从深圳4•26电动大巴起火看系统安全方法

朱玉龙

【第一电动网】(特约作者 朱玉龙)电动大巴的系统安全考虑,是非常重要的。我个人以为,相比乘用车而言,商用车、大巴其实有更高的安全要求,事实往往是倒挂的。这里写这篇文章,分三部分,第一是通过第一电动网邱主编的文章(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)提炼一下事故发生的关键特性;第二是将三方的系统设计摆在台面上来复盘,第三是宣传一下系统安全的理念。

第一部分: 事故关键要素

事故结论:动力电池过充=>电解液泄漏及电池短路=>火灾

事件牵涉方:

1.充电运营单位是普天新能源(深圳)有限责任公司:运营管理直流充电机和充电管控系统

2.车辆制造单位是深圳市五洲龙汽车有限公司:提供整车集成和整车控制和整车监控系统

3.电池系统制造单位是深圳市沃特玛电池有限公司:提供电池包,BMS

事故过程:

1.14时13分,入场充电SOC62%

2.15时42分,动力电池SOC已满

3.17时,充电机检测到的电压超过充电机自身保护电压650V,充电机才强制中断充电过程

关键要素提取:

1.电池管理系统主控模块在充电过充中失效

2.车联系统仍然上传失效前数据

3.充电机没有根据限值切断,特别是没有根据总电压600V限值切断

4.充电运营系统的数据收集没有处理

5.车联系统的数据平台没有处理

调查组总结:

1.电池管理系统控制策略存在缺陷

2.充电系统功能不完善

3.监控数据不被重视

4.车--充电机--后台监控等缺乏系统的安全保护设计

调查组提议的改进措施:

1.电池企业:改进BMS设计

2.充电企业:充电设施增设限制过充的措施

3.整车企业

a.布置改进:对结构、内饰材料、高低压电缆进行改进设计

b.布置改进:控制电池箱相对集中的车辆尾部电池舱的环境温度

第二部分:相关的系统设计要素

大巴的结构布置示意图,可以如图1所示。


从深圳4•26电动大巴起火看电动大巴的系统安全

图1 五洲龙大巴结构示意图

根据参考文献1,沃特玛基于客车的系统是BMS整套电池管理系统,包括主机模块、采集模块、显示屏模块、绝缘检测模块、CAN盒等

电池管理主机模块(BMS):

BMS主模块可接收BMU(电池单体信息采集模块)部件上传的电池组信息,

计算电池容量,健康状态等,能随时给出电池组整个系统的剩余容量。

CAN通信:在显示屏模块指定位置显示,通过整车CAN通讯口上传到汽车整车控制器和仪表总线。

控制电池放电功率:电池功率基于SOC,电压和温度等条件下,可允许的10s 放电功率

可配置的最大容量为1000AH,精度5%。

BMU:

采集单体电池的电压、电流还有温度等

单体电压采样范围 0~5V,采样精度达到±(0.3%RD+0.2%FS)

温度采样范围-40℃ ~ 120℃

采样精度±1℃

电池管理系统显示屏

显示系统运行信息、参数配置和采集信号显示等。

绝缘检测模块:

对电池系统地绝缘状态进行检测,采用低频信号注入法,能够自动适应系统漏电容和绝缘电阻的大小。

充电管理CAN盒:

CAN盒承担的是充电桩和BMS系统之间的信息沟通工作

当车辆开始充电,充电枪插入车辆充电座时,经过一系列的沟通之后,进入正常的充电状态,

CAN总线通信速率:250kBIT/s

根据这些描述,我们把真个系统重构出来大概是这么一个系统,车辆有三路基本的CAN,如图2所示

CAN1:BMS与整车控制器的通信CAN

CAN2:BMS收集CAN线,同时将需要与充电机交互的CAN信息发送出去

CAN3:直流充电与整车通信的盒子,这个盒子就把单体信息,充电需要的信息整合出去

这里是推测的部分:

1.BMS是直接控制配电盒的,只有BMS才能切断继电器

从深圳4•26电动大巴起火看电动大巴的系统安全

图2 大巴系统架构

作者:朱玉龙

来源:第一电动网

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