電動(dòng)汽車故障樹分析：關(guān)于安全性與可靠性的思考
時(shí)間:2015-11-12 10:11來源:中國(guó)電池網(wǎng) 作者:西顧
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北京新能源汽車股份有限公司總工程師俞會(huì)根發(fā)表了題為《電動(dòng)汽車故障樹分析》的演講報(bào)告，以下是演講報(bào)告實(shí)錄：
尊敬的各位嘉賓，女士們、先生們?cè)缟虾茫沂莵碜员逼履茉吹挠釙?huì)根，非常感謝組委會(huì)給我這次機(jī)會(huì)，從去年下半年開始到現(xiàn)在，大家都看到新能源汽車發(fā)展速度非常快，在這么一個(gè)大好的時(shí)機(jī)下，對(duì)我們來說，我想說我們更應(yīng)該注意一些什么呢？思考一些什么呢？我今天想講的我們更應(yīng)該思考安全性、可靠性，今天我講的主題是電動(dòng)汽車故障樹的分析。
電動(dòng)汽車故障樹分析的話，今天我主要講電動(dòng)汽車著火、爆炸的故障分析，以及高壓故障樹的分析，以及低壓故障樹的分析，三個(gè)部分。
電動(dòng)汽車著火故障樹的分析，總體上來說分成內(nèi)部原因和外部原因兩個(gè)分析，內(nèi)部原因一個(gè)是高壓，一個(gè)是低壓，低壓，傳統(tǒng)車區(qū)別不是很大，但是對(duì)于高壓來說，區(qū)別非常大。對(duì)于外部原因來說，大家都知道電動(dòng)汽車像大城市情況都比較復(fù)雜，有一體車庫(kù)，如果下面的車著了，上面的車怎么辦？所以包括了直接火燒，另外一個(gè)是烘烤，主要考慮幾個(gè)分析，一個(gè)是高空跌落，它會(huì)達(dá)到碰撞的效果。另外就是正面碰，后面的追尾，側(cè)面碰，都會(huì)導(dǎo)致電池的變形，所以對(duì)于電池來說是擠壓，但是對(duì)于車來說是碰撞了。拖底，這跟擠壓也有關(guān)系，比如說特斯拉快速跑的過程當(dāng)中，把整個(gè)電池箱切開，這個(gè)就是跟擠壓有區(qū)別的。最后一個(gè)就是浸水，全浸，我們目前還沒有發(fā)現(xiàn)電池會(huì)著火的，半浸有著火的。這是目前大概的情況，所以從電動(dòng)汽車著火的故障樹分析的話，我們分成了內(nèi)部原因和外部原因這兩塊。
接下來針對(duì)高壓故障樹這一塊來說，也分了一下，大概這么一個(gè)情況，從總體上來說，每一個(gè)高壓零部件都存在高壓的分析，包括零部件的故障，一個(gè)是鋰離子電池系統(tǒng)，一個(gè)是驅(qū)動(dòng)電機(jī)，一個(gè)是逆變器，一個(gè)是DC/DC，一個(gè)是BOX故障，一個(gè)是PTC，還有夏天用的空調(diào)A/C，還有車載充電機(jī)，還有快充。針對(duì)這些來說，一旦在高壓，比如說在短路，在失效這個(gè)前提下，都有導(dǎo)致著火的風(fēng)險(xiǎn)。針對(duì)這些高壓部件，有很多的線束連接起來，有短路可能等等，都有可能導(dǎo)致失效。
這個(gè)跟我們關(guān)系更大一些，鋰離子電池系統(tǒng)，電池包會(huì)出現(xiàn)故障，有電池包過熱，冷卻系統(tǒng)故障，過熱保護(hù)控制故障，熱管理設(shè)計(jì)缺陷。電池包過熱的故障一會(huì)兒再看。針對(duì)冷卻系統(tǒng)故障有散熱，散熱口以及散熱口堵塞。對(duì)于過熱的話，有溫度傳感器，以及軟硬件的故障等等，以及溫度傳感器帶來的故障。
