解析動力電池與汽車安全的重要性

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

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和熱穩(wěn)定性，確保不產生安全風險，這是必須要考慮和解決的問題。需要考慮的情況包括：

額定范圍內的正常工況

長距離運輸和長時間存儲

極端情況，如針對電芯的過充、過放、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，貫穿到電芯的開發(fā)過程中。

針對動力電池系統(tǒng)的其他組件而言，化學安全還涉及到電解液或冷卻液泄漏所導致的化學腐蝕(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

針對動力電池包內部的電子電氣系統(tǒng)而言，電氣安全是首要考慮的因素，各種與“電”有關的安全風險，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(jiān)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，不僅要考慮被動防護，如各種線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防護，如絕緣狀態(tài)監(jiān)控、高壓互鎖檢測、接觸阻抗檢測等，確保在故障發(fā)生的初期就主動介入，將風險降到最低。

3)機械安全

機械安全主要針對整個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，動力電池包的特性不會發(fā)生大的變化，消除產品潛在的安全風險。需要考慮的因素包括：

IP防護(如IP6K9K)

振動

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(針對混合動力車)

4)功能安全

功能安全是針對電池管理系統(tǒng)(BMS)而言的，要確保電池管理系統(tǒng)在任何一個隨機故障、系統(tǒng)故障或共因失效下，都不會導致安全系統(tǒng)的故障，從而引起人員的傷亡、環(huán)境的破壞、設備財產的損失;也就是BMS的安全保護功能無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1個例子，如果溫度檢測功能失效，那么是否有機制可以確保動力電池系統(tǒng)不會發(fā)生過熱或熱失控風險，這就是功能安全要解決的問題。

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(tǒng)中的其他技術，充分考慮系統(tǒng)的應用環(huán)境，對影響安全功能發(fā)揮作用的危害進行有效識別，從而制定合理的安全目標，將安全目標進行層層分解后，得到安全需求，落實/分配到系統(tǒng)中的每個組件。

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

四、重要參考標準

以下給出一些與動力電池系統(tǒng)相關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，希望大家一起學習，共同進步，攜手推動電動汽車的發(fā)展和普及，做有責任感的社會公民。

五、安全性之于汽車

由于汽車產品的特性，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。在一些歐美的車企，與整車安全方面相關的指標，通常是不允許妥協(xié)和折中的。就中國的汽車行業(yè)而言，隨著人民生活水平的提高，消費者越來越趨向理智，國家的法規(guī)和標準的也在不斷完善，汽車產品的安全性能正逐步提升，不斷縮小與國外的差距。

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

隨著電子技術的高速發(fā)展，如何主動介入安全控制，避免安全事故的發(fā)生，降低安全風險，已經成為汽車產品設計的一大主要方向，相關的主動安全技術有 ABS(制動防抱死系統(tǒng))、EBD(電子制動力分配)、TPMS(胎壓監(jiān)控)、ESP(車身電子穩(wěn)定系統(tǒng))、ASR(驅動防滑裝置)、TRC(牽引力控制系統(tǒng))、LDWS(車道偏離預警系統(tǒng))、HDC(陡坡緩降系統(tǒng))、FCWS(前碰撞預警系統(tǒng))、HUD(抬頭顯示)、LNVS(夜視系統(tǒng))、AFS(自適合轉向大燈)等。這些主動和被動安全技術，確保汽車產品在快速發(fā)展的同時，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。

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

歐盟的ECE汽車技術法規(guī)，自1958年制定以來，經不斷修改和補充，至今已形成128項的完善體系，其中涉及機動車及其部件安全的法規(guī)達92項。 E-NCAP(歐洲新車安全評鑒協(xié)會)是目前汽車行業(yè)最具權威的安全測試機構，創(chuàng)始于1997年，由歐洲五個國家的政府倡導而生。凡在歐洲銷售之新車，均需將銷售之車型提供送至E-NCAP認證中心進行安全認證測試，通過E-NCAP專業(yè)且嚴格的安全評鑒。E-NCAP官網會公布汽車制造商在歐洲預售車型的測試結果，以此作為歐洲消費者購車選擇上的參考依據(jù)。