电动汽车动力电池系统安全分析与设计PDF电子书下载

第1章 新能源汽车市场发展概述 1

1.1 电气化驱动时代来临 2

1.2 不断加码的政策支持 5

1.2.1 全球新能源汽车产业政策回顾 5

1.2.2 中国新能源汽车产业政策总结 7

1.3 新能源汽车发展路线之争 12

1.3.1 新能源汽车技术路线 12

1.3.2 新能源汽车发展现状与趋势 15

1.4 动力电池中日韩三足鼎立 21

1.4.1 锂电池产业花落中日韩 21

1.4.2 动力电池的技术发展路线 23

1.4.3 三足鼎立格局 31

1.5 汽车安全事故猛于虎 32

主要参考文献 37

第2章 动力电池系统技术综览 39

2.1 动力电池系统简述 40

2.1.1 动力电池系统的作用 40

2.1.2 动力电池系统的设计理念 40

2.1.3 动力电池从单体到系统 41

2.1.4 动力电池系统产品外形及安装位置 42

2.1.5 动力电池系统的构成和相关技术 45

2.2 动力电池技术介绍 48

2.2.1 动力电池按材料体系分类及特点 48

2.2.2 动力电芯封装形式和极片装配工艺 49

2.2.3 电芯设计技术 50

2.3 电池系统成组技术之一——热管理技术 52

2.3.1 热管理的作用（电池系统的体温调节） 52

2.3.2 热管理技术分类及特点 52

2.3.3 当前热管理技术需求和发展趋势 53

2.4 电池系统成组技术之二——结构设计技术 54

2.4.1 动力电池系统结构的作用（电池系统的体格） 54

2.4.2 模组结构技术 54

2.4.3 箱体及结构技术 55

2.4.4 紧固结构技术 55

2.4.5 防护等级技术要点（IP67） 56

2.5 电连接技术 57

2.5.1 线束和连接的作用（电池系统动力网络和神经网络） 57

2.5.2 连接器选择 57

2.5.3 线材选择和降额设计 58

2.5.4 工艺选择 58

2.6 BMS技术 58

2.6.1 测量 59

2.6.2 保护功能 61

2.6.3 管理功能 62

2.6.4 警示功能 67

2.7 锂电池标准化体系 68

2.7.1 概述 68

2.7.2 国内外标准化情况 68

主要参考文献 69

第3章 产品安全规则与流程 71

3.1 企业安全文化建设 72

3.2 产品安全的规则和流程 74

3.3 产品开发过程中的安全活动实施 78

3.3.1 产品安全管控方法 78

3.3.2 产品安全的设计需求 78

3.3.3 产品开发过程中的安全风险跟踪 80

3.3.4 建立持续优化的闭环流程 81

3.4 产品安全评估 83

3.4.1 产品安全评估的目的 83

3.4.2 产品安全评估的流程 84

3.4.3 产品安全评估的方法 85

3.4.4 产品安全评估的结果及后续要求 85

3.4.5 产品安全评估的独立性 86

3.5 产品安全评审 86

3.5.1 功能安全评审的目的 87

3.5.2 功能安全评审的流程 87

3.5.3 产品安全评审的方法 88

3.5.4 产品安全评审的结果及后续要求 90

第4章 动力电池系统安全分析 91

4.1 系统安全理念 92

4.2 系统安全工程 93

4.3 动力电池系统模型和属性 96

4.3.1 系统组成及环境分析 96

4.3.2 系统简单模型 97

4.3.3 系统的相关属性 98

4.4 动力电池系统安全分析 100

4.4.1 危险的能量源 100

4.4.2 电击危险分析 101

4.4.3 燃烧和爆炸危险分析 102

4.4.4 动力电池系统安全分析的工程方法 103

4.4.5 安全防御措施的基本思路 105

4.5 安全分析案例 107

4.5.1 动力电池系统危险初步识别 107

4.5.2 动力电池系统顶层事故分析 111

4.5.3 动力电池系统安全危险的分解和分配 111

主要参考文献 114

第5章 电气安全设计 115

5.1 警示标识 116

5.2 接触防护 116

5.2.1 直接接触防护 117

5.2.2 间接接触防护 121

5.3 外短路防护 125

5.4 高压回路主动监控与防护 127

5.4.1 过流保护 127

5.4.2 高压互锁检测 128

5.4.3 继电器状态检测 131

5.4.4 绝缘监控 133

5.4.5 碰撞防护 136

5.4.6 上电防瞬态冲击（预充电保护） 138

主要参考文献 142

第6章 机械安全设计 143

6.1 简介 144

6.2 接触式受力防护 144

6.2.1 防护结构的机械强度 144

6.2.2 连接结构的机械强度 147

