最近，有空仔細(xì)整理了一些五洲龍和沃特瑪?shù)馁Y料。第一次聽(tīng)說(shuō)深圳市沃特瑪電池有限公司——深圳沃特瑪動(dòng)力電池技術(shù)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目，在2012年度新能源汽車產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新工程擬支持項(xiàng)目名單里。【回顧電動(dòng)大巴淬火事件】

安全事故

2015年1月30日9時(shí)40分，一輛車牌號(hào)為粵BU0005的205路公交車行駛到”羅湖公安分局”公交站后因電池短路起火自燃。

圖1 自燃事件報(bào)道

2015年4月26日晚間，深圳市一部新能源汽車，在充電站充電一個(gè)半小時(shí)，車輛在停駛狀態(tài)下出現(xiàn)燃燒事故。

圖2 充電站燃燒報(bào)道

先從電池的結(jié)構(gòu)方面作探討，官網(wǎng)上，沃特瑪標(biāo)配的電池系統(tǒng)如下圖所示：

圖3 沃特瑪官網(wǎng)的電池

五洲龍的車型，以6113為例，在工信部的的規(guī)格如下：

圖4 五洲龍實(shí)際使用電池

可以粗略的來(lái)看，標(biāo)準(zhǔn)的電池系統(tǒng)是以300Ah考量的。再來(lái)整理一下單體的信息：

1.型號(hào) IFR 32650 單體外殼材質(zhì) 鍍鎳鋼 標(biāo)稱容量(0.2C5A) 5Ah 最小容量(1C5A) 4.75Ah

2.額定電壓 3.2V (即工作電壓) 最大充電電壓 3.65V 放電截至電壓 2.5V

3.標(biāo)準(zhǔn)充放電 0.2C 5A 充電時(shí)間 ≥5 hours 0.2C 5A 最大持續(xù)充電電流 5 A 1C 5A 最大持續(xù)放電電流 2.5C 5A 瞬間放電電流 30 A 6C 5A 最大瞬間放電時(shí)間 10sec.

4.充電方法 標(biāo)準(zhǔn) CC 0.2C 3.65V截止 CV 3.65V 0.05C截止 快速 CC 1C 3.65V截止 CV 3.65V 0.05C截止

5.操作溫度 充電 0℃～45℃ 放電 -20℃～60℃ 貯存 -20℃～45℃

電池組的架構(gòu)就變成了14個(gè)單元模組組，每個(gè)模組里面做60P12S，基本的實(shí)物圖形如下所示。注：此圖形引用自沃特瑪?shù)囊?guī)格書中，不是標(biāo)準(zhǔn)的大巴電池包數(shù)據(jù)，電池箱的基本結(jié)構(gòu)類似，因此僅作參考。

圖5 沃特瑪電池圖

這里的設(shè)計(jì)主要有幾個(gè)缺點(diǎn)：

1)沒(méi)有熱設(shè)計(jì)的考慮，完全靠被動(dòng)冷卻，圓柱的發(fā)熱情況本來(lái)就比較差

2)絕緣設(shè)計(jì)比較差，在沃特瑪?shù)膮⒖疾牧侠锩?，提及了幾種，實(shí)際的情況可能是以下三種之一，需根據(jù)實(shí)物來(lái)考量。而且目前的做法，不太適宜用在車用環(huán)境下，設(shè)計(jì)思路是完全不同的。

PVC膜 優(yōu)點(diǎn)：美觀、防潮，價(jià)廉，利于自動(dòng)化作業(yè)。缺點(diǎn)：不防火。

紙?zhí)?優(yōu)點(diǎn)：防火、操作簡(jiǎn)單，黏結(jié)性好。缺點(diǎn)：易臟，易受潮，材質(zhì)疏松易穿刺，價(jià)格高，不利于自動(dòng)化作業(yè)。

絕緣膠套：解決PVC膜熱縮破膜短路問(wèn)題。

圖6 絕緣方法

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3)單體比較密集，熱失控傳遞隔離缺失，前面有幾篇博文重點(diǎn)提及了這個(gè)，如何防止失控是重中之重，這里完全沒(méi)有考量