電池包發(fā)熱，這是下一個(gè)，對(duì)于電池包發(fā)熱來說的話，有電量過大，有過重，有電池包損壞，包括端子，包括強(qiáng)度等等，當(dāng)然包括殘次品，殘次品我們還是有辦法控制的，所以放到了最后。
下面對(duì)于電池包里面的單體電池故障，第一個(gè)是電解液泄露，一個(gè)是內(nèi)部短路，一個(gè)是反復(fù)的過放，一個(gè)是熱管理設(shè)計(jì)缺陷。電解液泄露大家都知道，咱們國(guó)內(nèi)最早出現(xiàn)一個(gè)著火事件，后來分析認(rèn)為是電解液泄露，但是其實(shí)從目前看的話，因?yàn)橹鹑齻�(gè)條件，一個(gè)是溫度，一個(gè)是可燃物，一個(gè)是氧氣。所以如果整個(gè)電池系統(tǒng)內(nèi)部要是有電解液泄露，而且局部過熱的時(shí)候，它確實(shí)有著火的風(fēng)險(xiǎn)。短路這塊我覺得在座的各位都比我要更專業(yè)。這里頭我們也大概分了一下，對(duì)于反復(fù)過放這一塊，電動(dòng)汽車是全壽命周期，所以如果多次過放的時(shí)候，它一樣會(huì)導(dǎo)致著火的可能性，這個(gè)我們已經(jīng)做了實(shí)驗(yàn)，而且確實(shí)有這個(gè)風(fēng)險(xiǎn)。
這個(gè)主要講BMS故障，一個(gè)是BMS過熱，本身的過熱，另外一個(gè)BMS的熱管理設(shè)計(jì)，BMS過熱也包括電流，也包括連接點(diǎn)的接觸，以及連接點(diǎn)的解決方案。針對(duì)電流過熱的話，一會(huì)兒專門再做一些解釋。
這個(gè)是繼電器的故障，如果繼電器發(fā)生故障會(huì)出現(xiàn)什么情況呢？一個(gè)是繼電器發(fā)熱，繼電器發(fā)熱的時(shí)候，它有可能會(huì)導(dǎo)致失效，這個(gè)原因會(huì)有比如說承載電流的大小設(shè)計(jì)，線圈的焦糊，觸點(diǎn)的污染，所以對(duì)于整個(gè)電池系統(tǒng)內(nèi)部，有的時(shí)候我們說它也是需要保持一定的潔凈度的。
這個(gè)是預(yù)充電電阻，這個(gè)比較簡(jiǎn)單，如果設(shè)計(jì)合理的話，這個(gè)應(yīng)該問題不是特別大，但是這里頭可能需要考慮幾個(gè)方面，一個(gè)是線圈會(huì)不會(huì)焦糊，包括承載力，比如說允許的電流的大小。
這頁(yè)主要是不配線故障，主要包括兩個(gè)方面，一個(gè)是過熱，一個(gè)是電火花。過熱的話，針對(duì)內(nèi)部高壓配線發(fā)熱，包括比如說可承載的電流大小設(shè)計(jì)不足，電流過大這兩個(gè)方面的原因。電火花這塊一個(gè)是絕緣，一個(gè)是導(dǎo)體固定件的損壞，以及異物的混入。
下面針對(duì)整車的工況，比如要求十年二十公里，對(duì)整車的震動(dòng)、顛簸的工況下這種實(shí)效的可能性。
這主要講的是電池?zé)峁芾矸矫娴墓收希粋�(gè)是電路板發(fā)熱，一個(gè)是熱管理設(shè)計(jì)的缺陷。電路板發(fā)熱，設(shè)計(jì)的容量不足了等等。
這頁(yè)主要講的電流過大，一個(gè)是放電電流過大，一個(gè)是高壓的電路短路。放電電流過大，主要是電流限制控制和VCU電流限制控制故障。對(duì)于高壓電路短路這一塊，主要就是異物混入。
