电动汽车的车辆安全防范技术
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解密电动汽车电池自燃原理及防护措施
以锂电池作为储能装置的新能源汽车,目前已经成为了市场主流。然而,随着新能源汽车的推广和应用,锂电池自燃的问题和汽车使用安全已经成为大家担心的问题。
究竟锂电池为什么会自燃?电动汽车是否可以安全、放心地使用?小编为大家进行了梳理。
自燃原理
锂是世界上最活泼的金属。锂离子电池体积小容量密度高,高能量密度的特性让其成为电动汽车的首选。锂离子电池在工作中是利用锂离子得失电子和迁移聚集来实现电能的储存的。 OFweek新能源汽车网
在电池充电时,正极里的锂原子会丧失电子成为锂离子,产生电势差。电解介质中的锂离子在电势差的作用下,向负极迁移聚集。放电时,整个程序倒过来。整个工作过程是由电极内的锂金属得失和电解液中的电子、锂离子的迁移来共同完成的。
然而,锂的化学特性太活泼。锂金属暴露在空气中,会与氧气产生激烈的氧化反应,从而产生燃烧、爆炸。
因此,在锂电池的实际应用中,科学家们千方百计地防止电解液中的锂离子向锂金属转化,并把金属锂锁在石墨或锂化合物中,人们常常听说的,磷酸铁锂、钴酸锂就是储存锂原子的材料。
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同时,为了防止空气进入电池内部,还采取了一系列的防护措施。这使得锂金属不会与氧气接触而发生爆炸。
在使用中,锂电池之所以会发生自燃,就是由于防护措施不到位或产生了严重的外力破坏,导致防护失效,而使得金属锂与空气接触所造成的。
常见的防护措施
外壳防护,为了防止空气进入,锂电池都被封装在密闭容器冲,并为了防止外力破坏通常配以不锈钢外壳和铝合金外壳。例如,特斯拉的电动汽车,甚至采用了钛合金防护板,以防止汽车使用中,尤其是交通事故中对电池容器的损伤。
GB/TXXXXX—XXXXI目 次前 言.................................................................................................................................................................II1范围.....................................................................................................................................................................12规范性引用文件.................................................................................................................................................13术语与定义.........................................................................................................................................................14电动汽车充电系统车内系统信息安全架构.....................................................................................................24.1信息安全架构.............................................................................................................................................24.2信息安全目标.............................................................................................................................................25车内充电系统信息安全技术要求.....................................................................................................................25.1硬件安全技术要求.....................................................................................................................................25.2软件安全要求.............................................................................................................................................35.3数据安全要求.............................................................................................................................................35.4通信安全要求.............................................................................................................................................36测试评价方法.....................................................................................................................................................46.1硬件安全测试要求.....................................