描述电动汽车的安全性,我们可以从几个维度来考虑问题,按照车辆的用途进行分类。
1、车辆的正常使用:车辆的使用过程中,分为行驶和充电两个方面。
1.1.行驶:车辆行驶时,在高速、低速、中速各种行驶工况下,新增的各子系统,如动力电池系统、推进系统、空调冷却系统等,均能满足功能要求安全并正常工作。符合用电安全要求,不会造成用电安全问题。这种状态更详细地可以分为加速、转弯、滑行和制动情况。
1.2.充电:车辆充电过程中,交流充电时内置充电器和直流充电时内置充电控制系统可以保证充电的安全。
2、运输和储存:车辆长期/短期储存和运输不会出现安全问题。
3、维修:车辆发生故障时,由专业维修人员进行维修,不会出现安全问题。
4、车辆事故:车辆事故主要是碰撞和水浸造成的。
4.1.车辆碰撞:如前所述,车辆碰撞后,根据碰撞的程度,可能会出现多种情况。当当代电动汽车达到一定规模时,电动汽车消防安全、事故救援等独立问题变得突出。
4.2.车辆泡水:这是在中国城市的排水条件和极端天气条件下发生的情况。它随处可见。
4.3 车辆火灾:连续发生道路事故时汽油泄漏引起的连锁反应。
5、车辆滥用:有些车辆在极端条件下被滥用,并不会造成严重的安全问题。
对于向消费者开放购买和使用的车辆,必须默认考虑以下条件:
图1 安全状态分类
简单来说,通过将新能源汽车与现有汽车进行比较,可以分析出电动汽车所面临的独特安全问题。
1)电池安全:电动汽车的特殊安全性几乎完全与动力电池有关。对动力电池电芯、模组和系统的要求,以及电动汽车碰撞等事故后可能出现的新的安全问题,引发了对整个电动汽车的质疑。碰撞后安全要求。
高能动力电池可能会着火、爆炸。
含有化学液体的动力电池对乘客和第三方造成的潜在危害
大动力电池对乘客和第三方的潜在危害
2)用电安全
直接接触或间接接触高压电力系统造成的触电伤害
直接或间接接触充电系统造成的触电伤害
3)功能安全:由电驱动系统组成的电动汽车与传统汽车不同,对整个电动汽车有安全要求。
动力系统与传统车辆的显着差异对车辆功能安全提出了新的要求。
第2 部分安全相关规定
电动汽车安全相关标准现状如下。这些规定中有相当一部分已经纳入车辆必须通过的安全规定中。
1)中国现有标准:
GB/T18384.1-2015电动汽车安全要求车载储能系统现行有效
GB/T18384.2-2015电动汽车安全要求功能安全和故障保护现行有效
GB/T18384.3-2015电动汽车安全要求人员触电防护现行有效
GB/T31467.3-2015 电动汽车用锂离子动力电池组及系统第3部分:安全要求和试验方法现行有效
GB/T31484-2015电动汽车用动力电池循环寿命要求及试验方法现行有效
GB/T31485-2015电动汽车动力电池安全要求及试验方法现行有效
GB/T31498-2015电动汽车碰撞后安全要求现行有效
GB/T19751-2005混合动力电动汽车安全要求现行有效
GB/T24549-2009现行有效的燃料电池汽车安全要求
以下是一些标准概要:
电动汽车的通用安全要求主要包括三个级别:
动力电池系统与整车关系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100/V; AC总线最小值应为500/V
爬电距离
充电和使用过程中有害气体的要求
过流保护
功能安全和故障保护GB/T 18384.2-2015
操作安全驾驶员、行驶、倒车、停车、总开关要求
故障安全
用户手册
人员防触电防护GB/T 18384.3-2015
防止直接接触
绝缘电阻要求
耐压要求
绝缘保护
防止间接接触
电位均衡
车辆防水要求
模拟大雨、清洁、涉水要求
汽车碰撞后安全要求GB/T 31498-2015
安全保证要求:对于每个单独的电路,至少应满足四个选项之一。汽车制造商必须声明使用哪个选项。
绝缘电阻隔离电阻=》绝缘电阻+防止直接接触的保护
Concept:如果人接触高压母线时的体电流足够低,则电路不会造成损害。
人体防护物理防护=》物理防护(避免直接接触和间接接触)
