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1、沃特玛动力电池“S2C”模式的安全体系设计为构建人类最佳居住环境而奋斗Content s目录 2 1第一章 动力电池安全设计理念2第二章 沃特玛的 “S2C”模式3第三章 “S2C”模式诠释 3 01PART ONE第一章 动力电池安全设计理念沃特玛的 “S2C”模式“S2C”模式 诠释动力电池 安全设计理念1.11.1 影响电动汽车安全的几大原因分析：123整车安全设计 （绝缘、防水等级等）动/静态管理管理策略失效 （过充）沃特玛的 “S2C”模式“S2C”模式 诠释动力电池 安全设计理念1.11.1 影响电动汽车安全的几大原因分析长时间运行后，中后期整车保养专业性，不同产品寿命评估，等都是
2、潜在的危险；03整车是一个电和器的整体，所有电器件的有机运转，是一个复杂的过程，环环相扣， 每一个环节安全指标的设计将影响到整车的安全；02电池管理系统失控，电芯就是一温度源，其正常的运转需要BMS精准和科学的管控，一 旦BMS采集和控制出现差错，后果非常严重；01沃特玛的 “S2C”模式“S2C”模式 诠释动力电池 安全设计理念1.21.2 动力电池系统安全沃特玛的 “S2C”模式“S2C”模式 诠释动力电池 安全设计理念1.31.3 动力电池安全设计安全 设计电气安管三电安全安全控制整车安全 8 02PART TWO第二章 沃特玛的 “S2C”模式沃特玛的 “S2C”模式“S2C”模式 诠
3、释动力电池 安全设计理念2.12.1 沃特玛的 “S2C”模式从研发到用户全方位的系统模式出发，做好动力电池的安全设计“”沃特玛的 “S2C”模式“S2C”模式 诠释动力电池 安全设计理念2.22.2 动力电池“S2C”模式的安全体系动力电池 “S2C”模式 的安全体系电芯安全设计成组安全设计成组系统（BMS）安全设计动力总成匹配安全设计整车环境安全设计运营管理安全设计充维管理安全设计 11 03PART THREE第三章 “S2C”模式诠释沃特玛的 “S2C”模式“S2C”模式 诠释动力电池 安全设计理念热失控是导致电池发生不安全行为的根本原因，但是否发生与电池产热速率、产热量、 热传导速度
4、、环境温度与湿度密切相关，因此，电池安全是一个几率问题。温度范围反应类型反应热(J/g)备注110-150LiC6与电解液反应350SEI膜分解130-220LiPF6与溶剂反应250放热量较少180-500Li0.3NiO2分解反应600200释放氧气220-500Li0.45CoO2分解反应450230释放氧气150-300Li0.1Mn2O4分解反应450300释放氧气240-350LiC6与PVDF剧烈反应1500反应剧烈3.13.1 电芯安全设计-热失控沃特玛的 “S2C”模式“S2C”模式 诠释动力电池 安全设计理念3.13.1 电芯安全设计-热失控引发因素副反应热短路工艺因素隔膜
5、粉尘正负极错 位极片毛刺材料因素材料金属 杂质材料属性应用过程机械碰撞负极析锂低温充电大电流充电负极匹配过充大电流充 电极片均匀 性沃特玛的 “S2C”模式“S2C”模式 诠释动力电池 安全设计理念3.13.1 电芯安全设计高安全性正负极材料阻燃电解液耐高温隔膜材料结构制程设计材料结构制程设计气体导向装置电流阻断装置CID安全泄压装置Vent卷芯圆度调控合理极耳分布合理负极过量均匀涂覆系统高精度辊压、无毛刺分切高精度卷绕CCD及X-ray无损检测沃特玛的 “S2C”模式“S2C”模式 诠释动力电池 安全设计理念3.1.13.1.1 正极材料的选择正极材料发热量 (J/g)氧气释放LiFePO4
6、150 (4.2V)LiMn2O4230 (4.5V)LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2563.6 (4.2V)LiCoO2770 (4.2V)18650-ARC Test锂离子电池热失控时的总放热量为各材料热分解放热量的总和。钴、镍的氧结合力不强，容易与氧分离，而磷（P）的氧结合力极强，不易与氧分离，LiFePO4的发热量最小，热稳定性和安全性非常出色。沃特玛的 “S2C”模式“S2C”模式 诠释动力电池 安全设计理念3.1.23.1.2 高安全性负极体系Graphite-DSC Test负极形貌的合理设计，降低负极表面活性反应点，提升结构稳定性；先进表面处理技术及工艺，高温材料表面失去
7、电子导电性质，反应中止，保证负极安全性能。Graphite with different morophologiese- Li+RTe-Li+HT沃特玛的 “S2C”模式“S2C”模式 诠释动力电池 安全设计理念3.1.33.1.3 耐高温隔膜进口高机械强度基膜+自主研发均匀保护涂层PL(Protective Layer)技术，可加速热量传导，高温不变形，降低电芯内部短路风险。性能参数性能参数PEPE+PL120热收缩 %20.8拉伸强度 mPa150150针刺强度 N5.56.5孔隙率 %4150破膜温度 150250沃特玛的 “S2C”模式“S2C”模式 诠释动力电池 安全设计理念3.1.
