电动汽车用动力电池系统安全性设计-0901..
电动汽车动力电池系统总体方案设计
电动汽车动力电池系统总体方案设计1.1 额定电压及电压应用范围对于高速电动车辆动力电池系统的额定电压等级，参照《GB/T31466-2015 电动车辆高压系统电压等级》可选择144V、288V、320V、346V、400V、576V等。
对于微型低速电动车动力电池系统的电压等级，100V以下主要以48V、60V、72V和96V为主。
动力电池系统的额定电压及电压范围必须与整车所选用的电机和电机控制器工作电压相匹配，因此为保证整车动力系统的可靠运行，需要根据电动整车电机的电压等级及工作电压范围要求，选择合适的单体电池规格（化学体系、额定电压、容量规格等）并确定单体电池的串联数量、系统额定电压及工作电压范围。
通常允许使用的电压范围上限为系统额定电压的115%~120%，下限为系统额定电压的75%~80%。
1.2 动力电池系统容量整车概念设计阶段，从整车车重和设定的典型工况出发，续驶里程、整车性能（最高车速、爬坡度、加速时间等）要求，可以计算出汽车行驶所需搭载的总能量需求。
动力电池系统容量主要基于总能量和额定电压来进行计算。
1.3 功率和工作电流整车在急加速情况下，动力电池系统需要提供短时脉冲放电功率，对应的工作电流为峰值放电电流；在紧急刹车情况下，需要提供短时能量回收功率，对应的回馈电流为峰值充电电流。
整车在平路持续加速或长坡道时，动力电池系统需要提供稳定的持续放电功率，此时要求能够长时间稳定输出一定额度的电流，即持续放电工作电流。
1.4 可用SOC范围在动力电池系统产品设计上，由于SOC可用范围会直接影响总能量的设计，直接体现到单体电池的选型及数量要求，因此，也会对电池箱体的包络尺寸设计、内部布置及安装空间间隙以及对总体成本等方面产生最直接的影响。
动力电池系统SOC应用范围的选择首先考虑整车对充放电功率和可用能量等方面的需求，同时结合单体电池在不同温度条件下的充放电能力（功率和能量）、存储性能（自放电率）、寿命、安全特性，以及电池管理系统的SOC估算精度等影响因素来确定。
新能源汽车动力电池的安全性研究
新能源汽车动力电池的安全性研究在当今汽车行业的快速发展中，新能源汽车凭借其环保、节能等优势逐渐崭露头角。
然而，新能源汽车的动力电池安全性问题一直是人们关注的焦点。
动力电池作为新能源汽车的核心部件，其安全性直接关系到车辆的使用安全以及消费者的生命财产安全。
新能源汽车动力电池主要包括锂离子电池、镍氢电池等类型。
其中，锂离子电池因其能量密度高、循环寿命长等优点，成为目前新能源汽车最常用的动力电池类型。
但锂离子电池在使用过程中也存在一些安全隐患，如热失控、过充过放、短路等。
热失控是新能源汽车动力电池最严重的安全问题之一。
当电池内部温度过高时，可能会引发一系列连锁反应，导致电池起火甚至爆炸。
造成热失控的原因主要有内部短路、外部短路、过充、高温等。
内部短路可能是由于电池生产过程中的瑕疵，或者在使用过程中电池受到挤压、穿刺等机械损伤导致。
外部短路则可能是由于车辆电路故障或者外部环境因素引起。
过充会使电池内部产生过多的热量，而高温环境会加速电池内部的化学反应，增加热失控的风险。
过充过放也是影响动力电池安全性的重要因素。
过充会导致电池内部结构损坏，产生大量气体，增加电池内部压力，严重时可能引发爆炸。
过放则会使电池活性物质减少，降低电池的容量和寿命，甚至可能导致电池内部短路。
为了避免过充过放，新能源汽车通常配备了电池管理系统（BMS），对电池的充放电过程进行实时监测和控制。
然而，BMS 也并非万无一失，如果出现故障或者误判，仍然可能导致过充过放的情况发生。
短路是另一个常见的安全隐患。
短路可能是由于电池内部的正负极直接接触，或者外部导体使电池的正负极短路。
