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電動汽車換電安全標(biāo)準的探討
2021-05-25 20:35:24· 來源：知化汽車
上個月30號，《電動汽車換電安全要求》GB/T 40032-2021推薦性國家標(biāo)準正式發(fā)布，這里就標(biāo)準的制定來探討下。標(biāo)準在制定的時候，主要是以FMEA的思路來展開，從而
上個月30號，《電動汽車換電安全要求》GB/T 40032-2021推薦性國家標(biāo)準正式發(fā)布，這里就標(biāo)準的制定來探討下。標(biāo)準在制定的時候，主要是以FMEA的思路來展開，從而得到電動汽車在換電方面特有的安全要求。
首先，需要明確換電車輛所經(jīng)歷的典型工況階段，包括：電池（首次）安裝、道路行駛、電池更換。在這三個工況中：
（1）電池（首次）安裝，主要可能受到安裝操作的沖擊，包括來自水汽、灰塵和污染物等的侵入，以及不當(dāng)操作、不當(dāng)設(shè)計造成的機械損傷和應(yīng)力集中等。
（2）道路行駛，主要是受行駛振動的沖擊，可能造成的橡膠老化、金屬疲勞、緊固件松動、脫落等。
（3）電池更換：這個是換電電動汽車特有的工況，頻繁地換電會帶來換電操作上的沖擊，包括水汽、灰塵、污染物等的侵入，以及更換動作帶來的機械磨損、機械損傷、應(yīng)力集中和積累等。
總的來說，會有兩個主要的工況帶來換電車輛的風(fēng)險，即行車環(huán)境導(dǎo)致的故障和換電過程導(dǎo)致的失效。在明確工況之后，需要明確的是哪些零部件會涉及到換電可能出現(xiàn)的故障，主要的零部件為電池包、換電機構(gòu)和換電接口。每個零部件可能出現(xiàn)的故障模式包括：
（1）結(jié)構(gòu)損壞：包括結(jié)構(gòu)件的松動、脫落和變形；換電接口的連接故障等；
（2）密封失效：包括電池包/換電接口漏氣漏液、IP防護失效等；
（3）電氣故障：包括電池包/換電接口信號間斷、換電接口絕緣報警、高壓互鎖故障等；
（4）環(huán)境影響：包括接口溫升過高/介質(zhì)擊穿等。
……
基于如上的分析，標(biāo)準中梳理了16個類型的換電失效模式，分別對應(yīng)的受影響器件或功能如下：
標(biāo)準通過兩個層面的詳細規(guī)定來應(yīng)對這些潛在的風(fēng)險，一個是整車層面，一個是零部件層面。涉及到的測試與章節(jié)如下：
整車層面相關(guān)的測試旨在驗證換電的可行性和換電的可靠性，要求的兩個量化指標(biāo)為道路行駛1.5萬公里，換電次數(shù)1500/5000次。零部件層面的測試主要來驗證換電系統(tǒng)及關(guān)鍵部件的可靠性。這里重點對于換電接口進行了四個方面的測試：溫升、耐壓、絕緣和防護等級，除此之外，連接器的接觸電阻，通信工作狀態(tài)、固定機械的強度等也可作為檢測的重點。
從對失效分析的影響也可以看出來，接口界面是換電的核心技術(shù)所在，這個界面技術(shù)包括了鎖上機構(gòu)等結(jié)構(gòu)技術(shù)，以及電連接接口、液冷接口。
整個換電安全的標(biāo)準可以看作是對常規(guī)汽車的一個拓展版，引導(dǎo)大家思考在電池包不斷更換的情況下，有哪些潛在的風(fēng)險需要注意，這些風(fēng)險可能集中于哪些零部件上，可能會出現(xiàn)什么的故障及危害，在產(chǎn)品開發(fā)中如何利用相關(guān)測試來最大可能的驗證。
首先，需要明確換電車輛所經(jīng)歷的典型工況階段，包括：電池（首次）安裝、道路行駛、電池更換。在這三個工況中：
（1）電池（首次）安裝，主要可能受到安裝操作的沖擊，包括來自水汽、灰塵和污染物等的侵入，以及不當(dāng)操作、不當(dāng)設(shè)計造成的機械損傷和應(yīng)力集中等。
（2）道路行駛，主要是受行駛振動的沖擊，可能造成的橡膠老化、金屬疲勞、緊固件松動、脫落等。
（3）電池更換：這個是換電電動汽車特有的工況，頻繁地換電會帶來換電操作上的沖擊，包括水汽、灰塵、污染物等的侵入，以及更換動作帶來的機械磨損、機械損傷、應(yīng)力集中和積累等。
總的來說，會有兩個主要的工況帶來換電車輛的風(fēng)險，即行車環(huán)境導(dǎo)致的故障和換電過程導(dǎo)致的失效。在明確工況之后，需要明確的是哪些零部件會涉及到換電可能出現(xiàn)的故障，主要的零部件為電池包、換電機構(gòu)和換電接口。每個零部件可能出現(xiàn)的故障模式包括：
（1）結(jié)構(gòu)損壞：包括結(jié)構(gòu)件的松動、脫落和變形；換電接口的連接故障等；
（2）密封失效：包括電池包/換電接口漏氣漏液、IP防護失效等；
（3）電氣故障：包括電池包/換電接口信號間斷、換電接口絕緣報警、高壓互鎖故障等；
（4）環(huán)境影響：包括接口溫升過高/介質(zhì)擊穿等。
……
基于如上的分析，標(biāo)準中梳理了16個類型的換電失效模式，分別對應(yīng)的受影響器件或功能如下：
標(biāo)準通過兩個層面的詳細規(guī)定來應(yīng)對這些潛在的風(fēng)險，一個是整車層面，一個是零部件層面。涉及到的測試與章節(jié)如下：
整車層面相關(guān)的測試旨在驗證換電的可行性和換電的可靠性，要求的兩個量化指標(biāo)為道路行駛1.5萬公里，換電次數(shù)1500/5000次。零部件層面的測試主要來驗證換電系統(tǒng)及關(guān)鍵部件的可靠性。這里重點對于換電接口進行了四個方面的測試：溫升、耐壓、絕緣和防護等級，除此之外，連接器的接觸電阻，通信工作狀態(tài)、固定機械的強度等也可作為檢測的重點。
從對失效分析的影響也可以看出來，接口界面是換電的核心技術(shù)所在，這個界面技術(shù)包括了鎖上機構(gòu)等結(jié)構(gòu)技術(shù)，以及電連接接口、液冷接口。
整個換電安全的標(biāo)準可以看作是對常規(guī)汽車的一個拓展版，引導(dǎo)大家思考在電池包不斷更換的情況下，有哪些潛在的風(fēng)險需要注意，這些風(fēng)險可能集中于哪些零部件上，可能會出現(xiàn)什么的故障及危害，在產(chǎn)品開發(fā)中如何利用相關(guān)測試來最大可能的驗證。
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