Concept:如果碰撞后保持直接接触保护和间接保护,则电路无害。
安全电压低压=>降低高压DC=60V AC=30V
Concept:如果电压足够低,电路不会造成损害。
低能量低能量=》低能量=2.0J
Concept: 即使电压高于60VDC 或30VAC,当存储的能量足够低时,电路也不会造成损害。
电解液泄漏要求
没有可见的电解液进入乘客室
乘客舱外电解液泄漏=7%且=5L
电池要求
船上能源应保留在安装位置
船上能源的任何组件均应保持在边界内
碰撞期间或碰撞后,车辆能源的任何部分均不得进入乘客舱。
REESS系统在一定时间内不得着火或爆炸
2)国外现行标准
ISO6469-1:2009 电动道路车辆– 安全规范– 第1: 部分车载可充电储能系统(RESS)
ISO6469-2:2009 电力驱动道路车辆– 安全规范– 第2: 部分车辆操作安全手段和故障保护
ISO6469-3:2011 电动道路车辆– 安全规范– 第3: 部分人员免受电危害的保护
ISO6469-4 提案:电动道路车辆— 安全规范— 第4: 部分碰撞后要求
EN1987-1-2-3同ISO6469-1-2-3
ECE R100关于车辆批准有关电力传动系具体要求的统一规定
ECER12/94/95 传统车辆转向机构、前碰撞、后碰撞法规补充电动汽车相关内容
附件111 电动汽车和混合动力汽车碰撞后高压保护技术标准
FMVSS 305电动车辆、电解液溢出和触电保护
SAE J1766 电动和混合动力电动汽车电池系统碰撞完整性测试的推荐做法
SAE J2344 电动汽车安全指南
这些规定是通过行业协会,通过前期发展过程中收集各个汽车制造商的数据,然后总结成整个行业的基本要求。
从各个汽车厂商的发展来看,所有的车辆安全法规都是从上层转化而来的。采用系统工程方法,将整车面临的安全问题结合到安全要求和设计中。分解梳理,层层落实。然后利用各个设计层次,结构设计、电气设计、热设计、系统监控和诊断,开发算法来实现整车的安全要求。如图2所示,在各个汽车制造商的电池挤压测试中,戴姆勒花费了大量时间与车辆碰撞以获得实验数据。
图2 UNECER100背后的数据支持
如图3所示,所以最终为了满足要求,会有如下内容:
1.车辆技术规范:从车辆层面定义安全要求。由于各国在法律层面都有强制性的安全要求,因此这一层面的内容主要定义了车辆如何满足法规(SAEJ1766和FMVSS 305)以及公司自身的要求。
2、推进子系统规格:一般是电机、逆变器和电池系统。整个新增动力系统的子系统规格将继承上一级整车的内容。
3、电池组规格:定义电池系统,细分对电芯甚至内部隔板的要求。
4、组件规范:电芯、BMS等组件单元安全功能的定义要求。
当实现这样的划分后,就可以逐级分配安全需求,并根据需求逐级进行测试和验证,以确认整个系统是安全的。
图3 车辆安全要求分类
第三部分电气安全措施概述
这里单独以电气安全为例。对于各个汽车制造商来说,对于电气安全的要求是比较共同和统一的。您可以从ISO 6469-3:2011和ISO 6469-4这两个规范中梳理出线索。以下是电动汽车的要求。正常条件下的一般要求和碰撞后电气安全要求。未来这方面可能会在联合国层面统一协调,UNECE No.100可以追踪。人员防触电防护:电气安全的定义是直流电压大于60V,交流电压大于30V。
1、防止直接接触:如图4所示,高压元件首先需要防止人员潜在接触
1.1.绝缘电阻要求:电击风险的评估取决于通过人体的电流值和加热的持续时间。这些无害的人体电流对应于100 或500 欧姆/V 的最小绝缘电阻要求。
1.2.耐电压要求:高压系统具有足够的介电强度,施加电压后不会引起绝缘击穿或闪络。主要对象是线束、总线和连接器。
1.3.绝缘保护
2.防止间接接触
2.1.电位均衡:在电动汽车中,需要使高压部件的金属外壳与车身接地之间进行良好的导电连接,以保证电位均衡。
三、相应措施:
3.1分析所有符合高电压定义的元件,这些元件的零部件必须满足绝缘要求。
3.2.高压部件必须设计有屏蔽或外壳,以防止人员接近带电部件。针对外壳,设计开盖检测电路。
