新能源汽車動(dòng)力電源重要由電能/能量存儲(chǔ)單元、能量轉(zhuǎn)換模塊及發(fā)電單元(燃料動(dòng)力電池、發(fā)動(dòng)機(jī)－發(fā)電機(jī))、電源管理系統(tǒng)、熱管理系統(tǒng)、安全管理系統(tǒng)、內(nèi)外部封裝系統(tǒng)、連接裝置等構(gòu)成。

目前，主流新能源汽車二次電池的電能存儲(chǔ)單元重要包括鎳氫電池、鋰離子電池。動(dòng)力電源系統(tǒng)的安全管理技術(shù)的執(zhí)行要高精度、復(fù)雜的電池管理系統(tǒng)(BMS)，應(yīng)該具有以下基本功能：

1)動(dòng)力鋰電池碰撞斷電保護(hù);

2)動(dòng)力鋰電池高壓電安全防護(hù);

3)動(dòng)力鋰電池充放電安全管理;

4)動(dòng)力鋰電池濫用防護(hù)；

5）動(dòng)力鋰電池故障診斷處理。

因此，相應(yīng)的功能安全要求很高，重點(diǎn)體現(xiàn)在以下幾方面。

動(dòng)力鋰電池碰撞斷電保護(hù)

根據(jù)GB/T314982015《電動(dòng)汽車碰撞后安全要求》，電動(dòng)汽車碰撞后安全評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)重要包括:

1)整車母線電壓、母線搭鐵電壓滿流不大于30V和直流不大于60V;

2)電能要求高壓母線上的殘余總電能應(yīng)小于0.2J;

3)碰撞后車輛所有高壓設(shè)備應(yīng)有IPXXB級(jí)別的物理防護(hù)

4)高壓絕緣電阻滿足GB/T18384.3-2001《電動(dòng)汽車安全要求》;

5)動(dòng)力鋰電池電解液泄漏量、動(dòng)力鋰電池移動(dòng)位移應(yīng)滿足相應(yīng)的要求;

6)碰撞發(fā)生后30min內(nèi)不得起火、爆炸。

因此，開發(fā)符合ISO26262標(biāo)準(zhǔn)的動(dòng)力鋰電池碰撞斷電保護(hù)系統(tǒng)的關(guān)鍵在于盡量縮短響應(yīng)時(shí)間(包括碰撞信號(hào)的采集、確認(rèn)以及執(zhí)行器執(zhí)行整車切斷高壓電指令的時(shí)間)，響應(yīng)時(shí)間越短，系統(tǒng)安全性越高。

在ISO26262標(biāo)準(zhǔn)中，要求的電氣安全防護(hù)涉及主動(dòng)保護(hù)和被動(dòng)保護(hù)2種方式。與碰撞斷電保護(hù)相關(guān)的主動(dòng)安全保護(hù)方法重要有3種：

1)利用CAN總線通信實(shí)現(xiàn)碰撞斷電保護(hù)。安全氣囊ECU(SＲSECU)采集碰撞傳感器發(fā)送的碰撞信號(hào)后，判斷該碰撞信號(hào)是否達(dá)到閾值。在確認(rèn)達(dá)到閾值后，置相應(yīng)控制引腳為低電位。主控制器監(jiān)測(cè)到SＲSECU信號(hào)引腳電平變化(由高變低)，同時(shí)以一定速率向BMS發(fā)送碰撞報(bào)文。當(dāng)BMS接收到3幀以上有效碰撞報(bào)文后，即切斷整車高壓回路。

2)用PWM波實(shí)現(xiàn)碰撞斷電保護(hù)。為防止方法1)中SＲSECU信號(hào)引腳電平受外界電磁干擾出現(xiàn)碰撞誤報(bào)警情況，采用具有一按時(shí)序的PWM波替代SＲSECU碰撞信號(hào)。當(dāng)BMS持續(xù)檢測(cè)到2個(gè)以上完整的PWM碰撞脈沖后，確認(rèn)碰撞發(fā)生，立即切斷整車高壓回路。

