4•26电动大巴起火：向特斯拉学习过流熔断保护

【第一电动网】(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。

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

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