8、43.1.4 高安全型电解液系统DOE实验优选高匹配度动力电池电解液体系，兼顾电化学性能及安全特性。1）电解液不燃烧，高温产气量低，SEI膜热稳定性高；2）电解液添加剂，智能控制极片各区域电压，防止电极局部过充。沃特玛的 “S2C”模式“S2C”模式 诠释动力电池 安全设计理念3.1.53.1.5 电芯安全结构设计沃特玛圆柱型磷酸铁锂动力电池装置通气管和安全阀，提升其安全保护功能，“双重保护” 有效解决了电芯在过充、短路、碰撞等极端条件下因产生高温而导致的安全问题电池发生化学反应的条件下， 内部产生的气体通过通气孔 和上下开口聚集于通气管中， 有利于电池内部气体分散， 保证电芯内部气压平衡，电
9、 芯永不爆炸通气管装置内压达到1.20.1Mpa时，正极极耳和盖帽断开，中止电池内部化学反应 ； 内 压 达 到1.80.1Mpa时，安全阀会打开，气体排出，避免爆炸风险安全阀装置沃特玛的 “S2C”模式“S2C”模式 诠释动力电池 安全设计理念3.1.63.1.6 生产制程控制进口涂覆系统，保证极片均匀性高精度辊压、分切系统，保证极片平整无毛刺全自动卷绕装配系统，保证生产效率及一致性CCD/X-ray自动在线检测系统，保证品质沃特玛的 “S2C”模式“S2C”模式 诠释动力电池 安全设计理念3.1.73.1.7 完善的质量管理体系CustomerFMEAPPAPMSAISO/TS16949S
10、PCAPQPQ-COSTDOE6 Sigma以客户为中心，全 面 把 握 分 析 通 过 建 立 QCC品质圈和PDCA循环 改善机制及完善的质量管 理体系，研发及生产有序 高效进行。沃特玛的 “S2C”模式“S2C”模式 诠释动力电池 安全设计理念3.23.2 成组安全设计（一）APCB及复合PCB板模组安全电池模组采用集流钢板+PCBA板+复合PCB板组成，纵向横向都有保护功能。 B引入橡胶托盘，防止电池漏液接触、腐蚀电池箱体从而引发短路、漏电等导致的不安全因素。采用橡胶 托盘设计，用于一次绝缘，主要体现在电池模组与箱体间的接触一次绝缘托盘C箱内高压接触器，实现低压24V控制高压，24V低
11、压控制继电器通断就可控制箱内高压通断，达到保护 作用箱内高压常开接触器分断D为保证产品更加安全可靠（防止短路及过流异常引发电池包故障），在电池箱内新增保险丝箱内高压保险设计沃特玛的 “S2C”模式“S2C”模式 诠释动力电池 安全设计理念3.23.2 成组安全设计（二）E低压采样安全设计模块间PCB板采集电压处新增采集保险丝，具备模块间短路保护能力F模组固定隔板及压条，有效防止模组在电池箱里面做相对运动而影响电池组电池模组固定G箱盖口整条边压死边+小折边设计，箱盖从上自下垂直锁附在箱体小折边上（箱体防水能力提高,防水等 级达到IP67）箱体IP67防护设计沃特玛的 “S2C”模式“S2C”模式
12、 诠释动力电池 安全设计理念3.33.3 成组系统（BMS）安全设计ABCD在原采集模块结构的基 础上增加主动均衡功能。 目前实现5mV的采集 精度、3A均衡电流、 500mA的风扇驱动能 力。主动均衡版模块采 用全新优化后的连接器 以及全部车规级元器件， 性能更加稳定可靠自主研发的绝缘模块性 能突出，绝缘检测的速 度大大降低，由之前最 短的12s减少至现在的 4.2s。增加了各种工况 检测，包括母线断线、 低频线断状态检测功能， 使绝缘检测值更加可靠， 大幅提高了稳定性优化了主机电源性能、 电路布局、软件四级报 警、SOC保存等信息， 性能更加稳定可靠加大了CAN盒的安全 策略，充电安全实现
