序前言
第 1章　緒論·· 1
1.1　基本概念·· 1
1.1.1　常用術(shù)語和定義 ·· 1
1.1.2　電動汽車的分類 ·· 3
1.1.3　電動汽車的特點及安全特性 ·· 9
1.2　電動汽車的發(fā)展歷程 ·· 9
1.2.1　純電動汽車的發(fā)展歷程 ·· 9
1.2.2　混合動力電動汽車的發(fā)展歷程 ·· 12
1.2.3　燃料電池電動汽車的發(fā)展歷程 ·· 14
1.3　電動汽車動力系統(tǒng)的組成與構(gòu)型·· 15
1.3.1　動力蓄電池系統(tǒng)·· 15
1.3.2　驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)·· 17
1.3.3　充放電系統(tǒng)·· 17
1.3.4　集中式驅(qū)動·· 18
1.3.5　分布式驅(qū)動·· 19
1.4　電動汽車動力系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)·· 20
1.4.1　動力蓄電池技術(shù)·· 20
1.4.2　電驅(qū)動總成技術(shù)·· 20
1.4.3　能量管理與熱管理技術(shù) ·· 21
1.4.4　充電和放電技術(shù)·· 23
1.4.5　控制器硬件和軟件開發(fā)技術(shù)·· 25
1.5　電動汽車動力系統(tǒng)的主要安全問題 ·· 26
1.5.1　高壓電安全·· 26
1.5.2　電氣控制安全·· 26
1.5.3　機(jī)械結(jié)構(gòu)安全·· 26
1.5.4　電磁兼容性·· 27
1.5.5　動力蓄電池系統(tǒng)的防火、防爆、防泄漏·· 27
1.6　電動汽車動力系統(tǒng)安全標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范 ·· 28
1.6.1　電動汽車安全標(biāo)準(zhǔn)與法規(guī)·· 28
1.6.2　電動汽車安全性能與要求·· 29
1.6.3　電動汽車安全測試與評價·· 29
第 2章　電動汽車電氣安全基礎(chǔ)·· 31
2.1　概述·· 31
2.2　人體阻抗·· 31
2.2.1　人體阻抗的構(gòu)成·· 31
2.2.2　環(huán)境因素對人體電阻的影響·· 33
2.3　電流對人體的作用·· 33
2.3.1　電流致傷的機(jī)理·· 34
2.3.2　電擊致命的原因·· 34
2.3.3　電流效應(yīng)的影響因素·· 34
2.4　電氣事故·· 36
2.4.1　觸電·· 37
2.4.2　短路·· 37
2.4.3　靜電·· 37
2.4.4　射頻電磁場·· 38
2.4.5　電氣火災(zāi)與爆炸·· 38
2.4.6　異常帶電·· 38
2.4.7　異常停電·· 39
2.4.8　雷電災(zāi)害·· 39
2.5　觸電防護(hù)·· 39
2.5.1　警示標(biāo)識·· 39
2.5.2　接觸防護(hù)·· 40
2.5.3　短路防護(hù)·· 43
2.5.4　高壓回路主動監(jiān)測與防護(hù)·· 45
2.6　電氣防火、防爆 ·· 49
2.6.1　電氣引燃源·· 49
2.6.2　電氣防火、防爆措施·· 49
2.7　靜電防護(hù)·· 50
2.7.1　靜電的產(chǎn)生及危害 ·· 50
2.7.2　靜電危險的安全界限及防護(hù)措施 ·· 51
2.8　雷電防護(hù)··53
第 3章　電動汽車電磁兼容基礎(chǔ)·· 54
3.1　概述··54
3.2　電磁兼容基礎(chǔ)··54
3.2.1　電磁兼容概念與常用術(shù)語··54
3.2.2　電磁兼容理論··56
3.2.3　電磁兼容設(shè)計基礎(chǔ) ··63
3.3　電動汽車電磁兼容基礎(chǔ) ··72
3.3.1　電動汽車電磁兼容問題 ··72
3.3.2　電動汽車電磁兼容分析 ··73
3.3.3　電動汽車電磁兼容設(shè)計基礎(chǔ)··83
3.3.4　電動汽車電磁兼容標(biāo)準(zhǔn) ··88
3.4　電動汽車電磁場人體曝露··95
3.4.1　輻射的基本概念···95
3.4.2　國際研究概況··96
3.4.3　國內(nèi)研究成果··97
3.4.4　電動汽車電磁場相對于人體曝露的要求··98
第 4章　電動汽車通用安全規(guī)范 ··100
4.1　概述·· 100
4.2　一般安全·· 100
4.2.1　信號與標(biāo)志··100
4.2.2　電動汽車高壓安全標(biāo)識·· 101
4.2.3　車載 REESS通用要求·· 102
