电动汽车动力电池安全防护设计

1.整体思路

动力电池系统安全防护的根本原则：阻止电能和化学能在系统正常运行状态和某些非正常状态(法律法规、标准所规定的情况，以及典型的失效情况)，以不可控的方式释放，或减轻其不可控释放所带来的危害。

安全防护设计的主要方法：

1)阻止能量北京专治癫痫病医院的不可控释放——预防危害发生

2)阻断能量不可控释放的路径——阻止危害发生后的蔓延

3)降低能量不可控释放的破坏——降低危害所造成的损害

针对电击危害：

①被动预防为主，保证足够的绝缘强度和有效的接触防护

②采取有效的主动干预机制(针对绝缘缓慢失效)，阻止危害发生，保证安全裕量

③一旦发生，因为能量释放太快(毫秒级)，无法及时进行中断或降损

针对燃烧危害：

①预防，中断和降损有效结合

②主动防护，阻止过充，短路，过热等滥用情况，避免危害发生

③良好的结构防护，保护电池在撞击，挤压，穿刺，跌落等情况下的安全性

④良好的散热能力，降低内部热累计速度，避免热失控

⑤内部组件的着火点温度阈值足够高，提高危害发生的门槛

⑥防火槽，隔热材料，导火导热装置等中断火灾蔓延路径，阻止连锁反应

⑦阻燃材料，降低燃烧损害

⑧采取危险源检测与主动灭火装置

针对爆炸危害：

①预防为主，避免燃烧

②中断和降损为辅，在发生爆燃时，有泄压装置，快速释放高温高压气体，避免爆炸，或降低爆炸的力度

2.工程方法

安全的防护设计，是一个系统工程，切勿从局部入手，仅根据某些典型的失效案例，采取有限的应对措施，或者仅根据国外和国内标准的要求，简单通过相关的测试和认证。

在产品的安全设计工作中，要追根溯源，抽丝剥茧，综合运用多种工程方法和措施，从系统级到子系统、部件、零件等各个层级都采取完整而有效的解决方案，从而实现整个系统的癫痫小发作有什么症状安全性。

在项目的早期，产品仅处于概念或草案阶段，此时需要结合已有的工程经验，综合考虑产品所面向区域的法律法规、标准规范、典型案例、客户需求等因素，确定产品的系统级安全目标。

项目早期(概念阶段)：

①工程经验

②法律法规

③标准规范

④已有案例

…

在产品的方案阶段，则要根据产品的总体架构和接口定义，基于产品的系统级安全目标，综合运用头脑风暴、鱼骨图分析、FTA、System-FMEA、建模仿真等工程方法，确定详细的安全目标和相关指标，并分解至子系统或零部件，同时确定相互之间的安全设计配合。

项目早期(方案阶段)：

①头脑风暴

②鱼刺图(鱼骨图)

③FTA(故障树分析)

④S-FMEA

⑤仿真

…

在接下来的开发过程中，仍然需要将安全的相关设计目标往下分解，直至最底层的零件，建立完善的需求分解和追溯系统。运用DFMEA、测试、安全评估等方法，验证安全设计的有效性和完整性。

项目过程中(设计/验证阶段)：

①D-FMEA

②测试

③安全评估

…

在产品的安全设计方案方面，应该结合主/被动安全防护设计，达到最佳的安全防护效果，提升动力电池系统的安全性能。

被动安全防护设计：

①结构强度

②绝缘材料

③防水防尘

④快速散热

⑤防火阻燃

⑥压力泄放

…

主动安全防护设计：

①专有的安全防护电路与软件模块

②绝缘、烟雾、压力、气体、液体检测

③达到阈值门槛，执行报警、切断输出、主动灭火等措施

…

通过系统级防护设计和零部件防护设计相互结合，能够获得较高的安全冗余，从而提升动力电池系统的安全性能。

系统级安全防护设计：

①环境防护

②滥用防护

③压力平衡

④主动安全防护

…

零部件级安全防护设计：

①电芯在极端情况下的安全性

②部件在高温下的阻燃特性

③控制单元的功能安全

…

3.建立企业内部规范

欧美企业在发展过程中，会逐步建立自己的产品开发规范，从设计要求、设计方案、设计检查、评审评估等各个方面都有严格规定，从而在企业内部建立一个防火墙机制。国内企业在这方面则重视不够，产品开发过程受人的影响非常大，不能将经验的积累转化为一种制度性的强制约束，会一而再再而三的重复别人或自己曾经犯过的错误。此外，每个公司的资源都是有限的，如果不同产品的经验不能荆州治疗癫痫病医院积累成通用化的平台并充分共享，必然导致资源的投入永远跟不上业务扩张的速度，企业决策怀化治癫痫哪家医院好和管理层疲于奔命，工程师累的崩溃，产品问题层出不穷。

在动力电池系统的安全防护方面，企业应该逐步为自己建立一个行之有效的安全设计规范，来约束不同产品的开发目标和过程。如有可能，应该逐步推动企业内部标准的建立。