短路会导致电流瞬间增大，产生大量热量，引发安全事故。
此外，电池在使用过程中的振动、碰撞等也可能导致电池内部结构松动，增加短路的风险。
为了提高新能源汽车动力电池的安全性，科研人员和汽车厂商采取了一系列措施。
在电池材料方面，不断研发新型的正负极材料和电解质，提高电池的稳定性和安全性。
新能源汽车的安全性能与风险评估设计与优化
新能源汽车的安全性能与风险评估设计与优化随着环保意识的不断提高和对可持续发展的追求，新能源汽车在全球范围内得到了迅猛的发展。
然而，与传统燃油汽车相比，新能源汽车在安全性能方面面临着一些独特的挑战。
为了确保新能源汽车的安全性，对其进行科学的风险评估设计与优化至关重要。
新能源汽车的安全性能涵盖多个方面，包括电池安全、电气系统安全、碰撞安全等。
其中，电池安全是最为关键的一环。
电池作为新能源汽车的动力来源，其性能和安全性直接影响着车辆的整体表现。
电池在使用过程中可能会出现过热、短路、起火甚至爆炸等问题。
这不仅会危及乘客的生命安全，还可能对车辆和周围环境造成严重破坏。
电气系统安全同样不容忽视。
新能源汽车的电气系统比传统燃油汽车更为复杂，高电压、大电流的存在增加了电气故障的风险。
例如，漏电、短路等问题可能导致车辆失去动力，甚至引发火灾。
在碰撞安全方面，新能源汽车由于电池组的存在，其车身结构和碰撞能量传递方式与传统燃油汽车有所不同。
这就需要在车辆设计阶段充分考虑碰撞时对电池组的保护，以避免电池受损引发的安全事故。
为了有效地评估新能源汽车的安全风险，我们需要建立一套全面的评估体系。
首先，要对电池的性能和安全性进行深入研究。
这包括电池的充放电特性、热管理性能、循环寿命等方面。
通过对这些参数的监测和分析，可以及时发现潜在的安全隐患。
其次，对电气系统的安全性评估要关注线路的布局、绝缘性能、电器元件的可靠性等。
采用先进的检测技术和设备，对电气系统进行定期检测和维护，确保其正常运行。
在碰撞安全评估中，要运用计算机模拟技术和实际碰撞试验相结合的方法。
通过模拟不同碰撞场景下车辆的变形情况和能量吸收情况，优化车身结构设计，提高车辆的碰撞安全性。
在风险评估的基础上，进行针对性的设计优化是提高新能源汽车安全性能的关键。
对于电池安全，优化电池的封装结构，加强散热设计，采用更先进的电池管理系统，实时监控电池的状态，一旦出现异常能够及时采取措施。
新能源汽车动力电池充电管理系统安全性研究
新能源汽车动力电池充电管理系统安全性研究新能源汽车动力电池充电管理系统是当前新能源汽车的核心组成部分，对其安全性进行研究具有重要意义。
随着新能源汽车的快速发展，动力电池充电管理系统的安全性问题日益凸显，如何确保其安全性成为了亟需解决的难题。
本文从动力电池充电管理系统的安全性入手，深入探讨其存在的问题及解决途径，旨在为新能源汽车的发展提供有益参考。
首先，本文将分析动力电池充电管理系统存在的安全隐患。
由于动力电池充电管理系统涉及电气、化学等多个领域，其安全性问题涉及范围广泛。
例如，充电时可能出现过充、过放等问题，容易导致动力电池性能下降甚至起火爆炸，严重威胁行车安全。
此外，系统设计不当、材料选择不当等也会对系统安全性造成影响。
因此，有必要对动力电池充电管理系统的安全性进行全面的研究和分析，以有效解决存在的安全隐患。
其次，本文将探讨提升动力电池充电管理系统安全性的途径。
在系统设计方面，应采用专业的材料和技术，确保系统具有良好的散热性和安全性。
同时，引入先进的电气保护装置和智能控制系统，及时监测电池状态并采取相应措施，以保障系统的稳定运行。
此外，加强对动力电池充电管理系统的检测和维护工作，定期进行安全检查和维护，及时发现和解决问题，也是提升系统安全性的有效途径。