方法3)是方法1)和2)的綜合:采用信號(hào)冗余確保碰撞保護(hù)。SＲSECU同時(shí)發(fā)送PWM波和CAN報(bào)文至BMS，當(dāng)BMS判定兩路碰撞信號(hào)中，任一路信號(hào)有效，即執(zhí)行切斷高壓電指令。

與碰撞斷電保護(hù)相關(guān)的被動(dòng)安全保護(hù)方法是:將碰撞開關(guān)串入高壓互鎖回路(HVIL)，慣性開關(guān)在碰撞發(fā)生時(shí)被觸發(fā)，切斷HVIL回路。除了上述的電氣安全防護(hù)措施外，動(dòng)力鋰電池組碰撞斷電保護(hù)設(shè)計(jì)還應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)安全防護(hù)，如采用U形安裝支架、防撞加強(qiáng)筋、防撞支架等。

動(dòng)力鋰電池高壓電安全防護(hù)

在GB/T18384.12001以及IEC604791:2005中，對(duì)電動(dòng)汽車高壓安全提出的要求如下:

1)接觸電壓不允許超過(guò)36V(人體安全電壓)且漏電電流不允許超過(guò)30mAs(人體安全閾值);

2)絕緣電阻阻值除以標(biāo)稱電壓值的最低值為100/V，最好大于500/V;

3)接通時(shí)需進(jìn)行預(yù)充電，防止瞬態(tài)高壓電沖擊;

4)確保高壓接觸器斷開時(shí)間在20ms內(nèi);

5)電源斷開1s后，任何可觸及的導(dǎo)電部分和地之間的交流峰值不能高于42.4V，直流電壓應(yīng)低于60V，且存儲(chǔ)能量應(yīng)小于20J。

在實(shí)際工程應(yīng)用中，采用加強(qiáng)基本防護(hù)、繼電器控制、碰撞開關(guān)、高壓互鎖、高速斷電管理、高壓回路安全監(jiān)測(cè)、高壓電系統(tǒng)狀態(tài)參數(shù)在線監(jiān)測(cè)等措施來(lái)滿足ISO26262標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的動(dòng)力鋰電池高壓安全防護(hù)要求。

超威動(dòng)力作為鉛酸電池行業(yè)的標(biāo)桿公司之一，堅(jiān)持供應(yīng)高品質(zhì)及高規(guī)格的產(chǎn)品，致力提高生產(chǎn)工藝，保持高效率并履行和促進(jìn)「綠色生產(chǎn)」的承諾，使集團(tuán)保持在我國(guó)內(nèi)電動(dòng)自行車、電動(dòng)三輪車及特殊用途電動(dòng)汽車等電池市場(chǎng)的領(lǐng)先地位。報(bào)告期內(nèi)，電動(dòng)自行車電池銷售收入約達(dá)人民幣83.83億元，同比新增約21.6%，占集團(tuán)總收入約62.7%；電動(dòng)三輪車電池及特殊用途電動(dòng)汽車電池的銷售收入約達(dá)人民幣36.06億元，較去年同期比較上升約45.7%，占集團(tuán)總收入約27.0%。鋰離子電池產(chǎn)品方面銷售收入約人民幣1.78億元，同比上升約88.0%，占集團(tuán)總收入約1.3%。

超威動(dòng)力表示，2018年上半年，電池行業(yè)經(jīng)歷持續(xù)整合和優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。集團(tuán)作為行業(yè)的龍頭公司之一，將依托綜合實(shí)力，持續(xù)提高產(chǎn)品品質(zhì)和性價(jià)比，增強(qiáng)現(xiàn)有業(yè)務(wù)的核心競(jìng)爭(zhēng)力，鞏固行業(yè)領(lǐng)先地位。將繼續(xù)采取戰(zhàn)略性生產(chǎn)布局，致力完善分銷網(wǎng)路、提升營(yíng)運(yùn)效率、減低倉(cāng)儲(chǔ)及物流開支，同時(shí)靈活把握市場(chǎng)動(dòng)態(tài)，有效瞄準(zhǔn)和把握目標(biāo)消費(fèi)群，加強(qiáng)品牌建設(shè)，著力提升品牌軟實(shí)力，實(shí)現(xiàn)將「超威」成為知名電池品牌為最終目標(biāo)。

