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随着对熔断器有机管壳热熔自燃现象的深入研究,发现有机复合材料高温软化变形温度均低于200℃,在电池箱或高压箱封闭高温状态下长期工作,尤其当熔断器被安装在通风散热极差的狭窄角落里时,其材质会发生明显的衰退性热老化,机械强度与绝缘强度均呈梯度下降。而锂电池充电时的过充失控现象,尤以电动大巴在500V以上高压充电时较为常见,过充导致电池泄漏或电容击穿产生的短路浪涌,会逆向冲击继电器和熔断器,使箱体内异常高温迅速攀升,加剧了有机管体的软化变质,当环境温度超过有机材质的热熔点时,管壳就会迅速全面碳化,原先的绝缘层变成了导电层,高压浪涌沿管壁形成外部电弧通道,猛烈灼烤有机胶体使之热熔自燃,高压箱体内的电气线缆同步引燃,直至引发整车的起火燃烧。事故过程据目击者描述仅需几秒时间,但其破坏能量却相当惊人。
左图:管体碳化;中图:胶体燃烧;右图:管壳烧毁
以上事故的起因推论,终于通过2015年8月9日第一电动网公布的深圳4.26电动大巴自燃调查报告得以证实:国内电动汽车整车及动力电池、电气、充电等领域的14名专家,受深圳市计量质量检测研究院委托组成专家组,经过现场调查与勘验,以及事故验证测试,得出了动力电池过充导致电池泄漏及短路乃至火灾的调查结论”,这一调查结论揭示了早前发生熔断器管体热熔燃烧的深层原因,有着重要的启迪作用。
目前各种类型的电动大巴,凡因电池、电容过充短路造成的熔断器管壳热熔燃烧事故,现场情景基本如图4所示:超高温的浪涌电弧沿着管体表面快速扩散灼烧,不仅烧熔了铜质接线端子,还能烧穿高压箱体5mm的钢板,熔化铜铁的温度达到1200℃以上。在此超高温的环境里,仅能耐受200℃的有机复合材料管壳,瞬间化为灰烬,管体内部的熔片与填砂虽有所残留,但熔断器开断短路浪涌的保护功能早已丧失殆尽。我们据此认为,在电动大巴BMS和充电桩管理系统对锂电池过充、过放故障尚未达到100%有效控制的情况下,选用有机复合材料制作高压熔断器管体外壳,不是一个科学合理的安全优选方案。
事故发生前后有机复合材料管壳的变化
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