4.2.4　操作通用安全要求·· 102
4.2.5　提示與警告··102
4.3　防觸電安全·· 103
4.3.1　使用中觸電防護(hù)·· 103
4.3.2　碰撞后觸電安全·· 110
4.4　操作安全·· 113
4.4.1　上下電的安全要求·· 113
4.4.2　行駛中操作安全要求 ·· 114
4.4.3　充電操作安全·· 114
4.5　特殊場景安全·· 114
4.5.1　故障狀態(tài)的操作安全 ·· 114
4.5.2　碰撞后的操作安全·· 115
4.6　整車熱安全·· 115
4.6.1　電機(jī)熱保護(hù)··115
4.6.2　電機(jī)控制器熱保護(hù)·· 115
4.6.3　動力蓄電池系統(tǒng)熱保護(hù)·· 116
4.6.4　充電系統(tǒng)熱保護(hù)·· 116
4.6.5　整車空調(diào)熱保護(hù)·· 116
4.7　整車布置與安全防護(hù)·· 117
4.7.1　碰撞后電安全法規(guī)及相關(guān)評價要求·· 117
4.7.2　整車布置與高壓安全 ·· 119
4.7.3　高壓模塊本身強(qiáng)度·· 120
4.8　商用車特殊安全要求·· 122
4.8.1　防水安全·· 122
4.8.2　防火安全·· 124
4.9　控制安全·· 128
4.9.1　硬件安全設(shè)計·· 128
4.9.2　軟件設(shè)計·· 132
4.9.3　功能和操作設(shè)計·· 132
第 5章　動力蓄電池系統(tǒng)的安全設(shè)計與開發(fā)··138
5.1　概述·· 138
5.2　動力蓄電池系統(tǒng)簡介·· 138
5.2.1　動力蓄電池分類及特點·· 138
5.2.2　動力蓄電池系統(tǒng)的組成與作用·· 139
5.2.3　動力蓄電池相關(guān)技術(shù)簡介 ·· 142
5.3　電芯·· 143
5.3.1　電芯分類·· 143
5.3.2　電芯主材·· 144
5.3.3　電芯容量與外觀尺寸 ·· 148
5.3.4　電芯設(shè)計安全·· 149
5.3.5　電芯的壽命與可靠性要求 ·· 153
5.3.6　電芯的要求與試驗·· 153
5.3.7　電芯的使用安全·· 155
5.4　模組·· 155
5.4.1　模組的構(gòu)成··155
5.4.2　模組的材料安全·· 156
5.4.3　模組的機(jī)械安全·· 157
5.4.4　模組的電氣安全·· 158
5.4.5　模組的熱安全·· 158
5.4.6　模組的壽命與可靠性要求 ·· 158
5.4.7　模組的法規(guī)要求與試驗·· 159
5.5　動力蓄電池系統(tǒng)··162
5.5.1　電芯成組方式對動力蓄電池系統(tǒng)的影響·· 162
5.5.2　動力蓄電池系統(tǒng)的技術(shù)要求 ·· 163
5.5.3　動力蓄電池系統(tǒng)的安裝·· 166
5.5.4　BMS的功能·· 167
5.5.5　動力蓄電池系統(tǒng)的機(jī)械安全 ·· 174
5.5.6　動力蓄電池系統(tǒng)的熱安全 ·· 181
5.5.7　動力蓄電池系統(tǒng)電氣安全 ·· 182
5.5.8　動力蓄電池系統(tǒng)的法規(guī)要求與試驗·· 185
5.5.9　動力蓄電池的包裝與運輸 ·· 186
5.6　開發(fā)案例·· 187
5.6.1　刀片電池·· 187
5.6.2　CTB技術(shù) ·· 195
第 6章　電驅(qū)動總成的安全設(shè)計與開發(fā)···202
6.1　概述·· 202
6.2　電驅(qū)動總成的構(gòu)成 ·· 203
6.2.1　驅(qū)動電機(jī)·· 203
6.2.2　電機(jī)控制器··205
6.2.3　變速器·· 208
6.3　電驅(qū)動總成的高壓電安全 ·· 210
6.3.1　絕緣電阻要求·· 210
6.3.2　耐高壓要求··210
6.3.3　屏蔽與接地··212
6.3.4　高壓放電·· 215
6.3.5　高壓電防護(hù)與警示·· 215
6.3.6　高壓互鎖·· 217
6.3.7　碰撞后安全··217
6.3.8　電驅(qū)動總成電氣間隙和爬電距離要求·· 217
6.3.9　高壓接口安全要求·· 219
6.3.10　低壓線束連接安全要求·· 221
6.4　電驅(qū)動總成的機(jī)械安全·· 222
6.4.1　電機(jī)轉(zhuǎn)子強(qiáng)度·· 222
6.4.2　軸承可靠性··222
6.4.3　殼體強(qiáng)度·· 223