最后，本文将以实际案例为基础，对动力电池充电管理系统的安全性进行验证和评估。
通过对已经投入使用的新能源汽车动力电池充电管理系统进行深入调研和实地测试，分析其存在的安全隐患和问题，并提出相应的改进方案。
通过案例验证，旨在验证提升动力电池充电管理系统安全性的途径的可行性和有效性，为今后的相关研究和实践提供指导和借鉴。
让我们总结一下本文的重点，我们可以发现，新能源汽车动力电池充电管理系统的安全性研究是当前亟待解决的问题。
本文将深入探讨系统存在的安全隐患、提升系统安全性的途径，以及通过实际案例验证系统安全性的有效性。
相信通过本文的研究与探讨，能够为新能源汽车动力电池充电管理系统的安全性提升提供有益参考，推动新能源汽车产业的健康快速发展。
新能源汽车锂离子动力电池安全性分析
新能源汽车锂离子动力电池安全性分析作者：刘俊来源：《时代汽车》2024年第11期摘要：新能源汽车行业近年来风生水起，受到了全球范围内的广泛关注和重视。
特别是电动汽车，因其环保、低排放等特点备受青睐。
而动力电池作为驱动这些车辆行驶的心脏部件，自然成为了人们研究和关注的焦点。
然而，随着电动车辆的快速增长，相关的安全问题也随之浮现，特别是涉及动力电池的安全性问题，已成为制约新能源汽车发展的一大痛点。
本文将针对新能源汽车锂离子动力电池安全性展开详细分析，以供参考。
关键词：新能源汽车锂离子动力电池安全性新能源汽车在充电、行驶、甚至遭遇交通事故的过程中出现的动力电池自燃或起火现象尤其让人担忧。
这些火灾事故不仅会导致财产损失，更有可能危及人身安全，给车主及周围人群带来重大风险。
因此，电动汽车锂离子动力电池的安全性问题引发了广泛的社会关注，成为业界亟待解决的重要课题。
为了保证新能源汽车的安全性，对锂离子动力电池进行深入的安全性分析和研究是非常必要的。
这不仅包括了解和评估锂离子动力电池在设计、制造、使用和废弃等全生命周期中可能出现的安全风险，还涉及到采取有效的预防措施来降低事故发生的几率。
1 锂离子动力电池工作原理锂离子动力电池作为电动汽车的能量之源，其结构与功能复杂且精巧。
它主要构成包括若干锂电池模组、外围的箱体、安全设施（如防爆阀）以及温度调节用的加热片等。
同时，可将这些锂电池模组视为动力电池的“心脏”，而这些模组本身，则是由许多串联、并联或二者结合的锂离子电池单体所组成。
锂离子电池，作为动力电池的基本构建单元，具有其独特的结构和工作原理。
它由正极材料、负极材料、隔膜、电解液和电池壳体等部分组成。
在工作时，锂离子在正负极之间移动，实现电荷的转移。
因其工作方式类似于摇椅，即电荷在两端来回“摇摆”，因而得名“摇椅型”电池。
在电池充电过程中，当外部电压施加在电池两极上时，锂离子会从正极材料中释放并进入电解液，在隔膜的指引下向负极移动。
动力电池结构设计标准
动力电池结构设计标准动力电池是电动汽车的核心组件之一，对于电动汽车的性能、安全性以及使用寿命都有着至关重要的影响。
而动力电池的结构设计标准则直接决定了电池组的性能表现和整体可靠度。
本文将针对动力电池结构设计进行论述，探讨动力电池结构设计标准的要点和技术要求。
一、动力电池结构的基本要素动力电池结构的基本要素包括电池芯、电池模块和电池包。
电池芯是动力电池的核心，是由正负极片、隔膜和电解液组成，负责存储电能；电池模块是由若干电池芯组成的基本单元，负责电荷和放电；电池包则是多个电池模块的组合，提供电动汽车所需的能量。
二、动力电池结构设计标准的要点1. 安全性：动力电池是电动汽车的能量来源，必须具备高度的安全性。
动力电池结构设计应考虑到防止过充、过放、过压、过温等异常情况的发生，并采取相应的安全保护措施。
2. 散热设计：动力电池在充电和放电过程中会产生大量的热量，若散热不良会导致电池过热，甚至引发火灾等严重后果。
