅弧作用，對整個(gè)電池包意外發(fā)生的200-400V及以上的高壓浪涌短路電流，可在10ms內(nèi)迅速安全切斷，熔斷過程產(chǎn)生的熱能量全部封閉在自身管體之內(nèi)，對電池包內(nèi)的模塊毫無不良影響。

特斯拉電池包的總保險(xiǎn)絲

特斯拉的設(shè)計(jì)思路是針對整個(gè)電池系統(tǒng)采用宏觀防御戰(zhàn)術(shù)，單體電池的局部故障甚至失效均不作為控制重點(diǎn)，系統(tǒng)內(nèi)部的熱量梯度由自循環(huán)冷卻管進(jìn)行散熱降溫，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)“過充”和“過放”異常時(shí)，由毫秒級開斷的熔斷器截?cái)喔邏豪擞侩娏?，確保整個(gè)電池組與車輛其他電氣系統(tǒng)完全隔離，避免電池炸裂、起火等嚴(yán)重毀損事故發(fā)生。

這樣的防御布局的好處是顧全了大局，只用兩個(gè)熔斷器保護(hù)電池包的整體安全，成本很低也便于維修和更換管理。但不足之處是眾多單體電池的不一致性問題卻無從顧及，在長時(shí)間的行駛過程中，會(huì)有若干單體電池?fù)p壞報(bào)廢，電池組的容量會(huì)有所下降，車輛續(xù)航能力隨之減低，這也是一個(gè)明顯的弊端。但與整個(gè)電池系統(tǒng)缺失重要的“過流保護(hù)”環(huán)節(jié)相比，盡快筑起一道防洪大壩顯然更為重要。

如果沃特瑪電池的微觀保護(hù)技術(shù)加上特斯拉電池包的宏觀防御技術(shù)，將會(huì)構(gòu)成一個(gè)更為嚴(yán)密的安全保護(hù)體系，這雖然要對現(xiàn)行的電池箱構(gòu)造作一番改進(jìn)，也增加了添置大容量熔斷器的材料成本，但增補(bǔ)一個(gè)重要的過流保護(hù)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了雙重安全防護(hù)之后，其抗御過流故障的能力將會(huì)有大幅度的增強(qiáng)，很有利于恢復(fù)用戶的信心和扭轉(zhuǎn)企業(yè)品牌的形象。

作者何可平為西安西聯(lián)熔斷器研究所總工程師

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