本书意在通过对电动汽车核心零部件——动力电池系统（Pack）进行系统化的安全分析，提出一些合理的安全设计方法，从而推动我国新能源汽车安全性能的提升，切实保障乘客、社会公众的人身和财产安全。本书共分为十章，分别论述了电动汽车发展现状、动力电池系统技术、企业内部的安全文化和流程、动力电池系统安全分析、电气安全设计、机械安全设计、功能安全设计、化学安全设计、产品安全验证，以及与动力电池相关的国内和国际标准。
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第1章 新能源汽车市场发展概述1
1.1电气化驱动时代来临2
1.2不断加码的政策支持5
1.2.1全球新能源汽车产业政策回顾5
1.2.2中国新能源汽车产业政策总结7
1.3新能源汽车发展路线之争12
1.3.1新能源汽车技术路线12
1.3.2新能源汽车发展现状与趋势15
1.4动力电池中日韩三足鼎立21
1.4.1锂电池产业花落中日韩21
1.4.2动力电池的技术发展路线23
1.4.3三足鼎立格局31
1.5汽车安全事故猛于虎32
主要参考文献37
第2章 动力电池系统技术综览39
2.1动力电池系统简述40
2.1.1动力电池系统的作用40
2.1.2动力电池系统的设计理念40
2.1.3动力电池从单体到系统41
2.1.4动力电池系统产品外形及安装位置42
2.1.5动力电池系统的构成和相关技术45
2.2动力电池技术介绍48
2.2.1动力电池按材料体系分类及特点48
2.2.2动力电芯封装形式和极片装配工艺49
2.2.3电芯设计技术50
2.3电池系统成组技术之——热管理技术52
2.3.1热管理的作用（电池系统的体温调节）52
2.3.2热管理技术分类及特点52
2.3.3当前热管理技术需求和发展趋势53
2.4电池系统成组技术之二——结构设计技术54
2.4.1动力电池系统结构的作用（电池系统的体格）54
2.4.2模组结构技术54
2.4.3箱体及结构技术55
2.4.4紧固结构技术55
2.4.5防护等级技术要点（IP67）56
2.5电连接技术57
2.5.1线束和连接的作用（电池系统动力网络和神经网络）57
2.5.2连接器选择57
2.5.3线材选择和降额设计58
2.5.4工艺选择58
2.6BMS技术58
2.6.1测量59
2.6.2保护功能61
2.6.3管理功能62
2.6.4警示功能67
2.7锂电池标准化体系68
2.7.1概述68
2.7.2国内外标准化情况68
主要参考文献69
第3章 产品安全规则与流程71
3.1企业安全文化建设72
3.2产品安全的规则和流程74
3.3产品开发过程中的安全活动实施78
3.3.1产品安全管控方法78
3.3.2产品安全的设计需求78
3.3.3产品开发过程中的安全风险跟踪80
3.3.4建立持续优化的闭环流程81
3.4产品安全评估83
3.4.1产品安全评估的目的83
3.4.2产品安全评估的流程84
3.4.3产品安全评估的方法85
3.4.4产品安全评估的结果及后续要求85
3.4.5产品安全评估的独立性86
3.5产品安全评审86
3.5.1功能安全评审的目的87
3.5.2功能安全评审的流程87
3.5.3产品安全评审的方法88
3.5.4产品安全评审的结果及后续要求90
第4章 动力电池系统安全分析91
4.1系统安全理念92
4.2系统安全工程93
4.3动力电池系统模型和属性96
4.3.1系统组成及环境分析96
4.3.2系统简单模型97
4.3.3系统的相关属性98
4.4动力电池系统安全分析100
4.4.1危险的能量源100
4.4.2电击危险分析101
4.4.3燃烧和爆炸危险分析102
4.4.4动力电池系统安全分析的工程方法103
4.4.5安全防御措施的基本思路105
4.5安全分析案例107
4.5.1动力电池系统危险初步识别107
4.5.2动力电池系统顶层事故分析111
4.5.3动力电池系统安全危险的分解和分配111
主要参考文献114
第5章 电气安全设计115
5.1警示标识116
5.2接触防护116
5.2.1直接接触防护117
5.2.2间接接触防护121
5.3外短路防护125
5.4高压回路主动监控与防护127
5.4.1过流保护127
5.4.2高压互锁检测128
5.4.3继电器状态检测131
5.4.4绝缘监控133
5.4.5碰撞防护136
5.4.6上电防瞬态冲击（预充电保护）138
主要参考文献142