因此，动力电池结构设计应合理设计散热系统，确保电池能有效散热。
3. 电池模块可拆卸性：电池模块可拆卸设计方便了维修和替换工作，同时也提高了电池组的可靠性。
动力电池结构应考虑便于模块的拆卸和安装，以降低维修成本和维修时间。
4. 结构可靠性：动力电池需要在不同的环境条件下正常工作，故其结构设计应具备良好的可靠性。
动力电池结构应能够抵御振动、冲击和压力等外力作用，并保持良好的结构稳定性。
5. 尺寸和重量：动力电池结构设计应考虑电池组的尺寸和重量问题，以保证其能够适应电动汽车的空间和负载需求。
三、动力电池结构设计标准的技术要求1. 电池芯的安装方式：电池芯的安装方式可以采用固定式或可调节式。
固定式安装方式适用于要求高结构稳定性，不需频繁拆卸的场景，而可调节式安装方式适用于需要灵活调整电池组结构和容量的场景。
2. 电池模块的连接方式：电池模块之间的连接方式可以采用槽式连接或插鞋式连接。
槽式连接适用于电池模块数量较少且结构相对固定的场景，而插鞋式连接适用于电池模块数量较多且需要频繁拆卸和更换的场景。
总论--《新能源电动汽车技术概论》-0901
《新能源电动汽车技术概论》一、新能源电动汽车技术术语GBT 19596-2004 电动汽车术语分四个部分：1、整车类；2、电机及控制器；3、蓄电池；4、充电器。
GBT 19596-2004 电动汽车术语需要修订，增添新内容5、增程器：由发动机、发电机、控制单元、辅助系统等构成。
重点内容：1）关键中英文术语；2）预习题目：结合术语给出以下车型为何种混合动力；●日系：丰田普锐斯，日产leaf(叶，聆风)；●中国比亚迪：F3DM，e6，秦，K9；●美国通用：沃兰达；二、新能源电动汽车分类1、按车型分类：商用，乘用；2、按驱动分类：前驱，后驱；单驱，双驱，四驱；3、按模式分类：纯电动，混合动力；强混，弱混，并混，串混，串并混；应用案例：1、东风股份新能源商用车介绍；2、HEV的类型与节能效果评价；3、东风新能源纯电动城市客车；4、插电增程式电动大巴介绍-申沃客车；5、插电增程式混合动力城际客车-骆驼倍能；三、几种典型车型1、纯电动汽车：日产LEAF聆风；比亚迪e6；2、纯电动客车：比亚迪K9；东风天翼；3、混合动力汽车：丰田pruis；比亚迪F3DM；比亚迪秦；作业要求：整车技术指标；动力电池技术参数；电机及控制器参数；大致工作原理；要求：PPT格式；可在网上查找与搜索。
四、整车及底盘设计重点（传统车与新能源汽车设计各有不同侧重点）：整车设计：满足外特性指标及用户使用指标；传统汽车整车自身特点：温度，震动，IP防护；电动汽车整车新增特点：电机、电池、电控；高压绝缘，电磁兼容等；底盘设计：1）外特性设计包括：动静平衡，配重等；2）内特性设计包括：电池系统，驱动系统的摆放等；五、新能源汽车核心零部件驱动系统：电机及控制器；能源系统：电池及BMS；增程器系统：发动机及发电机；高压辅助系统：DC/DC，车载充电，漏电保护，高压线束等；非车载充电系统；交流充电桩，直流充电机，充电线等；应用案例：1、新能源电动汽车项目关键点；2、骆驼锂离子电池PACK。
新能源汽车动力电池系统结构设计分析
新能源汽车动力电池系统结构设计分析[摘要]汽车属于现代普遍的一种交通工具，为人们日常生活提供极大的便利条件。
但伴随石油资源日益紧缺化，且大气污染问题日趋严重，故无污染、清洁、新能源类型汽车得以快速发展起来。
动力电池，属于新能源型汽车的重要构成，对新能源型汽车能否正常运行有着直接影响。
故本文主要探讨新能源型汽车当中动力电池总体系统结构合理化设计，仅供参考。
[关键词]动力电池；汽车；新能源；结构设计；系统；前言：伴随近几年新能源型汽车业的飞速发展，社会各界更为关注其内部各重要零部件合理设计及其加工。