驅(qū)動(dòng)電機(jī)故障，大家知道電動(dòng)汽車?yán)镱^動(dòng)力完全地來自于驅(qū)動(dòng)電機(jī)，所以電池主要供給的是驅(qū)動(dòng)電機(jī)，進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，所以驅(qū)動(dòng)電機(jī)里頭包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)過熱，過熱保護(hù)不良，以及熱管理設(shè)計(jì)缺陷。驅(qū)動(dòng)電機(jī)過熱主要包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)發(fā)熱和冷卻，因?yàn)殡姍C(jī)里頭一般是有電纜系統(tǒng)或者風(fēng)冷系統(tǒng)。過熱保護(hù)不良，像驅(qū)動(dòng)電機(jī)過熱保護(hù)控制故障，因?yàn)橐话銇碚f，發(fā)熱溫度升高，我一般是降功率，如果我降功率降得不夠，這個(gè)溫度一直會(huì)往上升，所以針對(duì)這個(gè)策略也是非常重要的，包括溫度傳感器，如果出了問題意味著我所有的監(jiān)測(cè)失效。
這個(gè)是驅(qū)動(dòng)電機(jī)故障，針對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)發(fā)熱這塊又做了一個(gè)故障樹的分析，包括機(jī)械的，包括電流的，包括短路的。機(jī)械故障包括潤(rùn)滑，箱體變形，在全生命周期內(nèi)，包括葉輪。然后電流過大主要是逆變器控制方面的故障。然后高壓電路短路這塊，可以看到是絕緣，固定以及異物這方面。所以對(duì)于這塊來說，對(duì)于電機(jī)這塊，整體上來說應(yīng)該是要做到防水、防塵。
這個(gè)是驅(qū)動(dòng)電機(jī)逆變器，相當(dāng)于把我的直流電通過逆變給電機(jī)的這么一個(gè)裝置，叫逆變器，它跟電機(jī)應(yīng)該有類似，一個(gè)是過熱，一個(gè)是過熱保護(hù)，還有一個(gè)是過熱的設(shè)計(jì)。
這個(gè)是逆變器發(fā)熱，一個(gè)是電流過大，一個(gè)是短路，相關(guān)的故障樹往下分解的話，一個(gè)是控制的問題，一個(gè)是絕緣，一個(gè)是固定，一個(gè)是異物混入。
這個(gè)是DC/DC，對(duì)于整個(gè)汽車來說，因?yàn)槲矣懈邏旱模矣械蛪旱模F(xiàn)在鉛酸電池以前都是有發(fā)電機(jī)直接發(fā)電進(jìn)行供電，現(xiàn)在我沒有了發(fā)電機(jī)，所以把高壓通過DC/DC確保能夠正常供電，這個(gè)也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的故障，包括變頻器，包括過熱法戶，包括設(shè)計(jì)。
這個(gè)也涉及到DC/DC的發(fā)熱，一個(gè)是電流過大，一個(gè)是高壓短路。因?yàn)檎麄�(gè)新能源汽車會(huì)做一個(gè)集成，叫高壓盒，一般會(huì)把繼電器，我會(huì)把保險(xiǎn)集成到這個(gè)里頭，這個(gè)里頭也有可能會(huì)發(fā)生故障。
這個(gè)是針對(duì)繼電器的故障，涉及到繼電器發(fā)熱，一個(gè)是熱設(shè)計(jì)，繼電器包括欠缺，包括承載電流，包括接觸的污染故障。
這個(gè)是快充繼電器故障，一般來說跟前面的繼電器也差不多，包括線圈，包括可承載的電流，包括接點(diǎn)污染。
這個(gè)是內(nèi)部配線，整個(gè)高壓盒內(nèi)部也要配線，跟前面的有點(diǎn)相似，也不再說了。這個(gè)是針對(duì)電流過大這一塊，分成了下面幾個(gè)方面，一個(gè)是變壓器電流過大，一個(gè)是DC/DC變頻器電流過大，一個(gè)是充電螺栓電流過大，以及承載充電器，A/C、PTC以及高壓電路短路，都有可能會(huì)導(dǎo)致電流過大。
