新能源汽車動力電源重要由電能/能量存儲單元、能量轉(zhuǎn)換模塊及發(fā)電單元(燃料動力電池、發(fā)動機－發(fā)電機)、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單元重要包括鎳氫電池、鋰離子電池。動力電源系統(tǒng)的安全管理技術(shù)的執(zhí)行要高精度、復雜的電池管理系統(tǒng)(BMS)，應該具有以下基本功能：

1)動力鋰電池碰撞斷電保護;

2)動力鋰電池高壓電安全防護;

3)動力鋰電池充放電安全管理;

4)動力鋰電池濫用防護；

5）動力鋰電池故障診斷處理。

因此，相應的功能安全要求很高，重點體現(xiàn)在以下幾方面。

動力鋰電池碰撞斷電保護

根據(jù)GB/T314982015《電動汽車碰撞后安全要求》，電動汽車碰撞后安全評價標準重要包括:

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小于0.2J;

3)碰撞后車輛所有高壓設備應有IPXXB級別的物理防護

4)高壓絕緣電阻滿足GB/T18384.3-2001《電動汽車安全要求》;

5)動力鋰電池電解液泄漏量、動力鋰電池移動位移應滿足相應的要求;

6)碰撞發(fā)生后30min內(nèi)不得起火、爆炸。

因此，開發(fā)符合ISO26262標準的動力鋰電池碰撞斷電保護系統(tǒng)的關(guān)鍵在于盡量縮短響應時間(包括碰撞信號的采集、確認以及執(zhí)行器執(zhí)行整車切斷高壓電指令的時間)，響應時間越短，系統(tǒng)安全性越高。

在ISO26262標準中，要求的電氣安全防護涉及主動保護和被動保護2種方式。與碰撞斷電保護相關(guān)的主動安全保護方法重要有3種：

1)利用CAN總線通信實現(xiàn)碰撞斷電保護。安全氣囊ECU(SＲSECU)采集碰撞傳感器發(fā)送的碰撞信號后，判斷該碰撞信號是否達到閾值。在確認達到閾值后，置相應控制引腳為低電位。主控制器監(jiān)測到SＲSECU信號引腳電平變化(由高變低)，同時以一定速率向BMS發(fā)送碰撞報文。當BMS接收到3幀以上有效碰撞報文后，即切斷整車高壓回路。

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

方法3)是方法1)和2)的綜合:采用信號冗余確保碰撞保護。SＲSECU同時發(fā)送PWM波和CAN報文至BMS，當BMS判定兩路碰撞信號中，任一路信號有效，即執(zhí)行切斷高壓電指令。

與碰撞斷電保護相關(guān)的被動安全保護方法是: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)生時被觸發(fā)，切斷HVIL回路。除了上述的電氣安全防護措施外，動力鋰電池組碰撞斷電保護設計還應考慮結(jié)構(gòu)安全防護，如采用U形安裝支架、防撞加強筋、防撞支架等。

動力鋰電池高壓電安全防護

在GB/T18384.12001以及IEC604791:2005中，對電動汽車高壓安全提出的要求如下:

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

2)絕緣電阻阻值除以標稱電壓值的最低值為100/V，最好大于500/V;

3)接通時需進行預充電，防止瞬態(tài)高壓電沖擊;

4)確保高壓接觸器斷開時間在20ms內(nèi);

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

在實際工程應用中，采用加強基本防護、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、高壓電系統(tǒng)狀態(tài)參數(shù)在線監(jiān)測等措施來滿足ISO26262標準規(guī)定的動力鋰電池高壓安全防護要求。

超威動力作為鉛酸電池行業(yè)的標桿公司之一，堅持供應高品質(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「綠色生產(chǎn)」的承諾，使集團保持在我國內(nèi)電動自行車、電動三輪車及特殊用途電動汽車等電池市場的領(lǐng)先地位。報告期內(nèi)，電動自行車電池銷售收入約達人民幣83.83億元，同比新增約21.6%，占集團總收入約62.7%；電動三輪車電池及特殊用途電動汽車電池的銷售收入約達人民幣36.06億元，較去年同期比較上升約45.7%，占集團總收入約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%，占集團總收入約1.3%。

超威動力表示，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)。集團作為行業(yè)的龍頭公司之一，將依托綜合實力，持續(xù)提高產(chǎn)品品質(zhì)和性價比，增強現(xiàn)有業(yè)務的核心競爭力，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、提升營運效率、減低倉儲及物流開支，同時靈活把握市場動態(tài)，有效瞄準和把握目標消費群，加強品牌建設，著力提升品牌軟實力，實現(xiàn)將「超威」成為知名電池品牌為最終目標。

動力鋰電池充放電安全管理

動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和電機控制器(MCU)配合保障。MCU供應電能使用/回收相關(guān)信息;BMS供應電池系統(tǒng)的狀態(tài)/故障信息;VCU匯總以上信息，對充放電相關(guān)參數(shù)(功率、電流、電壓、溫度等)解耦處理后，進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)功能部分和充電機構(gòu)成)根據(jù)VCU的指令完成滿足動力鋰電池安全管理的充放電動作。

為符合ISO26262標準的執(zhí)行流程，要對充放電過程中可能存在的故障及影響程度進行分析。充電過程中(包括plug－in和電能回收)，可將電池故障分級作為重要參數(shù)制定相應的安全管理策略。

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

2)針對某些故障(如SOC偏離設定值、電池溫度高于設定值等)，在報警的同時，適當降低充電功率;3)針對某些危險故障(如反接、極高壓、短路、溫度極高、溫升極快、冒煙、著火等)，應立即斷電。放電過程中，安全管理策略由VCU采集BMS、MCU供應的電池狀態(tài)和驅(qū)動狀態(tài)信號，解析駕駛意圖，發(fā)出動態(tài)調(diào)節(jié)指令，使得電池的放電強度、SOC/SOH/SOF相關(guān)參數(shù)在標定范圍內(nèi)運行。

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

動力鋰電池濫用防護

電池濫用包括短路、過放、火燒、浸水、振動、撞擊、擠壓、針刺、跌落、過流/過壓充電、高/低溫充放電等。在電池使用過程中，應設法防止濫用工況出現(xiàn)。在電芯及電池系統(tǒng)設計、制造過程中，應該采用本質(zhì)安全的材料與方法來滿足ISO26262標準所規(guī)定的電池容忍濫用工況的要求。

動力鋰電池故障診斷處理

電池故障診斷處理屬于主動安全防護技術(shù)。通過采集風速、車速/加速度、電池電壓/電流/溫度場/氫氧氣濃度等信號，由BMS進行數(shù)據(jù)分析，計算出絕緣電阻模型、SOC/SOH/SOF模型、電池濫用、電池組熱模型等模型后，輸出相應控制信號。

為滿足ISO26262標準的要求，故障診斷處理至少應該包含以下基本項目:電池溫度過高/低、單體及模塊電壓過高/低、單體一致性偏差過大、充放電功率過大等。根據(jù)整車設計與電池系統(tǒng)的具體要求，納入故障診斷的項目還應包括總電壓過高/低、SOC值高/低、內(nèi)外部通信接口故障、電池連接松動等故障。