电动公共汽车老起火 这些电池到底怎么了？

 
 2015年1月30日9时40分，深圳一辆车牌号为粤BU0005的205路公共汽车行驶到”罗湖公安分局”公交站后因电池短路起火自燃。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。
 
面对时而发生的汽车自燃事件，我们到底对新能源车的电池有多少了解呢？下面，我们将来探讨这个问题。
 
先从电池的结构方面着手。在官网上，沃特玛标配的电池系统如下图所示：
 
 
 
五洲龙的车型，以6113为例，在工信部的的规格如下：
 
 
 
粗略看来，标准的电池系统是以300Ah考虑的。再来整理一下单体的资讯：
 
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≥5hours0.2C5A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CV3.65V0.05C截止
 
5.操作温度充电0℃～45℃放电-20℃～60℃贮存-20℃～45℃
 
由此，电池组的架构就变成了14个单元组件组，每个组件里面做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资料，电池箱的基本结构类似，因此仅作参考。
 
 
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，需根据实物来考虑。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。
3)单体比较密集，热失控传递隔离缺失；
 
4)组件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。其中主要是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，要只靠外部的主动均衡的话，对组件的影响非常有限。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 cycle life should be indicated，and should be updated by the operation.)”；
 
 
5)机械固定。这些电池如何能有效抗冲击、振动而好好待在原地？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；
 
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。根据披露的资讯来看，沃特玛优选用PCBA来做母线牌，如果出现短路情况，希望烧PCB线来实现保护，从而产生大量的热量，这些热量应该跑去哪里呢？
 
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，而我们想要实现的保护功能是针对整个组件级别的，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。可见，小单体并联并不是一种长期的解决方案。
 
文章和图片来源：第一电动网