6.4.4　輸出法蘭防松脫要求 ·· 223
6.4.5　花鍵潤滑要求·· 223
6.4.6　變速器靜扭強(qiáng)度·· 224
6.4.7　電驅(qū)動總成換檔與駐車安全 ·· 224
6.5　電驅(qū)動總成熱安全 ·· 224
6.5.1　熱預(yù)警、降額、保護(hù) ·· 224
6.5.2　轉(zhuǎn)子防高溫退磁·· 225
6.5.3　軸承、絕緣材料和密封材料耐溫要求·· 225
6.5.4　阻燃材料使用·· 226
6.5.5　人體防護(hù)與警示·· 230
6.5.6　冷卻系統(tǒng)定期檢查與保養(yǎng) ·· 230
6.5.7　電驅(qū)動總成油溫要求 ·· 231
6.6　防護(hù)安全·· 231
6.6.1　防水 /防塵設(shè)計：端蓋、軸密封性設(shè)計··231
6.6.2　氣密性·· 232
6.7　電驅(qū)動總成故障保護(hù)機(jī)制 ·· 232
6.7.1　故障觸發(fā)機(jī)制·· 232
6.7.2　故障保護(hù)機(jī)制（進(jìn)入安全狀態(tài)或切換安全態(tài)）··233
6.7.3　故障恢復(fù)機(jī)制·· 233
6.7.4　電驅(qū)動總成故障保護(hù)示例 ·· 234
6.8　電驅(qū)動總成的法規(guī)要求與試驗 ·· 237
6.8.1　電驅(qū)動總成的主要法規(guī)與試驗方法·· 237
6.8.2　電驅(qū)動總成的主要試驗項目 ·· 237
6.9　開發(fā)案例·· 240
6.9.1　iTAC技術(shù)·· 240
6.9.2　BYD混動技術(shù)··249
第 7章　充放電系統(tǒng)的安全設(shè)計與開發(fā)···263
7.1　概述·· 263
7.2　充放電模式及系統(tǒng)構(gòu)成·· 263
7.2.1　交流 /直流充放電·· 263
7.2.2　充電連接方式·· 264
7.2.3　充電模式·· 265
7.2.4　放電模式·· 267
7.2.5　電動汽車充放電設(shè)備 ·· 268
7.2.6　電動汽車供電設(shè)備·· 268
7.2.7　充電連接裝置·· 269
7.3　充電系統(tǒng)安全設(shè)計 ·· 270
7.3.1　充電系統(tǒng)硬件安全與保護(hù) ·· 270
7.3.2　充電系統(tǒng)軟件安全·· 276
7.3.3　交流充電系統(tǒng)安全·· 281
7.4　放電系統(tǒng)安全設(shè)計 ·· 281
7.4.1　放電系統(tǒng)硬件安全·· 281
7.4.2　放電系統(tǒng)軟件安全·· 282
7.5　充放電接口安全設(shè)計·· 283
7.5.1　機(jī)械結(jié)構(gòu)·· 283
7.5.2　電氣連接·· 284
7.5.3　高壓標(biāo)識要求·· 294
7.5.4　充電接口的制造·· 294
7.5.5　充電接口的檢測·· 294
7.5.6　充電接口使用及維護(hù)要求 ·· 295
7.6　充電系統(tǒng)環(huán)境耐久與可靠性·· 296
7.6.1　耐久性·· 296
7.6.2　耐蝕性·· 301
7.6.3　可靠性·· 304
7.7　充放電產(chǎn)品中的安全設(shè)計案例 ·· 312
7.7.1　結(jié)構(gòu)安全·· 312
7.7.2　電氣安全·· 318
7.7.3　接口安全·· 320
第 8章　電動汽車動力系統(tǒng) EMC工程應(yīng)用··323
8.1　概述·· 323
8.2　電動汽車 EMC性能開發(fā)·· 323
8.2.1　整車 EMC性能開發(fā)流程介紹 ·· 324
8.2.2　整車 EMC目標(biāo)制定·· 324
8.2.3　整車 EMC設(shè)計··326
8.2.4　系統(tǒng)和零部件 EMC性能開發(fā) ·· 326
8.2.5　整車 EMC目標(biāo)驗證和問題管控·· 326
8.2.6　整車 EMC性能驗收·· 329
8.3　動力系統(tǒng) EMC性能開發(fā)·· 329
8.3.1　動力系統(tǒng)零部件 EMC性能開發(fā)體系·· 329
8.3.2　動力系統(tǒng)零部件 EMC要求 ·· 331
8.3.3　動力系統(tǒng)零部件 EMC驗證 ·· 334
8.3.4　動力系統(tǒng)零部件 EMC設(shè)計 ·· 339
8.3.5　動力系統(tǒng)架構(gòu)式設(shè)計 ·· 350
8.4　EMC工程應(yīng)用·· 351
