电动汽车的安全技术及措施解析金丝机

发展电动汽车以来，大家十分关心的问题就是其安全性高不高？各地组织的高峰论坛，都要涉及到电池安全的讨论。锂离子动力电池安不安全？电动汽车到底安不安全？许多专家演讲时，对2015-2016年两年来的电动汽车尤其公交客车的出现安全实例进行了统计，既有特斯拉的，也有国内厂家的电动汽车发生的着火事件。这些事件是真实的，于是一些专家给出的结论是，中国的电动汽车是不安全的，主要原因是锂离子电池不安全的。笔者的观点是，安全措施到位，电动汽车是安全的，否则是不安全。此文是基于电动汽车是在传统汽车基础之上的，下面的讨论也是基于传统汽车安全措施已经能保障其安全的前提下，来讨论电动汽车的安全技术及措施。一、锂离子电池是安全的、是绿色的依据是什么？钴酸锂、锰酸锂和磷酸铁锂正极材料的发明人，锂离子电池的奠基人之一，被业界称为“锂电之父”的，目前为美国德州大学奥斯汀分校，机械工程系教授，著名固体物理学家，今年94岁高龄的John B. Goodenough(约翰·班宁斯特·古迪纳夫)说“未来几年电池会取得重大的改进，包括电池安全性，价格，能量密度，使用寿命，充放电速度等。笔者理解，未来几年锂离子电池会越来越安全。目前说锂离子电池是安全的、是绿色的主要依据是：(1)锂离子电池与汽(柴)油、与天然气相比，在自然(常态)条件下，不会自燃，没有泄露。(2)与铅酸电池相比，在自然(常态)条件下，对空气、对土壤没有污染。一些专家再三强调，锂离子电池也不是安全的、不是绿色的。说的是超出了”自然(常态)条件“的情形下可能会发生的事件。比如说，电池质量差、受到外力打击、充(放)电过渡等极端情景。二、中国电动汽车是安全的、是环保的主要依据是什么？(1)中国电动汽车(新能源汽车)规定必须使用锂离子电池，不得使用铅酸电池。普通人对铅酸电池不环保已经了解和认识。(2)中国电动汽车(新能源汽车)规定必须是”纯电驱动“模式。锂离子电池是具有划时代意义的科学发明。中国纯电动汽车使用的动力的类别与世界科学技术进步是同步的。(3)电动汽车生产厂家采购的锂离子的动力电池，其生产厂家都是政府许可的厂家，其产品质量的好坏，是有政府背书的，政府对动力电池厂家是严格管控的。(4)中国电动汽车采用的是锂离子动力电池，其安全性、环保性，这是相对燃油(燃气)汽车而言的。三、中国动力电池包产品质量(安全性)进步日新月异的5年前，电动汽车生产是小批量的，整车生产技术不成熟，侧重于对工程应用方案的验证，处于市场验证阶段的。从图1看出，电池包的线束集成比较简单，导线将极柱测量点延长至接插件，再由接插件与LECU连接。采样线束长、接插点。存在采样线束凌乱，线束磨损短路将有电芯短路的风险。图1 五年前的动力电池包5年后，电动汽车生产开始上批量了，整车生产技术基本成熟，侧重于市场放量阶段。部件模块化程度已经很高了。主要由Module、BMU、PDU、水冷系统、MSD、结构件、高低压线束组成，采用了电路板代替部分采样线。图2 五年后的动力电池包四、中国纯电动汽车主要高压器件质量(安全)技术介绍下面是纯电动汽车高压系统原理图，从原理图上，主要高压器件有电池包、高压盒、电机、DC/DC、A/C等5种高压器件。从工程上讲，高压器件的质量以及彼此联接件质量做到位了，电动汽车的安全就能得到保障。安全指标持续提升是永恒的课题，具体问题，再具体探讨。图3 纯电动汽车高压系统原理图电动汽车通常配备有300V以上和电流可达200A以上的电源系统。这与传统汽车只配有12/24V的电源系统，其安全等级是完全不一样的。电动汽车的这种高电压和大电流的特点，可能危及高压零部件的使用安全性和人身安全。从工程上讲，必须把安全措施做到位，下面分别予以介绍：(1)高压配电盒安全技术有企业工作经验的人都知道，每一个工厂都有一个配电房。一辆汽车比作一个工厂，高压配电盒就是工厂的配电房。电动汽车高压箱(PDU)的功能是动力电池与各高压设备的电源和信号传递的桥梁，并随时检测整个高压系统的绝缘故障、断路故障、接地故障及高压故障等，是整车系统动力电能安全传输的保障性措施。纯电动汽车高压配电盒里面有铜排、断路器、空开、接触器、软启、变频器、变压器、接触器、高压继电器、熔断器、浪涌保护器、互感器、电流表、电压表、转换开关等。a)设计高压配电盒的基本目的：确保汽车运行安全、驾乘人员安全和汽车运行环境安全。b)设计高压配电盒的必要性：动力电池作为电动汽车的能量存储装置，受到整车尺寸小，可用空间非常有限、且布置困难的影响，于是工程上，将各回路的接触器及保险丝等集成起来，一方面能满足整车动力驱动要求，二是便利动力电池系统的维修，减少不用拆卸动力电池包。c)高压配电盒设计要求：器件布置紧凑、易于拆卸和装配d)安全措施是，注重散热布置，严防温度聚焦升高。与高压配电盒相连接的高压部件包括：动力电池、电机控制器、变频器、逆变电源、电动空调、电动除霜、充电座等。目前一般采用铸铝外壳和接插件，防护等级达到IP67水平。后续的发展趋势是，朝体积小、轻量化、智能化方向发展。(2)高压连接器及高压线束线安全措施传统连接器设备已经难以满足其大电流、高电压的要求，电动汽车连接器必须是大功率连接产品。如果不符合要求，电动汽车发生火灾事故的必然的。电动汽车连接器必须是汽车级的产品，工业级的产品是不符合要求。主要指标有IP等级、绝缘等级、低电阻性、防错性、锁止功能。线束是指由铜材冲制而成的接触件端子(连接器)与电线(电缆)压接后，外面包裹塑压绝缘体或外加金属壳体等，对线束进行捆扎形成连接电路的组件。从功能上来分，有运载驱动执行元件(作动器)电力的电力线和传递传感器输入指令的信号线二种。电力线上分为低压线束和高压线束二种。电动汽车到底安不安全？高压器件安全技术及措施解析电动汽车到底安不安全？高压器件安全技术及措施解析高压线束是电动汽车里面的连接器与连接器之间的线缆，是支持整个汽车安全运行的、非常关键的连接件。一是要求屏蔽、有IP等级、防过热或燃烧，汽车使用是环境是恶劣的，如果不符合要求，是最容易出现自燃的部件。五、ISO26262国际标准引导下，中国电动汽车会愈来愈安全ISO26262定位在汽车行业中特定的电气器件、电子设备、可编程电子器件等专门用于汽车领域的电子、电气产品功能安全的国际标准。ISO 26262为汽车安全提供了一个生命周期(管理、开发、生产、经营、服务、报废)理念，并在这些生命周期阶段中提供必要的支持。该标准涵盖功能性安全方面的整体开发过程(包括需求规划、设计、实施、集成、验证、确认和配置)。随着中国新能源汽车发展，厂家的技术水平越来越高，通过积极贯彻ISO26262国际标准，中国新能源汽车安全的生态圈必将形成，人们对电动汽车安全的忧虑也会慢慢消除的。

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