................................................................................................46.2软件安全测试要求.....................................................................................................................................46.3数据安全测试要求.....................................................................................................................................56.4通信安全测试要求.....................................................................................................................................6GB/TXXXXX—XXXX1电动汽车充电系统信息安全技术要求1范围本标准规定了电动汽车充电系统车内系统信息安全技术要求和测试评价方法;本标准适用于电动汽车充电系统车内系统信息安全的防护设计、开发、测试和评估。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T18487.1电动汽车传导充电系统第1部分通用要求GB/T19596电动汽车术语GB/T27930电动汽车非车载传导式充电机与电池管理系统之间的通信协议GB/T29317电动汽车充换电设施术语GB/T35273信息安全技术个人信息安全规范GB/TXXXX-XXXX汽车信息安全通用技术要求3术语与定义GB/T19596、GB/T29317、GB/T35273、GB/T18487.1、GB/TXXXX-XXXX界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1车内充电系统in-vehiclechargingsystem电动汽车车内,以充电为目的满足充电相关功能的系统。注:根据充电方式不同,可能包含一个或多个车载控制器,例如电池管理系统(BatteryManagementSystem,简称BMS)、车载通信控制单元(In-VehicleUnit,简称IVU)等。3.2身份鉴别authentication即身份确认,确定使用者身份的过程,从而确定是否具有对某种资源的访问和使用权限。3.3重要数据importantdata车内充电系统相关防护数据,包含个人敏感信息、安全重要参数等数据。3.4车辆对外通信out-of-vehiclecommunicationGB/TXXXXX—XXXX
电动汽车功能安全技术规范管理制度
1.2 功能安全
本部分的功能安全,是指除电池系统和充电系统(相关内容参见后继章节)以外的功能安全。
1.2.1 整车功能安全开发流程
功能安全开发流程应符合《GB/T34590-2017 道路车辆功能安全》相关规定要求。
1.2.2 概念开发阶段
应基于 GB/T34590.3-2017 相关规定完成概念开发,并得出相关项定义、安全目标和功能安全要求,作为系统开发的必要输入。
1.2.2.1 相关项定义
为了充分理解相关项,并为后续阶段的安全活动提供支持,应从相关项的功能、要素、接口、环境条件、相关法规要求和危害等方面考虑,详细定义相关项的功能性和非功能性要求。
1.2.2.2 危害分析与风险评估
危害分析与风险评估的目的是识别相关项中因故障而引起的危害并对危害进行归类,制定相应的安全目标,以避免不合理的风险。
其中,应基于相关项的功能行为,来分析其潜在的危害事件。再从危害-事件的严重程度、暴露概率、可控性三个方面对相关项进行系统性的评估,从而确定安全目标及相应的
ASIL 等级。
1.2.2.3 功能安全概念
功能安全概念主要是为了从安全目标中得出功能安全要求,并将其分配给相关项的架构要素或外部措施。
定义功能安全要求时,应从相关项的运行模式、故障容错时间间隔、安全状态、紧急运行时间间隔及功能冗余等方面进行考虑,同时可以使用安全分析(例如 FMEA、FTA、HAZOP)的方法 ,使制定的功能安全要求更加完善。 功能安全概念还应按照 GB/T34590.9-2017 中的要求进行验证,以表明与安全目标的一致性和符合性,及减轻或避免危害事件的能力。
1.2.3 系统功能安全开发
进行正式系统开发前,应基于 GB/T34590.4-2017 相关规定,指定系统层面产品开发的安全活动计划,包括确定设计和集成过程中适当的方法和措施、测试及验证计划、功能安全评估计划等。
纯电动汽车异常自燃分析及预防对策
作者:雷艺
来源:《西部交通科技》2021年第07期
文章从与高压动力电池的相关性出发,分析了纯电动车的各种异常自燃原因,并提出了相应的预防措施,以期使消费者有更好的纯电动汽车驾乘体验。
纯电动汽车;自燃;预防
U469.72A451633
0 引言
近几年来有买车意向的消费者考虑购买纯电动汽车的占30%左右。根据新能源汽车国家大数据联盟统计,2020年全国新能源汽车保有量達到492万辆,较2019年增加111万辆,增幅为29.18%。据不完全统计,2020年国内共发生124件新能源汽车起火事故,较2019年增加约47%左右。新能源汽车的异常自燃一直以来都是大众关注的焦点之一,是当前汽车生产企业现有的技术水平不能防止车辆在正常使用过程中自燃?还是消费者操作过程中出现问题?这些都是亟待正视、研究并积极预防的。
1 纯电动汽车异常自燃原因分析
从各方媒体报道的数据分析显示,纯电动汽车的自燃事件中充电自燃占比为38%,行驶中自燃占比为39%,其余自燃占比为23%。自燃原因非常复杂,具有易触发、不易发现、多诱因的特点[1],可以归纳为与其所特有的高压动动力电池相关、不相关两方面,其中与高压动力电池自身因素、使用情况密切相关的自燃比率也最大。新能源汽车动力电池结构复杂,且与传统的燃油汽车电池结构具有很大的差异[2]。当前在纯电动汽车中使用最广泛的高压动力电池为磷酸铁锂电池(三元锂电池)。这种类型的锂电池特性为容量密度高,体积小,具有非常活跃的化学性质,空气中的氧气非常容易和锂电池中的锂金属发生剧烈氧化反应,释放出大量的热量,如果这些热量无法及时得到有效的散发则会产生自燃。
1.1 与高压动力电池密切相关的自燃
1.1.1 充电过程中自燃的原因