3.3.所有高压组件均贴有标签,所有高压电缆均为橙色以示警告。
3.4.所有高压电缆均经过屏蔽,屏蔽层接地良好,所有电缆的高压接头均采取防直接接触措施。
车辆碰撞后安全要求
4、防触电保护从防止人点击的角度出发,可以通过以下方法解决。车辆制造商可以选择并指示使用哪些方法。
4.1.绝缘电阻:如上所述,如果碰撞后零件的绝缘电阻足够大,人们就可以避免直接接触。
4.2.人体保护:从部件的物理设计上进行保护可以避免碰撞后的直接和间接接触。
4.3.安全电压:发生碰撞时,降低母线电压,使组件电压满足直流电压小于60V、交流电压小于30V。为了满足这种方法,第一步是在检测到碰撞后自动断开电池系统级别的继电器。
4.4.电能低:即使在高电压条件下,电路回路的能量也处于低能量状态,电路安全。该阈值是2.0J。自动断开并释放能量。
五、相应措施
5.1自动断开:当发生危险情况时,电动汽车控制系统断开电池系统继电器。典型的危险情况是:当汽车发生碰撞时,汽车安全气囊模块检测到碰撞传感器动作;绝缘故障,主控模块检测高压绝缘电阻过小;负载短路,电池管理系统检测到电池系统输出过流;当高压电路检测到危险时,将高压电路断开。
5.2.高压回路检测(HVIL):利用低压电信号检查整个模块、电线和连接器的电气完整性。当某处连接断开时,控制系统自动断开。
第4 部分系统稳健性
在ZERI的网站上,有一个参考图解释了车辆的稳健性。从汽车电子模块,到各类系统工作,再到汽车。有时安全问题就隐藏在我们认为没有问题的地方。我们需要从EMC、电气测试、接地屏蔽、环境测试和维护等方面考虑系统的稳健性和安全性。
图4 ZERI的鲁棒性测试
我曾经准备过一篇文章,但恰逢点火门,我没敢写下来。我们拿当时的一些数据来说明一下。随后点火门不断弹出,整个数据崩溃。这是当时编的:2014年初,汽车行业因安全召回事件闹得沸沸扬扬。这件事其实是偶然也是必然的。这里我们首先回顾一下2014年各车企召回的整个过程。
4月11日,宝马宣布在全球范围内召回约489,000辆汽车,以修复发动机可变气门正时机构(VANOS)壳体上潜在的固定螺栓缺陷。
4月7日,福特汽车周一宣布启动两次召回,将召回近43.5万辆轿车和SUV(多功能运动车),以修复副车架生锈和座椅故障。
4月2日,克莱斯勒集团宣布将在全球范围内召回近87万辆汽车。相关车辆的制动助力器存在潜在的生锈风险,可能引发事故。
4月9日,大众汽车正式宣布召回160,351辆在美国和加拿大生产的帕萨特轿车。召回原因是前灯中的近光灯在特殊情况下可能会失效。
3月31日,通用汽车宣布全球召回151万辆汽车,原因是车辆电子助力转向系统EPS存在缺陷,可能导致动力损失。
3月26日,日产汽车将在全球范围内召回1,053,479辆汽车,以解决可能导致前排乘客座椅安全气囊失效的软件问题。
3月13日,本田将在美国市场召回近90万辆奥德赛MPV,因为这些车辆的油箱存在漏油风险,可能引发火灾事故。
召回原因分析:召回原因多种多样。根据近期统计,召回原因简单分类主要集中在动力总成和安全系统上。
动力总成:发动机点火通用2010 款和福特2013 款;点火开关GM 2014;突然断电;粘性巡航控制;宝马VANOS 2014款
底盘:后悬架(Rear Suspension Issues);动力转向(动力转向故障、转向故障、转向缺陷、动力转向故障);轮胎(故障轮胎)。
电气:电气开关火灾;车头灯故障。
安全系统:安全气囊(安全气囊随机展开、安全气囊问题)
由于汽车技术的发展,NHTSH的《The safety Promise andchallenge of Automotive electronics》中指出,电子控制系统引起的安全问题比较突出。有一个非常有趣的现象。列出的大部分领域是中国本土汽车零部件企业无法涉足的。接下来我想谈谈目前的影响。对于个人客户来说,购买一款安全可靠的车型才是关键。召回过程也将带动整个汽车行业向更高质量和安全方向发展。整个召回事件对汽车行业的影响是巨大的。
