解析動(dòng)力電池與汽車(chē)安全的重要性

電芯發(fā)生熱失控，可能會(huì )產(chǎn)生電解液泄漏、起火和燃燒等現象，但其破壞力是遠遠不能與炸藥相比的。炸藥爆炸時(shí)，能量在極短的時(shí)間內釋放出來(lái)，所以威力巨大，而電芯的熱失控，其能量的釋放是一個(gè)漸進(jìn)的過(guò)程，加上電動(dòng)汽車(chē)的電池包是由很多個(gè)電芯串并聯(lián)組成的，通常僅有1個(gè)或幾個(gè)電芯發(fā)生故障，有足夠的預警和處置時(shí)間。

針對電芯而言，如何確保各種運行條件和使用情況下的化學(xué)和熱穩定性，確保不產(chǎn)生安全風(fēng)險，這是必須要考慮和解決的問(wèn)題。需要考慮的情況包括：

額定范圍內的正常工況

長(cháng)距離運輸和長(cháng)時(shí)間存儲

極端情況，如針對電芯的過(guò)充、過(guò)放、擠壓、穿刺、火燒等

在各種情況下，都要為電芯的安全性確定合理的設計目標，貫穿到電芯的開(kāi)發(fā)過(guò)程中。

針對動(dòng)力電池系統的其他組件而言，化學(xué)安全還涉及到電解液或冷卻液泄漏所導致的化學(xué)腐蝕(有可能造成內部短路)、鹽霧腐蝕、阻燃、和有害氣體排放等。

2)電氣安全

針對動(dòng)力電池包內部的電子電氣系統而言，電氣安全是首要考慮的因素，各種與“電”有關(guān)的安全風(fēng)險，都必須考慮到：

絕緣配合

等電位(接地)

短路防護

絕緣狀態(tài)監控

高壓連接器互鎖

高低壓隔離

電磁兼容性(EMC)

故障自診斷

電氣安全，不僅要考慮被動(dòng)防護，如各種線(xiàn)纜和連接器的絕緣保護，高低壓連接器的閉鎖裝置，以及良好的電磁兼容性等，還需要考慮如何做到故障的自診斷和主動(dòng)防護，如絕緣狀態(tài)監控、高壓互鎖檢測、接觸阻抗檢測等，確保在故障發(fā)生的初期就主動(dòng)介入，將風(fēng)險降到最低。

3)機械安全

機械安全主要針對整個(gè)箱體結構以及內部的結構件而言，確保在各種機械載荷和外部因素作用下，動(dòng)力電池包的特性不會(huì )發(fā)生大的變化，消除產(chǎn)品潛在的安全風(fēng)險。需要考慮的因素包括：

IP防護(如IP6K9K)

振動(dòng)

碰撞

擠壓

跌落

碎石沖擊

重物錘擊

翻滾

金屬物穿刺

燃油火燒(針對混合動(dòng)力車(chē))

4)功能安全

功能安全是針對電池管理系統(BMS)而言的，要確保電池管理系統在任何一個(gè)隨機故障、系統故障或共因失效下，都不會(huì )導致安全系統的故障，從而引起人員的傷亡、環(huán)境的破壞、設備財產(chǎn)的損失;也就是BMS的安全保護功能無(wú)論在正常情況下或者有特定故障存在的情況下都應確保正常發(fā)揮作用。

上面舉過(guò)1個(gè)例子，如果溫度檢測功能失效，那么是否有機制可以確保動(dòng)力電池系統不會(huì )發(fā)生過(guò)熱或熱失控風(fēng)險，這就是功能安全要解決的問(wèn)題。

為了確保BMS達到一定功能安全等級，必須以電氣/電子/可編程電子為基礎，結合系統中的其他技術(shù)，充分考慮系統的應用環(huán)境，對影響安全功能發(fā)揮作用的危害進(jìn)行有效識別，從而制定合理的安全目標，將安全目標進(jìn)行層層分解后，得到安全需求，落實(shí)/分配到系統中的每個(gè)組件。

與功能安全有關(guān)的內容，不在此處詳述，汽車(chē)行業(yè)有針對功能安全的國際標準ISO26262，并已得到各大國外車(chē)企的實(shí)施和應用。國內針對功能安全的國標《道路車(chē)輛功能安全》，也正在積極的制定中，預計2016年會(huì )正式頒布，本人也參與了該標準的研討和制定工作。

四、重要參考標準

以下給出一些與動(dòng)力電池系統相關(guān)的國際和國內安全標準，供大家參考，這些標準并非全部，僅做拋磚引玉，希望大家一起學(xué)習，共同進(jìn)步，攜手推動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展和普及，做有責任感的社會(huì )公民。