13、了 双保险。充电协议兼容 性更强，支持使用更多 的充电桩沃特玛的 “S2C”模式“S2C”模式 诠释动力电池 安全设计理念3.43.4 动力总成匹配安全设计安全保护EMT系统IP67防护安全接地动力总成电控系统 具有短路、过电流、 过电压、欠电压和 过热的保护功能。 当外界负载出现任 何异常情况时可以 进行有效保护，避 免短路及着火事故 发生采用加变速器自动 换档EMT动力系统， 充分利用电机系统 的高效区减少热损 耗，降低整车运行 时的放电流，充分 发挥电池放电性能， 提高电池寿命，提 高续驶里程提高整车的绝缘性 能，增加高压系统 的安全性、可靠性电机及控制器中能 触及的可导电部分 与外壳接
14、地点处的 电阻不应大于0.1， 提高了人员的高压 防护安全沃特玛的 “S2C”模式“S2C”模式 诠释动力电池 安全设计理念3.53.5 整车环境安全设计（一） A优化车身及底盘结构，保证整车在承受外力时电池不受撞击或损坏B采用具有纵梁结构的承载式底盘，保证在整车碰撞时高压电气系统的安全C电池仓采用隔离设计，保证电池仓与外部相隔，并做密封设计，仓内采用阻燃材料喷涂，保 证电池环境安全D整车高压电气设计采用防水密封插头，防尘防水等级严格按IP67设计E采用整车控制器进行控制优化及策略上的管理、报警信息处理、故障信息上传，确保驾驶员 准确的对车辆状态进行确认，及时采取相应的安全措施，保证电池及整车
15、的安全沃特玛的 “S2C”模式“S2C”模式 诠释动力电池 安全设计理念3.53.5 整车环境安全设计（二） F采用浅充浅放的设计理念，最大程度的保证电池的寿命及安全G采用互锁设计，整车上下过程中保证接插件连接准确稳定性H采用车联网、GPS技术，开发了实时监控系统，随时监控整车及电池的运行及健康状态，确 保电池实时处于可控状态I整车布置安全采用集成控制器，将高压配电柜、电机控制器、油泵控制器、气泵控制器、 DCDC集成安装、使高压部件集中布置、统一管理，避免高压部件分布太广带来触电风险沃特玛的 “S2C”模式“S2C”模式 诠释动力电池 安全设计理念3.63.6 运营管理安全设计1234运营管
16、理 安全设计驾驶员培训后上岗售后人员定期分周、月、季度对车辆进行人工排查，预防车辆因故障产生安全问题售后人员定期排查对事故车辆进行快速、专业的处理，避免事故产生的短路等安全问题专业团队驻地售后维保通过GPRS传输车辆自检数据，大数据分析处理车辆是否异常，高效快捷地预防车辆故障引起的安全问题车辆自检远程监测通过规范操作，减少人为的安全问题沃特玛的 “S2C”模式“S2C”模式 诠释动力电池 安全设计理念3.6.13.6.1 后台监控安全保障设计为进一步可控电池包及车辆安全，公司在2015年初还投入了大量资金建立了最先进的后台监控管理系统，该系统通过GPRS无线传输可以与车辆运行现场紧密连接，从而可以实现以下四大功能。沃特玛利用先进的无线组网技术，可对动态运行车辆每颗单体电芯进行实时监控和远程故障告警，统筹安排电池维护与保养工作，做好电池组运行安全的最后一道保障。沃特玛的 “S2C”模式“S2C”模式 诠释动力电池 安全设计理念3.73.7 充