6.3 非接触式受力防护 151

6.3.1 防护结构的机械强度 151

6.3.2 连接结构的机械强度 152

6.4 IP防护 152

6.4.1 密封界面设计 152

6.4.2 气压平衡部件 155

6.4.3 气密性测试 156

6.5 防呆设计 157

6.5.1 机械防呆 158

6.5.2 颜色防呆 158

6.5.3 标识防呆 158

6.6 防火、阻燃和防腐蚀 159

6.6.1 防火与阻燃 160

6.6.2 防腐蚀 162

主要参考文献 163

第7章 功能安全设计 165

7.1 功能安全标准简介 166

7.1.1 功能安全标准的演变历史 166

7.1.2 ISO 26262的主要内容 167

7.1.3 本书和ISO 26262的对应关系 168

7.2 概念设计 169

7.2.1 相关项定义 169

7.2.2 危害分析和风险评估 170

7.2.3 功能安全概念 173

7.3 系统开发 174

7.3.1 技术安全需求 174

7.3.2 系统安全设计 176

7.3.3 系统集成测试 177

7.4 硬件开发与测试 178

7.4.1 制定硬件安全需求 179

7.4.2 软硬件接口定义 181

7.4.3 硬件设计 181

7.4.4 硬件设计阶段的安全分析 185

7.4.5 计算硬件架构指标 186

7.4.6 随机硬件失效导致违背安全目标的评估（ISO 26262-5第9章） 192

7.4.7 硬件的集成和测试 194

7.5 软件开发与测试 196

7.5.1 软件安全需求 196

7.5.2 软件架构设计 197

7.5.3 软件单元设计 202

7.5.4 软件功能安全测试 203

主要参考文献 203

第8章 化学安全设计 205

8.1 锂离子电池安全性分析 206

8.1.1 突发事件或滥用原因 206

8.1.2 锂离子电池的自身原因 206

8.2 锂离子电池安全性的特征 207

8.3 锂离子电池安全性设计的基本原理 208

8.4 提高锂离子电池安全性的化学设计 210

8.4.1 选用热稳定性高的电极材料 210

8.4.2 选用安全型锂离子电池电解液 212

8.4.3 采用离子液体电解液 215

8.4.4 采用固态电解质 215

8.4.5 采用热失控阻断添加剂 216

8.4.6 选用高稳定性黏结剂 217

8.4.7 选用热稳定性高的隔膜 217

8.4.8 小结 217

8.5 电池热管理常用冷却剂 218

8.6 热失控预警及控制 221

8.6.1 锂离子电池热失控的机理 221

8.6.2 应对措施 223

8.6.3 预警系统选择方法 225

主要参考文献 228

第9章 产品安全验证 231

9.1 概述 232

9.2 安全测试概述 232

9.2.1 电芯安全测试 232

9.2.2 模组安全测试 232

9.2.3 电池系统安全测试 234

9.2.4 测试案例分析 236

9.2.5 测试计划 237

9.3 结构仿真 238

9.3.1 仿真在电池系统设计中的作用与意义 238

9.3.2 基础知识和常用仿真工具介绍 239

9.3.3 电池系统仿真分析的基本理论 239

9.3.4 案例分析 244

9.4 热流体仿真分析 255

9.4.1 Pack设计中的热流体仿真分析 255

9.4.2 基础知识简介和常用热流体仿真工具介绍 256

9.4.3 热流体仿真基础理论 256

9.4.4 热流体仿真实例分析 261

9.5 故障树分析 265

9.5.1 基本概念 266

9.5.2 定性分析与定量分析 266

9.5.3 案例分析 268

主要参考文献 271

第10章 国内外锂动力电池法规和标准体系 273

10.1 世界汽车技术法规概述 274

10.2 与锂动力电池相关的主要技术法规解读 275

10.2.1 FMVSS 305电动汽车：电解液溢出及电击防护 276

10.2.2 ECE R100关于机动车型式批准中电驱动系统特殊要求的统一规定 276

10.2.3 ECE R94关于车辆正面碰撞乘员保护认证的统一规定/ECE R95关于车辆侧面碰撞乘员保护认证的统一规定 282

10.2.4 UN 38.3联合国《关于危险货物运输的建议书——试验和标准手册》第38.3节“金属锂电池和锂离子电池组” 283

10.3 电动汽车锂动力电池主要安全标准解读 284

10.3.1 ISO相关标准 285

10.3.2 IEC相关标准 291

10.3.3 欧盟相关标准 293

10.3.4 美国相关标准 295

10.3.5 中国相关标准 299

主要参考文献 314