五、安全性之于汽車(chē)

由于汽車(chē)產(chǎn)品的特性，如載人、高速運行、運行環(huán)境復雜等，安全性是整車(chē)及零部件設計的基本要素，在設計工作當中具有舉足輕重的地位。在一些歐美的車(chē)企，與整車(chē)安全方面相關(guān)的指標，通常是不允許妥協(xié)和折中的。就中國的汽車(chē)行業(yè)而言，隨著(zhù)人民生活水平的提高，消費者越來(lái)越趨向理智，國家的法規和標準的也在不斷完善，汽車(chē)產(chǎn)品的安全性能正逐步提升，不斷縮小與國外的差距。

汽車(chē)的安全性設計，主要是為了避免車(chē)輛事故的發(fā)生，或者是在事故發(fā)生時(shí)/發(fā)生后，盡可能的降低人員和財產(chǎn)損失，保障乘客和行人的相對安全。汽車(chē)的安全性設計，也經(jīng)歷了從最初的被動(dòng)安全設計到主動(dòng)安全設計不斷演變的過(guò)程。眾所周知的安全帶、安全氣囊就是典型的被動(dòng)安全裝置，車(chē)輛內部類(lèi)似的被動(dòng)安全設計還有高強度車(chē)身、安全玻璃、安全頭枕、潰縮式方向盤(pán)、防鞭打座椅、防撞鋼梁、軟性?xún)蕊?、潰縮吸能等。

隨著(zhù)電子技術(shù)的高速發(fā)展，如何主動(dòng)介入安全控制，避免安全事故的發(fā)生，降低安全風(fēng)險，已經(jīng)成為汽車(chē)產(chǎn)品設計的一大主要方向，相關(guān)的主動(dòng)安全技術(shù)有 ABS(制動(dòng)防抱死系統)、EBD(電子制動(dòng)力分配)、TPMS(胎壓監控)、ESP(車(chē)身電子穩定系統)、ASR(驅動(dòng)防滑裝置)、TRC(牽引力控制系統)、LDWS(車(chē)道偏離預警系統)、HDC(陡坡緩降系統)、FCWS(前碰撞預警系統)、HUD(抬頭顯示)、LNVS(夜視系統)、AFS(自適合轉向大燈)等。這些主動(dòng)和被動(dòng)安全技術(shù)，確保汽車(chē)產(chǎn)品在快速發(fā)展的同時(shí)，仍然具有足夠的安全性，為乘客及行人的生命安全保駕護航。

各個(gè)國家和地區，在相關(guān)的法規、標準、和檢測方面，也在不斷努力完善，以應對越來(lái)越復雜的產(chǎn)品和市場(chǎng)環(huán)境。如美國從1967年實(shí)施FMVSS(聯(lián)邦汽車(chē)安全標準)，經(jīng)過(guò)不斷修改和完善，內容越來(lái)越嚴格，涵蓋主動(dòng)安全、被動(dòng)安全、防止火災、及其他各項要求超過(guò)60項。IIHS(美國公路安全保險協(xié)會(huì ))，是世界上最權威也是標準最嚴格的第三方安全測機構，每年都會(huì )進(jìn)行許多在美國銷(xiāo)售車(chē)輛的碰撞測試，其測試結果直接與車(chē)輛保險費率掛鉤。IIHS一般只選擇某車(chē)型的最低配置進(jìn)行測試，測試結果更具有公正性和權威性，確保不同廠(chǎng)家的車(chē)型都在一個(gè)起跑線(xiàn)進(jìn)行測試。

歐盟的ECE汽車(chē)技術(shù)法規，自1958年制定以來(lái)，經(jīng)不斷修改和補充，至今已形成128項的完善體系，其中涉及機動(dòng)車(chē)及其部件安全的法規達92項。 E-NCAP(歐洲新車(chē)安全評鑒協(xié)會(huì ))是目前汽車(chē)行業(yè)最具權威的安全測試機構，創(chuàng )始于1997年，由歐洲五個(gè)國家的政府倡導而生。凡在歐洲銷(xiāo)售之新車(chē)，均需將銷(xiāo)售之車(chē)型提供送至E-NCAP認證中心進(jìn)行安全認證測試，通過(guò)E-NCAP專(zhuān)業(yè)且嚴格的安全評鑒。E-NCAP官網(wǎng)會(huì )公布汽車(chē)制造商在歐洲預售車(chē)型的測試結果，以此作為歐洲消費者購車(chē)選擇上的參考依據。