节能新能源汽车

动力电池是关键 全面解析电动汽车安全问题

2015-08-03 10:19:11 零排放汽车网-专注新能源汽车,混合动力汽车,电动汽车,节能汽车等新闻资讯 网友评论 0

新能源汽车和现有车辆进行对比,能够把电动汽车面临的安全问题独特的部分进行分析,电动汽车的特殊安全性几乎全部与动力电池有关。

第二部分 安全相关的法规

目前的标准情况,与电动汽车安全有关的如下所示。这些法规,相当一大部分已经被列入车辆必须通过的安全规范之中。

1)中国现有标准:

GB/T 18384.1-2015 电动汽车安全要求 — 车载储能系统 现行有效

GB/T 18384.2-2015 电动汽车安全要求 — 功能安全与故障防护 现行有效

GB/T 18384.3-2015 电动汽车安全要求 — 人员触电防护 现行有效

GB/T 31467.3-2015 电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统 第3部分:安全性要求与测试方法 现行有效

GB/T 31484-2015 电动汽车用动力蓄电池循环寿命要求及试验方法现行有效

GB/T 31485-2015 电动汽车用动力蓄电池安全要求及试验方法现行有效

GB/T 31498-2015 电动汽车碰撞后安全要求现行有效

GB/T 19751-2005 混合动力汽车安全要求 现行有效

GB/T 24549-2009 燃料电池汽车安全要求 现行有效

这是几份标准的大纲:

电动汽车一般安全要求主要包括三个层次:

动力电池系统与整车的关系 GB/T 18384.1-2015

标记

对动力电池的要求

绝缘电阻 直流母线最小值应为100Ω/V;交流母线最小值应为500Ω/V

爬电距离

充电及使用过程有害气体要求

过电流保护

功能安全与故障防护 GB/T 18384.2-2015

操作安全 驱动程序、行驶、倒车、停车、主开关要求

故障防护

用户手册

人员触电防护 GB/T 18384.3-2015

防止直接接触

绝缘电阻要求

耐电压要求

绝缘防护

防止间接接触

电位均衡

车辆防水要求

模拟暴雨、清洗及涉水要求

整车碰撞后安全要求 GB/T 31498-2015

防电击保护 Requirements for Safety Assurance:For each separate circuit, at least one of four options shall be met.Auto-manufacturer have to declare which option to use.

绝缘电阻Isolation resistance =》绝缘电阻+避免直接接触保护

Concept:If the body current when a person touches high voltage bus is sufficiently low, the circuit is not harmful.

人体保护Physical protection =》物理保护(避免直接接触和间接接触)

Concept:If direct contact protection and indirect protection is maintained after crash, the circuit is no harmful.

安全电压Low voltage =》降低高电压直流<=60V 交流<=30V

Concept:If the voltages are sufficiently low, the circuit is not harmful.

低电能Low energy =》低能量<= 2.0J

Concept:Even if the voltages are higher than 60VDC or 30VAC, the circuit is not harmful when the stored energy is sufficiently low.

电解液的泄漏要求

无可见电解液进入乘客舱

乘客舱之外的泄漏电解液<=7%和<=5L

电池要求

车载能源应保持在安装位置

车载能源任何部件应保持在边界内

碰撞中和碰撞后不能有车载能源的任何部件进入乘客舱

REESS系统在一定时间内不得起火、爆炸

2)国外现有的标准

ISO 6469-1:2009 Electrically propelled road vehicles -- Safety specifications-- Part 1: On-board rechargeable energy storage system (RESS)

ISO 6469-2:2009 Electrically propelled road vehicles -- Safety specifications-- Part 2: Vehicle operational safety means and protection against failures

ISO 6469-3:2011 Electric road vehicles -- Safety specifications -- Part 3:Protection of persons against electric hazards

ISO 6469-4 Proposal:Electrically propelled road vehicles — Safety specifications—Part 4: Post crash requirements

EN1987-1-2-3 Same as ISO6469-1-2-3

ECE R100 Uniform provisions concerning the approval of vehicles with regard to specific requirements for the electric power train

ECE R12/94/95 传统汽车转向机构、前碰、后碰法规补充了电动汽车的相关内容

Attachments 111 Technical standard for protection of occupants against high voltage after collision in electric vehicles and hybrid electric vehicles

FMVSS 305 Electric Powered Vehicles, Electrolyte Spillage and Electrical Shock Protection

SAE J1766 Recommended practice for electric and hybrid electric vehicle battery systems crash integrity testing

SAE J 2344 Guidelines for Electric Vehicle Safety

这些法规,都是通过行业协会的方式,收集各个车厂在前期开发过程中的数据,汇总而成对整个行业基础的要求。

从各个车厂开发而言,所有的对车辆的安全法规,都是从上层一级级进行转化的,将整车所面临的安全问题,使用系统工程的方法,将其对安全性的要求和设计,进行分解和梳理,落实在每个层级里面。然后用各个设计的层面,结构设计、电气设计、热设计、系统监测和诊断,开发算法来实现整个车辆的安全要求。如图2所示,在各个车厂对于电池挤压试验中,戴姆勒花了不少的车辆进行碰撞获取实验数据。

动力电池是关键 全面解析电动汽车安全问题

动力电池是关键 全面解析电动汽车安全问题

图2 UNECER100 背后的数据支撑

如图3所示,所以最终为了满足要求,会有以下的内容:

1. 整车技术规范:从整车层面定义安全性要求。由于各国的法律层面,有强制性的安全要求,这一层级的内容,主要定义车辆如何去满足法规(SAEJ1766及FMVSS 305)和企业自身的要求。

2. 推进子系统规范:一般是电机、逆变器和电池系统,整个新加入的动力系统的子系统规范,将上一层级整车的内容继承下来。

3. 电池组规范:对电池系统进行界定,往下细分有电池单体的要求甚至是内部隔膜的要求。

4. 部件规范:对电池单体、BMS等部件单元进行安全功能的定义要求。

到了这样的划分,可以把安全的要求一级级分配下去,也可以按照要求一级级进行测试验证,以确认整个系统是安全的。

动力电池是关键 全面解析电动汽车安全问题

图3 车辆的安全要求的分级

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作者:朱玉龙 来源:第一电动网

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