动力电池系统属于新能源型汽车当中重要的部件，实现对动力电池总体系统结构合理化设计，直接关系着新能源型汽车各项功能的发挥及其正常运行。
因而，对新能源型汽车当中动力电池总体系统结构合理化设计开展综合分析较为重要。
1、设计要求动力电池系统内含电池模块及其支架、高压电路的控制系统、电池管理及其热管理的系统、电池箱体、安全控制等等。
如下为新能源型汽车当中动力电池总体系统结构相关设计要求：应当确保系统结构有着极强刚度及强度，可充分满足各项测试标准及要求，不可有外壳破裂、泄漏、着火、爆炸各种情况出现；机械零部件均不可有疲劳失效问题产生，特别是安装及其加强部位，应当保证该动力电池能够处于极限工况条件下实现正常地运行使用[1]；动力电池整个系统结构所外露的底端应当具备极强抗石击、穿刺、球击等各项性能；动力电池系统务必具备优良密封防护、防腐及防爆等性能，要求其绝缘电阻务必＞100Ω/ V，且带电端子相互间爬电距离满足于电工各项安全标准等。
2、设计要点2.1 在电芯模组的结构设计层面新能源型汽车内部动力电池系统所用电池有着较多类型，如超级电容器、铅酸电池、燃料电池、镍氢电池、锂离子类电池等。
外观形态上以软包、圆形、方形为主。
实际选用过程，要求结合动力电池整个系统空间实际大小及所能达到相应能量密度、电池实际性能特点及其安全性、用户具体使用工况及其环境因素等，予以合理选用。
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2、比亚迪 e6 着火事件
2012 年 5 月 26 日凌晨 3 时 08 分，深圳滨海大道西行侨城东路 段发生的一起重大交通事故， 让电动汽车的安全问题成为了全世界关 注的焦点。当时，一男子载三女驾驶一辆红色日产 GT-R跑车，高速 撞上两辆同方向行驶的出租车。其中一辆 比亚迪 E6 电动出租车起火 燃烧，一名男性出租车司机连同两名女性乘客被困火中当场死亡。
结论： 汽车底盘在受到猛烈冲击变形后会产生着火事故； 底盘受到猛烈冲击类似于挤压和针刺的综合测试。
3、锂离子电池在新能源汽车应用上必需考虑的四个安全层面： 1）电芯自身安全性问题； 2）电池模组安全性问题； 3）电池 PACK 安全性问题； 4）使用过程的安全性问题；
二、锂离子电芯安全性特征 1、锂离子电芯分类
在电解液泄漏时，见火即着； 隔膜：在一定温度（大于 160 度）下会收缩，造成正负极短路，
从 2013 年下半年开始，特斯拉已经发生了六起起火事件。其中 两起是行驶中车辆自燃， 两起是碰撞起火， 原因是车主驶过路面上的 残骸致使电池箱被刺穿后起火， 有一起在充电时发生， 还有一起原因 不明。
1）11月6日，据海外网站报道，一辆特斯拉 Model S 电动车在美 国田纳西州纳什维尔附近再度遭遇起火事故， 车头几乎全部烧毁。
解质界面膜（ SEI 膜）热稳定性影响。负极表面 SEI 膜的热稳定性由 负极材料和电解液共同决定， SEI 膜的主要成分为有机碳酸盐，其分 解温度约为 130℃，当这层起钝化作用的界面膜受热分解后，高活性 的含锂负极裸露于电解液中，导致它们之间发生剧烈的氧化还原反 应，放出的热量引起电池温度急剧上升， 并引发其他可能的放热反应， 使电池进入热失控状态。
1 ）圆柱形； 2 ）钢壳方形及塑壳方形； 3 ）液态软包； 2、锂离子电芯材料安全特性分析
正极材料、负极材料、电解液和隔膜 是锂离子电芯 必不可少的四 个组成部分， 对锂离子电芯的安全性起到决定性作用。 锂离子电芯 内 部各化学成分是导致装有锂离子电池车辆起火燃烧的先决条件。