8.4.1　漢 EV整車市場定位 ·· 351
8.4.2　漢 EV整車 EMC性能目標(biāo)·· 352
8.4.3　漢 EV動力系統(tǒng)布置設(shè)計·· 352
8.4.4　漢 EV動力系統(tǒng) EMC性能要求及結(jié)果·· 355
8.4.5　漢 EV整車 EMC驗證·· 357
8.4.6　漢 EV動力系統(tǒng)整車 EMC性能·· 359
第 9章　電動汽車電子電氣系統(tǒng)功能安全··363
9.1　概述·· 363
9.2　電動汽車動力系統(tǒng)的開發(fā)流程 ·· 363
9.3　功能安全管理·· 365
9.3.1　安全文化建設(shè)·· 367
9.3.2　電動汽車動力系統(tǒng)安全生命周期分析·· 367
9.3.3　開發(fā)接口協(xié)議·· 368
9.4　安全性等級分析··369
9.5　危害分析與風(fēng)險評估·· 370
9.6　概念階段的功能安全活動 ·· 370
9.6.1　相關(guān)項定義··370
9.6.2　危害分析和風(fēng)險評估 ·· 372
9.6.3　功能安全概念設(shè)計·· 373
9.7　系統(tǒng)級功能安全··373
9.7.1　系統(tǒng)級功能安全開發(fā)基本要點·· 373
9.7.2　技術(shù)安全概念設(shè)計·· 374
9.7.3　系統(tǒng)集成測試·· 375
9.7.4　安全確認(rèn)·· 376
9.7.5　軟硬件接口規(guī)范示例 ·· 376
9.8　硬件功能安全開發(fā) ·· 377
9.8.1　硬件功能安全開發(fā)的要點 ·· 377
9.8.2　硬件功能安全需求規(guī)范·· 377
9.8.3　硬件設(shè)計·· 378
9.8.4　硬件架構(gòu)評估矩陣·· 378
9.8.5　評估硬件隨機(jī)失效對安全目標(biāo)的符合性·· 379
9.8.6　硬件集成和測試·· 379
9.8.7　評估診斷覆蓋率·· 380
9.8.8　硬件架構(gòu)矩陣示例·· 380
9.8.9　PMHF計算示例·· 381
9.8.10　PMHF在多系統(tǒng)中的分配示例·· 383
9.9　軟件層面的功能安全活動 ·· 384
9.9.1　軟件開發(fā)流程·· 384
9.9.2　軟件安全需求規(guī)范·· 385
9.9.3　軟件架構(gòu)設(shè)計·· 386
9.9.4　軟件單元設(shè)計和實現(xiàn) ·· 387
9.9.5　軟件單元驗證·· 388
9.9.6　軟件集成和測試·· 389
9.9.7　嵌入式軟件測試·· 389
9.9.8　軟件配置·· 390
9.9.9　軟件之間的防串?dāng)_·· 391
9.9.10　軟件架構(gòu)層面的安全分析和相關(guān)性失效分析 ·· 391
9.10　生產(chǎn)、運行、服務(wù)和報廢的功能安全動 ·· 393
9.11　文檔與工作產(chǎn)品管理·· 394
第 10章　電動汽車動力系統(tǒng)新技術(shù)展望··395
10.1　概述 ·· 395
10.2　動力蓄電池新技術(shù)·· 396
10.2.1　新材料體系 ·· 396
10.2.2　結(jié)構(gòu)創(chuàng)新·· 400
10.2.3　動力電池新技術(shù)的安全性設(shè)計·· 400
10.3　電驅(qū)動總成新技術(shù)·· 401
10.3.1　電驅(qū)動總成集成一體化·· 401
10.3.2　電機(jī)新技術(shù) ·· 402
10.3.3　電控新技術(shù) ·· 403
10.3.4　動力域控制器·· 404
10.3.5　電驅(qū)動總成新技術(shù)安全風(fēng)險·· 405
10.4　充電新技術(shù)·· 405
10.4.1　大功率充電技術(shù) ·· 405
10.4.2　無線充電技術(shù)·· 406
10.4.3　自動充電技術(shù)·· 408
10.4.4　充電弓技術(shù) ·· 411
10.5　系統(tǒng)集成新技術(shù) ·· 411
10.5.1　智能線控底盤技術(shù)·· 411
10.5.2　滑板底盤·· 413
10.5.3　智能線控底盤的安全性問題·· 414
10.6　高壓平臺及超級導(dǎo)線技術(shù)·· 414
10.6.1　800V高電壓平臺·· 414
10.6.2　高壓保護(hù)技術(shù)·· 415
10.6.3　超級銅導(dǎo)線技術(shù) ·· 417
參考文獻(xiàn)··418