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電池系統(tǒng)中的故障樹(shù)分析

2019/11/26
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電池系統(tǒng) FTA
NHTSA 陸續(xù)發(fā)布了之前美國(guó)車(chē)企做的有關(guān)電池安全的一些文件,這份 7 月份發(fā)布的報(bào)告《Ford Safety Performance Of Rechargeable Energy Storage Systems》是針對(duì)福特第一代電動(dòng) Focus 來(lái)做的,報(bào)告比較長(zhǎng),今天摘錄一下里面的 FTA

報(bào)告封面

這份報(bào)告主要在電池系統(tǒng)中定義主要的故障事件并進(jìn)行進(jìn)行故障樹(shù)分析(FTA),并識(shí)別出擠壓,過(guò)充和短路三種主要故障機(jī)制,提供了故障的失效模式

電池系統(tǒng)故障樹(shù)
01
FTA 分析范圍

?

這個(gè)分析過(guò)程主要關(guān)注點(diǎn)在于:

鋰電池化學(xué)成分直接相關(guān)的故障

考慮范圍包括車(chē)輛乘員和事故相關(guān)的急救人員

不是限制于特定的設(shè)計(jì)

考慮新產(chǎn)品的安全性能符合 NHTSA FMVSS 測(cè)試。 ?BMS 包括所有相關(guān)組件(例如,溫度傳感器,高壓接觸器

包含已識(shí)別但未擴(kuò)大的制造缺陷

面向的是已經(jīng)通過(guò) DV(設(shè)計(jì)驗(yàn)證)的產(chǎn)品

可靠性和概率不需要量化

編輯錯(cuò)誤這段請(qǐng)忽略:"是 PHEV 和 BEV 在上海的變化,之前 PHEV 對(duì)比 BEV 的優(yōu)勢(shì)是非常明顯的,個(gè)人消費(fèi)者的偏好主導(dǎo)著這個(gè)市場(chǎng)。但是隨著 BEV 的續(xù)航里程增加到 400 公里甚至 500 公里,BEV 和 PHEV 的上牌數(shù)就比較接近了"

FTA 總體概覽

具體的展開(kāi)如下

Mechnical

Chemical

Electrical

到這里是整個(gè)的重點(diǎn),所有電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展瓶頸,都是從電芯層面釋放出來(lái)熱量

Thermal

?

這里分為外力和內(nèi)部壓力上升

內(nèi)部壓力上升往下細(xì)分為短路
過(guò)充和過(guò)放

內(nèi)短路和外短路

阻性加熱

外部熱量和內(nèi)熱

02
不同層級(jí)

從電池 FTA 來(lái)分成 High、Median 和 Low 三種,其中嚴(yán)重的事件在不同的層級(jí)分為三層,和我們的認(rèn)知時(shí)完全一樣的,主要包括

Higher Priority Cell Level Events?

Internal short circuit resulting from a cell separator failure caused by a Cell Crush?

Higher Priority Pack Level Events?

Chemical event involving a pack breach interior to the passenger department caused by a mechanically induced failure. This would be a pack containment failure due to crash

Chemical event involving a pack breach interior to the passenger department caused by a thermally induced failure. This would be a Pack containment failure due to high temperatures, not fire

Mechanical event caused by a pack structure failure, a failure of the structure due to crash

External short circuit caused by battery internal conductors being forced together in a crush event by mechanical forces on a pack

External short circuit caused by conductive fluid allowing a short circuit across cells

Higher Priority Vehicle Level Events

Ignition of the vehicle from a source outside of the pack capable of igniting a combustible mixture?

這份報(bào)告里面有大量的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié),都是基于擠壓、過(guò)充和短路實(shí)驗(yàn)三種不同的形式來(lái)驗(yàn)證以上的故障發(fā)生時(shí),整體的情況,我需要點(diǎn)時(shí)間把報(bào)告里面的內(nèi)容歸類和整理

故障、候選要素和變量

在有經(jīng)費(fèi)支持的條件下,做了挺多的實(shí)驗(yàn)

測(cè)試的層級(jí)

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筆者 朱玉龍,一名汽車(chē)行業(yè)的工程師,2008年入行,做的是讓人看不透的新能源汽車(chē)行業(yè)。我學(xué)的是測(cè)試和電路,從汽車(chē)電子硬件開(kāi)始起步,現(xiàn)在在做子系統(tǒng)和產(chǎn)品方面的工作。汽車(chē)產(chǎn)業(yè)雖然已經(jīng)被人視為夕陽(yáng)產(chǎn)業(yè),不過(guò)我相信未來(lái)衣食住行中的行,汽車(chē)仍是實(shí)現(xiàn)個(gè)人自由的不二工具,愿在汽車(chē)電子電氣的工程方面耕耘和努力,更愿與同行和感興趣的朋友分享見(jiàn)解。