正极材料对安全性的影响 正极材料对动力电池安全性的影响主要表现在两个方面： 1）正极脱嵌的锂离子过多，在负极表面析出形成锂枝晶。 一方面，锂枝晶容易刺穿隔膜，造成电池内部短路，而且金属锂 的熔点较低，即使锂枝晶没有刺穿隔膜，只要温度较高，金属锂就会 熔融，从而将正负极短路； 另一方面金属锂非常活泼，会直接和电解 液反应放热，造成安全事故。 2）正极材料与电解液发生氧化 - 还原反应放热，造成热失控。 三种正极材料中锰酸锂氧化 - 还原温度为 250℃左右，磷酸铁锂 更是高达 400℃，而镍钴锰酸锂氧化 - 还原温度只有 180℃左右， 具有 较强的氧化性，易氧化放热而造成热失控。 负极材料对安全性的影响 负极材料的安全性通常受负极材料的热稳定性和负极表面固体电
电动汽车用动力锂离子电池系统 安全性设计
拟稿：张建华 2014、7、 31
目录 1、序言 2、锂离子电芯安全特性 3、几种锂离子电芯安全特性分析 4、由锂离子电芯组成的电池 PACK的安全性特性分析 5、锂离子电池 PACK安全性设计 6、结论
一、序言 1、特斯拉电动汽车六次碰触起火事件
7 月 4 日，在一起离奇的盗窃事件中，特斯拉意外成为了主角。 一名身份未明的男子 7 月 4 日早间盗窃 ModelS汽车后，引发警方的 高速追逐。 该男子随后在西好莱坞撞上多辆汽车， 并在撞击路灯后解 体成两半，引发电池着火。 7 月 7 日，特斯拉表示，该公司将调查在 高速追逐中因碰撞而解体成两半，并着火的 ModelS汽车残骸。
电解液对安全性的影响 电解液对动力电池安全性的影响主要体现在两个方面： 1）电解液溶剂组分的高温、高压稳定性决定电池整体安全性能。 2）特殊功能添加剂对改善 SEI 膜成膜效果、控制电解液中酸和水含 量有显著作用。 还可以通过阻燃添加剂和过充保护添加剂抑制热失控 和高电压造成的安全危险。 隔膜对安全性的影响 大量试验结果证实，导致正常使用条件下电池起火燃烧等安全事 故的主要原因是电池内部短路。 内部短路导致安全事故的原理是： 隔 膜被硬物、毛刺、 锂枝晶等刺破形成微小的通孔，正负极在通孔处发 生短路，短路时产生的热量使隔膜熔融收缩，短路面积逐渐扩大，积 累到一定程度后，热失控导致电池起火燃烧。
涉及各领域的 13 名知名专家，包括电动汽车整车及动力系统、 部件安全、结构安全、汽车 碰撞 、电子电气安全、动力电池、 汽车交 通事故 鉴定、火灾调查、材料燃烧特性等专业领域。专家分别来自中 国汽车技术研究中心、 交通 运输部、科学研究院、公安部 天津 消防研 究所、广东省消防总队、北方车辆研究所、 SMG等，进行 为期 70 天 的调查。
专家组得到的结论是：电池没爆炸，着火起因是 e6 受到两次严 重碰撞 ，车身后部及电池托盘严重变形、 动力电池组和高压配电箱受 到严重挤压， 导致部分动力电池破损短路、 高压配电箱内的高压线路 与车体之间形成短路， 产生电弧， 引燃内饰材料及部分动力电池等可 燃物质。 e6 的动力电池系统在整车上的安装布局、绝缘防护及高压 系统等方面设计合理，“整车安全未见设计缺陷”。
三、几种锂离子电芯安全特性分析 1）锂离子 18650电芯安全特性分析
锂离子 18650 电芯外表尺寸：直径 18.0mm， 高度 65.0mm。 锂离子 18650 电芯结构特点： 正极：顶部原点；负极：壳体； 塑料膜：每个 18650 电芯都带一个包装塑料膜，起绝缘作用； 锂离子 18650 电芯安全特点： 电解液：属于有机可燃物，在一定温度下会燃烧，引起火灾；
2）10月1日，一辆 Model S 撞上了路中的金属残片引发事故着火 燃烧 , 车辆前部的一块电池包起火。
3）10月18日中旬，在墨西哥，一辆高速行驶特斯拉 Model S 撞到 了一堵混凝土墙，紧接着又撞上了一棵大树，随后起火燃烧。
结论： 汽底盘在受到猛烈冲击变形后会产生着火事故；
底盘受到猛烈冲击类似于挤压和针刺的综合测试。