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电动汽车换电安全标准的探讨
2021-05-25 20:35:24· 来源：知化汽车
上个月30号，《电动汽车换电安全要求》GB/T 40032-2021推荐性国家标准正式发布，这里就标准的制定来探讨下。标准在制定的时候，主要是以FMEA的思路来展开，从而
上个月30号，《电动汽车换电安全要求》GB/T 40032-2021推荐性国家标准正式发布，这里就标准的制定来探讨下。标准在制定的时候，主要是以FMEA的思路来展开，从而得到电动汽车在换电方面特有的安全要求。
首先，需要明确换电车辆所经历的典型工况阶段，包括：电池（首次）安装、道路行驶、电池更换。在这三个工况中：
（1）电池（首次）安装，主要可能受到安装操作的冲击，包括来自水汽、灰尘和污染物等的侵入，以及不当操作、不当设计造成的机械损伤和应力集中等。
（2）道路行驶，主要是受行驶振动的冲击，可能造成的橡胶老化、金属疲劳、紧固件松动、脱落等。
（3）电池更换：这个是换电电动汽车特有的工况，频繁地换电会带来换电操作上的冲击，包括水汽、灰尘、污染物等的侵入，以及更换动作带来的机械磨损、机械损伤、应力集中和积累等。
总的来说，会有两个主要的工况带来换电车辆的风险，即行车环境导致的故障和换电过程导致的失效。在明确工况之后，需要明确的是哪些零部件会涉及到换电可能出现的故障，主要的零部件为电池包、换电机构和换电接口。每个零部件可能出现的故障模式包括：
（1）结构损坏：包括结构件的松动、脱落和变形；换电接口的连接故障等；
（2）密封失效：包括电池包/换电接口漏气漏液、IP防护失效等；
（3）电气故障：包括电池包/换电接口信号间断、换电接口绝缘报警、高压互锁故障等；
（4）环境影响：包括接口温升过高/介质击穿等。
……
基于如上的分析，标准中梳理了16个类型的换电失效模式，分别对应的受影响器件或功能如下：
标准通过两个层面的详细规定来应对这些潜在的风险，一个是整车层面，一个是零部件层面。涉及到的测试与章节如下：
整车层面相关的测试旨在验证换电的可行性和换电的可靠性，要求的两个量化指标为道路行驶1.5万公里，换电次数1500/5000次。零部件层面的测试主要来验证换电系统及关键部件的可靠性。这里重点对于换电接口进行了四个方面的测试：温升、耐压、绝缘和防护等级，除此之外，连接器的接触电阻，通信工作状态、固定机械的强度等也可作为检测的重点。
从对失效分析的影响也可以看出来，接口界面是换电的核心技术所在，这个界面技术包括了锁上机构等结构技术，以及电连接接口、液冷接口。
整个换电安全的标准可以看作是对常规汽车的一个拓展版，引导大家思考在电池包不断更换的情况下，有哪些潜在的风险需要注意，这些风险可能集中于哪些零部件上，可能会出现什么的故障及危害，在产品开发中如何利用相关测试来最大可能的验证。
首先，需要明确换电车辆所经历的典型工况阶段，包括：电池（首次）安装、道路行驶、电池更换。在这三个工况中：
（1）电池（首次）安装，主要可能受到安装操作的冲击，包括来自水汽、灰尘和污染物等的侵入，以及不当操作、不当设计造成的机械损伤和应力集中等。
（2）道路行驶，主要是受行驶振动的冲击，可能造成的橡胶老化、金属疲劳、紧固件松动、脱落等。
（3）电池更换：这个是换电电动汽车特有的工况，频繁地换电会带来换电操作上的冲击，包括水汽、灰尘、污染物等的侵入，以及更换动作带来的机械磨损、机械损伤、应力集中和积累等。
总的来说，会有两个主要的工况带来换电车辆的风险，即行车环境导致的故障和换电过程导致的失效。在明确工况之后，需要明确的是哪些零部件会涉及到换电可能出现的故障，主要的零部件为电池包、换电机构和换电接口。每个零部件可能出现的故障模式包括：
（1）结构损坏：包括结构件的松动、脱落和变形；换电接口的连接故障等；
（2）密封失效：包括电池包/换电接口漏气漏液、IP防护失效等；
（3）电气故障：包括电池包/换电接口信号间断、换电接口绝缘报警、高压互锁故障等；
（4）环境影响：包括接口温升过高/介质击穿等。
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基于如上的分析，标准中梳理了16个类型的换电失效模式，分别对应的受影响器件或功能如下：
标准通过两个层面的详细规定来应对这些潜在的风险，一个是整车层面，一个是零部件层面。涉及到的测试与章节如下：
整车层面相关的测试旨在验证换电的可行性和换电的可靠性，要求的两个量化指标为道路行驶1.5万公里，换电次数1500/5000次。零部件层面的测试主要来验证换电系统及关键部件的可靠性。这里重点对于换电接口进行了四个方面的测试：温升、耐压、绝缘和防护等级，除此之外，连接器的接触电阻，通信工作状态、固定机械的强度等也可作为检测的重点。
从对失效分析的影响也可以看出来，接口界面是换电的核心技术所在，这个界面技术包括了锁上机构等结构技术，以及电连接接口、液冷接口。
整个换电安全的标准可以看作是对常规汽车的一个拓展版，引导大家思考在电池包不断更换的情况下，有哪些潜在的风险需要注意，这些风险可能集中于哪些零部件上，可能会出现什么的故障及危害，在产品开发中如何利用相关测试来最大可能的验证。
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