分析:電動車安全性與可靠性方面的挑戰

【編者按】若期望電動車能安全地運行,需確保各組件在其生命週期內運轉正常,因為可靠的軟硬件才是保障電動車電氣安全性的關鍵所在。

分析:電動車安全性與可靠性方面的挑戰

電氣安全

(開發商)在開展電氣安全規劃時,需要考慮的要素是:

安全設計:在產品開發週期中,設計階段的首要任務是確保、規劃車輛設計中的電氣安全。

應進行DR1和DR2等常規設計安全評審,如下圖所示。

分析:電動車安全性與可靠性方面的挑戰

SAE J 2344為電動車安全性提供了指導原則,設計者在進行安全設計時務必考慮以下參數:

系統的額定電壓:額定電壓對電動車的續航里程數意義重大,選用的額定電壓越高,意味著安全措施的防護等級越高。

電絕緣:在設計到車輛導電結構時,務必對其正負高壓母線採取完全電絕緣處理。

設計線束、接觸器及連接器等部件時,應提供足夠高的絕緣強度,從而滿足絕緣電阻的要求。

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關鍵系統的安全存儲:電動車需要設計適用的存儲、充電和放電協議,從而確保電池的健康使用。務必搭配好電動車蓄電池組,使電池電壓的偏差最小。在電池放電過程中,需將溫度梯度維持在3℃以內。

裝配線安全:確保無工裝掉落,否則會引起短路。此外,還應在多個站點規劃電氣安全檢查系統(ESCOS),以便在整個車輛建造過程中檢查電絕緣。

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車輛存放的安全性:應告知用戶,按照常規充電協議的要求,使車輛的狀態良好。

充電的安全性:在電動車的生命週期中,充電是其中最頻繁的操作,因此需要考慮安全性因素,因為車輛充電時需要連接到外部的充電基礎設施,因此需要加強關注。

因此,各國通過相關標準來管控感應充電系統,該類系統通常同時適用於常規充電和快速充電兩種模式。

駕駛安全性:在電動車使用過程中,用戶面臨的最嚴重的安全問題是:因電池系統故障所引發的火災事故。較為先進的汽車底部往往有通風口,確保電解液洩漏時,可從該處排放,避免其流入座艙。

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分析:電動車安全性與可靠性方面的挑戰

因環境引起的安全問題:如:極端環境

若環境溫度低於零度,是允許對鋰電池進行充電的,因為存在安全隱患。當環境溫度達到50℃以上時,高溫會嚴重破壞電池的性能和安全性,因此,務必要設計冷卻系統,確保電池能在合適的溫度下工作。

電池端子、匯流條(bus bars)、電池接點及電容勢必會出現腐蝕、鹽化併發生其它化學反應,設計者們需要通過模擬進行良好的應對,確保電池的安全性,防止電絕緣、電池擊穿等故障的發生。

事故前後的安全性:電動車不僅要滿足碰撞標準,還要保持“碰撞後的電氣完整性(Post Crash Electrical Integrity)”,從而決定乘客及其周圍環境的安全性。電動車需進行適當的測試,確認其合規性。

檢修、維修和保養過程中的安全性:需要為電動車提供檢修斷開開關(service disconnect switch),確保操作人員不會暴露於高電壓或大電流的威脅之下,保證其生命安全。應採用適用的符號標註高壓區。若熔斷器(保險絲)設計不合理或連接不當亦或是存在時滯,那麼在任何時間內,所有能量均能被轉移,電動車將存在火災隱患。

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電池處理過程中的安全性:由於電動車與傳統車輛存在差異,在對電動車車載電池進行處理時,需採取預防措施,且操作者需具備相關資質,旨在保障該工作能安全地完成。

軟件安全相關問題:優秀的電動車設計師務必能利用軟件驗證來查找到漏洞,也能預測到危險。國際標準化組織(ISO)26262(第1至9部分)已詳細描述了診斷的功能安全性、危害程度和故障樹分析法。

因此,電動車的安全性無疑面臨著巨大的挑戰。隨著發達國家市場及印度市場內電動車需求的不斷增長,未來將會有更多問題出現,電動車仍需進行持續且快速的改進。在印度,現行的監管標準是臨時性的,無法為用戶提供萬無一失的安全感,因此仍需對其不斷升級。(本文圖片選自autocarpro.in)

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