這個(gè)是PTC加熱，PTC加熱的話，其實(shí)現(xiàn)在一般包括兩個(gè)方面，現(xiàn)在有整車的PTC加熱，另外一個(gè)PTC加熱放在電池包里頭，給整個(gè)動(dòng)力電池系統(tǒng)，在低溫條件下供加熱用的。針對(duì)這個(gè)PTC加熱的話，一個(gè)是PTC加熱過熱，以及過熱保護(hù)不良這幾個(gè)方面。
這個(gè)是PTC加熱器本身的故障，包括電流過大，以及高壓短路，電流過大的話包括加熱器調(diào)節(jié)電流控制故障，PTC電加熱器故障。高壓電路短路包括絕緣，導(dǎo)體，異物。絕緣主要是跟選的零部件質(zhì)量有關(guān)，固定主要跟安裝的工藝有關(guān)。
針對(duì)散熱不良，一個(gè)是加熱器液體，一個(gè)是加熱器循環(huán)這兩塊。加熱器如果提示液體不足了，加熱有的時(shí)候有會(huì)異常，如果提示循環(huán)異常了，哪個(gè)地方堵了，也有可能會(huì)導(dǎo)致異常。包括泵出來文獻(xiàn)，也一樣會(huì)導(dǎo)致散熱故障。
這個(gè)是空調(diào)，針對(duì)空調(diào)故障的話，也包括A/C的壓縮機(jī)過熱，然后保護(hù)不良，以及設(shè)計(jì)方面的缺陷。A/C比如說壓縮機(jī)發(fā)熱，散熱，設(shè)計(jì)不足，以及壓縮機(jī)過熱保護(hù)控制故障，溫度傳感器故障，有的是傳感器固定不當(dāng)，有會(huì)導(dǎo)致溫度測(cè)量的偏差的出現(xiàn)。
這個(gè)是A/C壓縮機(jī)發(fā)熱，一個(gè)是機(jī)械性故障，一個(gè)是電流，一個(gè)是高壓短路的故障。這個(gè)跟傳統(tǒng)車基本上相似。
這個(gè)是車載充電機(jī)，包括車載充電機(jī)過熱，包括保護(hù)，包括設(shè)計(jì)缺陷。這個(gè)是針對(duì)車載充電機(jī)發(fā)熱，一個(gè)是電流過大，一個(gè)是高壓的短路。短路的話還是這三個(gè)方面，絕緣、固定以及異物。
這個(gè)是快充故障，相當(dāng)于是個(gè)地面充電機(jī)，在車上其實(shí)只有一個(gè)接口，充電機(jī)是地面的，所以針對(duì)這個(gè)主要是考慮一個(gè)是快充口，另外一個(gè)保護(hù)，因?yàn)檫B接了導(dǎo)線，過熱的話，包括地面充電機(jī)保護(hù)不良的話，對(duì)我的車也是有影響。
這個(gè)是快充發(fā)熱，也包括電流過大，以及短路。
這是最后一點(diǎn)，低壓的故障，基本上跟咱們?cè)鹊膫鹘y(tǒng)車差不多，但是總體上來說，這兒沒有展開，包括保險(xiǎn)絲，包括繼電器，也包括整車控制器，包括轉(zhuǎn)向，包括制動(dòng)，包括門窗，包括后視鏡折彎，包括照明，喇叭等等。12V電源更多比如說線路老化短路導(dǎo)致的故障。
這是我想說的對(duì)于電動(dòng)汽車到目前為止，比如說出現(xiàn)不安全的大概的故障樹梳理了一下，里面有好多內(nèi)容差不多的，包括故障，包括過熱。從目前來看，對(duì)于電動(dòng)汽車來說更多的關(guān)注是兩條，一個(gè)是連接不可靠，另外一個(gè)是電池的內(nèi)部短路，如果把這兩塊做好，包括像碰撞，像浸水這些，我們都可以有所掌控。我的匯報(bào)完了，謝謝大家！
(責(zé)任編輯：admin)
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