yulzhu

电子技术应用专栏作家——芝能汽车。紧跟技术创新,助力行业发展。

聊聊汽车的着火

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前阵子,金姐的车在外租赁的时候给烧了。其实烧车这个事情并不是那么小概率的事情,这里引用两个数据。

1)美国车辆着火的历年情况

这个是从NFPA的总结报告里面的内容,随着车的质量的提升(老车的淘汰和新车的质量上升),着火的数量在往下走。

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2)韩国的进一步分部件的统计

着火的原因,在美国的调查报告里面是这么分的,这么来看,大部分的时候是车辆着火是自燃。

  1. 机械问题(50%) Mechanical failure or malfunction

  2. 电气问题 (24%)Electrical failure or malfunction

  3. 误用(11%)Misuse of material or product

  4. 人为(8%)Intentional

  5. 碰撞(3%)Collision or overturn

分部件分的话,电气里面可以细分成12V电池和线束是高危的部件。如下图所示,引擎和燃油部分与电池和线束部分,在车辆起火里面称雄。

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这是对应的数据表格,分别是部件对应问题来源。
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整明白这些之后,才会理解为什么会有这么多连接器、线束标准和配电盒标准了。搞那么多的诊断和保护,核心的问题不仅仅是单个功能失去,而是怕短路特别是间歇性和软短路引燃车辆。

1.低压线束设计技术标准

美国

SAE 1127 Battery Cable 电池电缆

SAE 1128 Low Tension Battery Cable 低压初级电缆 GXL TWP TXL GPT HDT STS HTS

SAE 1678 Ultra Thin Wall Primary Cable低压薄壁初级电缆

SXL TWE GTE HTE

MS-8288 电缆-初级-薄壁交联聚乙烯绝缘

MS-7889 薄热塑(PVC)绝缘初级线缆

MS-5919 薄壁交联聚乙烯绝缘初级电缆

德国

DIN 72551 德国国家标准 FLY、FLRY、FLYW

VW 60306 大众公司标准 FLRY FLR6Y FLR7Y FLR13Y FLR31Y 等

低压线束的标准比较复杂,搞厂标建议还是直接根据客户的需求来采购合适的线束,另外连接器的标准也需要注意,特别是USCAR系列的。

SAEJ2223/1 Connections for On-Board Road Vehicle Electrical Wiring Harnesses - Part 1: Single-Pole Connectors - Flat Blade Terminals - Dimensional Characteristics and Specific Requirements

SAEJ2223/2 Connections for On-Board Road Vehicle Electrical Wiring Harnesses - Part 2: Tests and General Performance Requirements

SAEJ2223/3 Connections for On-Board Road Vehicle Electrical Wiring Harnesses - Part 3: Multipole Connectors - Flat Blade Terminals - Dimensional Characteristics and Specific Requirements

SAEJ858 Electrical Terminals Blade Type (STABILIZED May 2011)

SAEJ2863 Automotive Trailer Tow Connector

2.高压电线设计技术标准

1. SAE J1654 High Voltage Primary Cable

2. SAE J1673 High Voltage Automotive Wiring Assembly Design

3. SAE J1742 Connections for High-Voltage On-Board Road Vehicle Electrical Wiring

4. ISO 6722—Road vehicles—60 V and 600 V single core cables—Test methods, dimensions and

requirements

5. ISO 14572 —Road vehicles—Round, unscreened, 60 V and 600 V multicore sheathed cables—Basic

and high performance test methods and requirements

6. SAEJ2183 60 V and 600 V Single-Core Cables (STABILIZED Sep 2012)

7. SAEJ2501 Round, Screened and Unscreened, 60 V and 600 V Multi-Core Sheathed Cables (STABILIZED Sep 2012)

从传统车,转向混合动力和电气化,外在的要求是电气安全和电池安全,表现出来的就是烧车。

从电池的角度来看,这个玩意有足够的可燃物,也蕴含足够的能量来启动整个过程。完美的符合了能自己点燃自己,然后扩散到全车的起火路径。

a)这是从可燃物的考虑分的,电解液和电解液的Venting的气体是最重要的两项

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b)从触发问题的路径来分,瞬时的过应力以及持续老化的应力以及外部的热源三个大的方向造成了电池的失控

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前辈林建学长聊BMS的核心是SOC,这是没错的。但是其本质是与电池系统的融合,达到电池系统安全的目的,虽然有时候它办不到。

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在外部火烧的时候,电池包的内的问题会快速提升,在BMS还没来得及干嘛的时候,通信就已经中断了。

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通过后续的分析,我们可以整明白一些事情,在单体做Abuse的时候,通过针刺、通过挤压通过过充和加热的方式,我们可以实现BMS对单体的V、T做监控,但由于这个过程中的热量释放和BMS特别是BMU的位置离单体比较近,BMU的工作温度(85degC还是125degC)还有通信的方式(CAN+报警环路),是值得我们考虑的。

小结:

1)每发生一个案例,其实是个好机会来调查本身设计的问题,其实在实验认证过程中的失败更值得我们去总结和反省安全设计的有效性

2)随着时间的推移,线束和电池的老化,会进一步触发鲁棒性的边缘,一旦暴露出来就是火,所以前期的设计裕度和安全的裕度就非常值得考量,在群里聊的功能安全,仅仅是一部分,有些事不能完全靠电子的东西,没电你就歇菜了。

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