首先,召回带来的直接影响是成本增加、公司利润和品牌影响力下降。最典型的例子就是2009年的丰田。通用汽车今年的财务报表也将受到很大影响。
其次,目前的召回情况对每个厂商来说都是一次考验。越来越多的安全功能和越来越复杂的系统,在激烈的竞争条件下,以及改款和新车型的开发速度给汽车制造商带来了巨大的压力。
最后,短期内,召回和保修成本将成为汽车主机厂的重要支出;从长远来看,所产生的诉讼费用也将是一笔不小的开支。
1)新能源汽车的系统复杂度其实并不低。每个公司在这个领域投入的时间都不长。有很多值得努力的地方。
2)汽车安全问题更多的是社会责任问题。当点火门打开时,会发生什么?如果以后该公司召回汽车,将支付赔偿金。车企的责任和产品是连在一起的。
3)虽然我们传统汽车行业做事很慢,但是很多事情做得太快是没有意义的。
用户评论
墨染殇雪
动力电池安全太重要了,关系到电动车安全和发展!
有18位网友表示赞同!
减肥伤身#
全面剖析动力电池,才能真正解决电动汽车安全问题。
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寒山远黛
感觉这个标题很关键,电动汽车的安全问题确实需要认真研究。
有19位网友表示赞同!
蹂躏少女
期待看到更深入的分析,特别是关于动力电池的安全性能。
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﹎℡默默的爱
动力电池的安全问题不容忽视,希望这次能够找到有效的解决方案。
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♂你那刺眼的温柔
动力电池是电动汽车的心脏,安全问题一定要重视。
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相知相惜
希望这篇分析能够帮助我们更好地了解电动汽车的安全问题。
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揉乱头发
动力电池安全是电动汽车推广的关键,希望能够得到解决。
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玻璃渣子
非常期待看到文章内容,希望能够全面剖析电动汽车安全问题。
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笑傲苍穹
电池安全是电动汽车发展的关键,一定要重视。
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有恃无恐
文章标题很吸引人,动力电池是电动汽车安全问题的核心。
有20位网友表示赞同!
疲倦了
动力电池安全是电动汽车安全保障的重要组成部分。
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oО清风挽发oО
希望这篇分析能够提供一些有效的解决方案。
有10位网友表示赞同!
站上冰箱当高冷
非常赞同,动力电池安全问题确实需要认真研究。
有20位网友表示赞同!
纯真ブ已不复存在
电动汽车的安全性取决于动力电池的安全性能。
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拥抱
动力电池安全问题,任重而道远。
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金橙橙。-
希望能够看到更多关于动力电池安全的研究成果。
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墨染年华
电动汽车的推广离不开动力电池的安全保障。
有18位网友表示赞同!
浅巷°
动力电池安全是电动汽车行业需要解决的重大问题。
有15位网友表示赞同!
余温散尽ぺ
全面剖析动力电池,才能为电动汽车的安全保驾护航。
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