4)模組設(shè)計(jì)中的保護(hù) 此類設(shè)計(jì)，成本很大的一塊是母線互聯(lián)和熔絲的設(shè)計(jì)。為啥呢，主要是60個(gè)單體的差異性(容量、內(nèi)阻、自放電)加上配置的熔絲以及無(wú)散熱引起的溫度梯度，造成的單體差異性很大，60個(gè)單體形成了自平衡，你靠外部的主動(dòng)均衡什么的，對(duì)模塊的影響非常非常有限。如果BMS做的好些，就需要在SOC之外做大量的計(jì)算，判斷60個(gè)并聯(lián)單體的工作情況。但實(shí)際的情況這個(gè)BMS只做了循環(huán)次數(shù)的計(jì)量“Cycle life(SOH) (The cycle life should be indicated , and should be updated by the operation.)”

5)機(jī)械固定，我是看不太明白，這些電池如何有效的抗沖擊、振動(dòng)而好好的待在原地的，靠這樣的工藝同時(shí)解決電氣連接和機(jī)械固定兩個(gè)重要安全功能，似乎不太現(xiàn)實(shí)。

圖7 模組電氣連接和機(jī)械固定

6)熔絲設(shè)計(jì) 這么多單體并聯(lián)，對(duì)于單體而言，就需要熔絲做設(shè)計(jì)。根據(jù)披露的信息來(lái)看，沃特瑪優(yōu)選用PCBA來(lái)做母線牌，如果如下圖出現(xiàn)短路情況，希望燒PCB線來(lái)實(shí)現(xiàn)保護(hù)，如果這種情況發(fā)生，產(chǎn)生大量的熱量，去哪里呢？

單串銅板(鋼板)結(jié)構(gòu) 維護(hù)最方便

多位一體銅板(鋼板)結(jié)構(gòu) 過(guò)流最強(qiáng)勁

多位一體銅板(鋼板)+PCBA板結(jié)構(gòu)  過(guò)流、安全兩不誤

單層多串PCBA板結(jié)構(gòu) 安全最好，結(jié)構(gòu)最穩(wěn)固

圖8 熔絲和電流設(shè)計(jì)

7)BMS的設(shè)計(jì)其他問(wèn)題，最主要的還是不能把60個(gè)并聯(lián)單體當(dāng)作一個(gè)單體來(lái)看的，按照下圖的設(shè)計(jì)構(gòu)想，你想要實(shí)現(xiàn)的保護(hù)功能是針對(duì)整個(gè)模組級(jí)別的，但是內(nèi)部的單體早就由于一致性的問(wèn)題提前造就了過(guò)放和過(guò)充。

圖9 電池系統(tǒng)框圖

小結(jié)：我一直認(rèn)為，小單體并聯(lián)并不是一種長(zhǎng)期的解決方案。只是對(duì)于商用車，特別是純電動(dòng)大巴，仔細(xì)查看以后，大家的想法都是差不多的。寫此文拋磚引玉，怪不得國(guó)外各家做HEV大巴的多一些。以下為沃特瑪相關(guān)的網(wǎng)上的信息，各位看官可以自己看看。

參考文件

1. 深圳市純電動(dòng)公交新車型新模式示范運(yùn)行 項(xiàng)目評(píng)估報(bào)告

2. 全國(guó)鋰離子電池產(chǎn)業(yè)調(diào)查表

3. 沃特瑪A級(jí)轎車動(dòng)力電池系統(tǒng)設(shè)計(jì)

4. 沃特瑪A級(jí)純電動(dòng)轎車開(kāi)發(fā)方案

5. 沃特瑪動(dòng)力總成研究所介紹

6. 沃特瑪 鋰電池與公司介紹

7. 32650-5Ah圓柱型動(dòng)力電池安全性分析 20141008

8. 沃特瑪 資金申請(qǐng)報(bào)告

9.2012 06 鋰電PACK基礎(chǔ)培訓(xùn)資料

10.128V-75 Ah EV battery pack solutions

11.沃特瑪新一代動(dòng)力電池的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目 環(huán)境影響報(bào)告書

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