動(dòng)力鋰電池充放電安全管理

動(dòng)力鋰電池充放電安全功能重要由充電系統(tǒng)、整車控制器(VCU)、BMS和電機(jī)控制器(MCU)配合保障。MCU供應(yīng)電能使用/回收相關(guān)信息;BMS供應(yīng)電池系統(tǒng)的狀態(tài)/故障信息;VCU匯總以上信息，對(duì)充放電相關(guān)參數(shù)(功率、電流、電壓、溫度等)解耦處理后，進(jìn)行電池安全邏輯判斷，再將充放電指令發(fā)送至電能管理系統(tǒng)。電能管理系統(tǒng)(由VCU、BMS、MCU的相關(guān)功能部分和充電機(jī)構(gòu)成)根據(jù)VCU的指令完成滿足動(dòng)力鋰電池安全管理的充放電動(dòng)作。

為符合ISO26262標(biāo)準(zhǔn)的執(zhí)行流程，要對(duì)充放電過(guò)程中可能存在的故障及影響程度進(jìn)行分析。充電過(guò)程中(包括plug－in和電能回收)，可將電池故障分級(jí)作為重要參數(shù)制定相應(yīng)的安全管理策略。

1)針對(duì)某些對(duì)安全不構(gòu)成影響的輕微故障(如單體電壓差大于10mV，不超過(guò)20mV)，可以報(bào)警，而不限制充電參數(shù);

2)針對(duì)某些故障(如SOC偏離設(shè)定值、電池溫度高于設(shè)定值等)，在報(bào)警的同時(shí)，適當(dāng)降低充電功率;3)針對(duì)某些危險(xiǎn)故障(如反接、極高壓、短路、溫度極高、溫升極快、冒煙、著火等)，應(yīng)立即斷電。放電過(guò)程中，安全管理策略由VCU采集BMS、MCU供應(yīng)的電池狀態(tài)和驅(qū)動(dòng)狀態(tài)信號(hào)，解析駕駛意圖，發(fā)出動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)指令，使得電池的放電強(qiáng)度、SOC/SOH/SOF相關(guān)參數(shù)在標(biāo)定范圍內(nèi)運(yùn)行。

為了從起始狀態(tài)起，有效管控電池組的安全，必須采取實(shí)時(shí)的故障診斷措施，并采用合理的安全管理策略，才能滿足ISO26262標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的充電安全的要求。

動(dòng)力鋰電池濫用防護(hù)

電池濫用包括短路、過(guò)放、火燒、浸水、振動(dòng)、撞擊、擠壓、針刺、跌落、過(guò)流/過(guò)壓充電、高/低溫充放電等。在電池使用過(guò)程中，應(yīng)設(shè)法防止濫用工況出現(xiàn)。在電芯及電池系統(tǒng)設(shè)計(jì)、制造過(guò)程中，應(yīng)該采用本質(zhì)安全的材料與方法來(lái)滿足ISO26262標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的電池容忍濫用工況的要求。

動(dòng)力鋰電池故障診斷處理

電池故障診斷處理屬于主動(dòng)安全防護(hù)技術(shù)。通過(guò)采集風(fēng)速、車速/加速度、電池電壓/電流/溫度場(chǎng)/氫氧氣濃度等信號(hào)，由BMS進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，計(jì)算出絕緣電阻模型、SOC/SOH/SOF模型、電池濫用、電池組熱模型等模型后，輸出相應(yīng)控制信號(hào)。

為滿足ISO26262標(biāo)準(zhǔn)的要求，故障診斷處理至少應(yīng)該包含以下基本項(xiàng)目:電池溫度過(guò)高/低、單體及模塊電壓過(guò)高/低、單體一致性偏差過(guò)大、充放電功率過(guò)大等。根據(jù)整車設(shè)計(jì)與電池系統(tǒng)的具體要求，納入故障診斷的項(xiàng)目還應(yīng)包括總電壓過(guò)高/低、SOC值高/低、內(nèi)外部通信接口故障、電池連接松動(dòng)等故障。