第6章 机械安全设计143
6.1简介144
6.2接触式受力防护144
6.2.1防护结构的机械强度144
6.2.2连接结构的机械强度147
6.3非接触式受力防护151
6.3.1防护结构的机械强度151
6.3.2连接结构的机械强度152
6.4IP防护152
6.4.1密封界面设计152
6.4.2气压平衡部件155
6.4.3气密性测试156
6.5防呆设计157
6.5.1机械防呆158
6.5.2颜色防呆158
6.5.3标识防呆158
6.6防火、阻燃和防腐蚀159
6.6.1防火与阻燃160
6.6.2防腐蚀162
主要参考文献163
第7章 功能安全设计165
7.1功能安全标准简介166
7.1.1功能安全标准的演变历史166
7.1.2ISO26262的主要内容167
7.1.3本书和ISO26262的对应关系168
7.2概念设计169
7.2.1相关项定义169
7.2.2危害分析和风险评估170
7.2.3功能安全概念173
7.3系统开发174
7.3.1技术安全需求174
7.3.2系统安全设计176
7.3.3系统集成测试177
7.4硬件开发与测试178
7.4.1制定硬件安全需求179
7.4.2软硬件接口定义181
7.4.3硬件设计181
7.4.4硬件设计阶段的安全分析185
7.4.5计算硬件架构指标186
7.4.6随机硬件失效导致违背安全目标的评估（ISO26262-5第9章 ）192
7.4.7硬件的集成和测试194
7.5软件开发与测试196
7.5.1软件安全需求196
7.5.2软件架构设计197
7.5.3软件单元设计202
7.5.4软件功能安全测试203
主要参考文献203
第8章 化学安全设计205
8.1锂离子电池安全性分析206
8.1.1突发事件或滥用原因206
8.1.2锂离子电池的自身原因206
8.2锂离子电池安全性的特征207
8.3锂离子电池安全性设计的基本原理208
8.4提高锂离子电池安全性的化学设计210
8.4.1选用热稳定性高的电极材料210
8.4.2选用安全型锂离子电池电解液212
8.4.3采用离子液体电解液215
8.4.4采用固态电解质215
8.4.5采用热失控阻断添加剂216
8.4.6选用高稳定性黏结剂217
8.4.7选用热稳定性高的隔膜217
8.4.8小结217
8.5电池热管理常用冷却剂218
8.6热失控预警及控制221
8.6.1锂离子电池热失控的机理221
8.6.2应对措施223
8.6.3预警系统选择方法225
主要参考文献228
第9章 产品安全验证231
9.1概述232
9.2安全测试概述232
9.2.1电芯安全测试232
9.2.2模组安全测试232
9.2.3电池系统安全测试234
9.2.4测试案例分析236
9.2.5测试计划237
9.3结构仿真238
9.3.1仿真在电池系统设计中的作用与意义238
9.3.2基础知识和常用仿真工具介绍239
9.3.3电池系统仿真分析的基本理论239
9.3.4案例分析244
9.4热流体仿真分析255
9.4.1Pack设计中的热流体仿真分析255
9.4.2基础知识简介和常用热流体仿真工具介绍256
9.4.3热流体仿真基础理论256
9.4.4热流体仿真实例分析261
9.5故障树分析265
9.5.1基本概念266
9.5.2定性分析与定量分析266
9.5.3案例分析268
主要参考文献271
第10章 国内外锂动力电池法规和标准体系273
10.1世界汽车技术法规概述274
10.2与锂动力电池相关的主要技术法规解读275
10.2.1FMVSS305电动汽车：电解液溢出及电击防护276
10.2.2ECER100关于机动车型式批准中电驱动系统特殊要求的统一规定276
10.2.3ECER94关于车辆正面碰撞乘员保护认证的统一规定/ECER95关于车辆侧面碰撞乘员保护认证的统一规定282
10.2.4UN38.3联合国《关于危险货物运输的建议书——试验和标准手册》第38.3节“金属锂电池和锂离子电池组”283
10.3电动汽车锂动力电池主要安全标准解读284
10.3.1ISO相关标准285
10.3.2IEC相关标准291
10.3.3欧盟相关标准293
10.3.4美国相关标准295
10.3.5中国相关标准299
主要参考文献314
京公网安备 11010102004214号
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