隨著電動汽車產業的高速發展，其核心部件電動汽車動力系統的安全性日益受到關注。本書對電動汽車動力系統安全性設計與開發涉及的知識、理論、方法進行了系統和全面的梳理，介紹了電動汽車及動力系統的基本知識體系；系統地介紹了電動汽車電氣安全基礎、電動汽車電磁兼容基礎和電動汽車通用安全規范等理論知識；詳細地闡述了電動汽車動力蓄電池系統、電驅動總成、充放電系統的安全設計與開發，電動汽車動力系統 EMC工程應用，電動汽車電子電氣系統的功能安全，電動汽車動力系統新技術展望。本書列舉了大量的研究開發案例供讀者參考。
本書可供汽車設計、制造、運營、管理的工程技術人員學習參考，也可作為高校教師和學生以及相關科研單位和咨詢機構科技工作者的參考書。
序前言
第 1章 緒論·· 1
1.1 基本概念·· 1
1.1.1 常用術語和定義 ·· 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 電動汽車的發展歷程 ·· 9
1.2.1 純電動汽車的發展歷程 ·· 9
1.2.2 混合動力電動汽車的發展歷程 ·· 12
1.2.3 燃料電池電動汽車的發展歷程 ·· 14
1.3 電動汽車動力系統的組成與構型·· 15
1.3.1 動力蓄電池系統·· 15
1.3.2 驅動電機系統·· 17
1.3.3 充放電系統·· 17
1.3.4 集中式驅動·· 18
1.3.5 分布式驅動·· 19
1.4 電動汽車動力系統的關鍵技術·· 20
1.4.1 動力蓄電池技術·· 20
1.4.2 電驅動總成技術·· 20
1.4.3 能量管理與熱管理技術 ·· 21
1.4.4 充電和放電技術·· 23
1.4.5 控制器硬件和軟件開發技術·· 25
1.5 電動汽車動力系統的主要安全問題 ·· 26
1.5.1 高壓電安全·· 26
1.5.2 電氣控制安全·· 26
1.5.3 機械結構安全·· 26
1.5.4 電磁兼容性·· 27
1.5.5 動力蓄電池系統的防火、防爆、防泄漏·· 27
1.6 電動汽車動力系統安全標準與規范 ·· 28
1.6.1 電動汽車安全標準與法規·· 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·· 31
2.1 概述·· 31
2.2 人體阻抗·· 31
2.2.1 人體阻抗的構成·· 31
2.2.2 環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 電流致傷的機理·· 34
2.3.2 電擊致命的原因·· 34
2.3.3 電流效應的影響因素·· 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 雷電災害·· 39
2.5 觸電防護·· 39
2.5.1 警示標識·· 39
2.5.2 接觸防護·· 40
2.5.3 短路防護·· 43
2.5.4 高壓回路主動監測與防護·· 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·· 50
2.7.1 靜電的產生及危害 ·· 50
2.7.2 靜電危險的安全界限及防護措施 ·· 51
2.8 雷電防護··53
第 3章 電動汽車電磁兼容基礎·· 54
3.1 概述··54
3.2 電磁兼容基礎··54
3.2.1 電磁兼容概念與常用術語··54
3.2.2 電磁兼容理論··56
3.2.3 電磁兼容設計基礎 ··63
3.3 電動汽車電磁兼容基礎 ··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計基礎··83
3.3.4 電動汽車電磁兼容標準 ··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范 ··100
4.1 概述·· 100
4.2 一般安全·· 100
4.2.1 信號與標志··100
4.2.2 電動汽車高壓安全標識·· 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·· 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 電機熱保護··115
4.6.2 電機控制器熱保護·· 115
4.6.3 動力蓄電池系統熱保護·· 116
4.6.4 充電系統熱保護·· 116
4.6.5 整車空調熱保護·· 116
4.7 整車布置與安全防護·· 117
4.7.1 碰撞后電安全法規及相關評價要求·· 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 硬件安全設計·· 128
4.9.2 軟件設計·· 132
4.9.3 功能和操作設計·· 132
第 5章 動力蓄電池系統的安全設計與開發··138
5.1 概述·· 138
5.2 動力蓄電池系統簡介·· 138
5.2.1 動力蓄電池分類及特點·· 138
5.2.2 動力蓄電池系統的組成與作用·· 139
5.2.3 動力蓄電池相關技術簡介 ·· 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 模組的構成··155
5.4.2 模組的材料安全·· 156
5.4.3 模組的機械安全·· 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 模組的法規要求與試驗·· 159
5.5 動力蓄電池系統··162
5.5.1 電芯成組方式對動力蓄電池系統的影響·· 162
5.5.2 動力蓄電池系統的技術要求 ·· 163
5.5.3 動力蓄電池系統的安裝·· 166
5.5.4 BMS的功能·· 167
5.5.5 動力蓄電池系統的機械安全 ·· 174
5.5.6 動力蓄電池系統的熱安全 ·· 181
5.5.7 動力蓄電池系統電氣安全 ·· 182
5.5.8 動力蓄電池系統的法規要求與試驗·· 185
5.5.9 動力蓄電池的包裝與運輸 ·· 186
5.6 開發案例·· 187
5.6.1 刀片電池·· 187
5.6.2 CTB技術 ·· 195
第 6章 電驅動總成的安全設計與開發···202
6.1 概述·· 202
6.2 電驅動總成的構成 ·· 203
6.2.1 驅動電機·· 203
6.2.2 電機控制器··205
6.2.3 變速器·· 208
6.3 電驅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 電驅動總成的機械安全·· 222
6.4.1 電機轉子強度·· 222
6.4.2 軸承可靠性··222
6.4.3 殼體強度·· 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 變速器靜扭強度·· 224
6.4.7 電驅動總成換檔與駐車安全 ·· 224
6.5 電驅動總成熱安全 ·· 224
6.5.1 熱預警、降額、保護 ·· 224
6.5.2 轉子防高溫退磁·· 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 人體防護與警示·· 230
6.5.6 冷卻系統定期檢查與保養 ·· 230
6.5.7 電驅動總成油溫要求 ·· 231
6.6 防護安全·· 231
6.6.1 防水 /防塵設計：端蓋、軸密封性設計··231
6.6.2 氣密性·· 232
6.7 電驅動總成故障保護機制 ·· 232
6.7.1 故障觸發機制·· 232
6.7.2 故障保護機制（進入安全狀態或切換安全態）··233
6.7.3 故障恢復機制·· 233
6.7.4 電驅動總成故障保護示例 ·· 234
6.8 電驅動總成的法規要求與試驗 ·· 237
6.8.1 電驅動總成的主要法規與試驗方法·· 237
6.8.2 電驅動總成的主要試驗項目 ·· 237
6.9 開發案例·· 240
6.9.1 iTAC技術·· 240
6.9.2 BYD混動技術··249
第 7章 充放電系統的安全設計與開發···263
7.1 概述·· 263
7.2 充放電模式及系統構成·· 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 電動汽車充放電設備 ·· 268
7.2.6 電動汽車供電設備·· 268
7.2.7 充電連接裝置·· 269
7.3 充電系統安全設計 ·· 270
7.3.1 充電系統硬件安全與保護 ·· 270
7.3.2 充電系統軟件安全·· 276
7.3.3 交流充電系統安全·· 281
7.4 放電系統安全設計 ·· 281
7.4.1 放電系統硬件安全·· 281
7.4.2 放電系統軟件安全·· 282
7.5 充放電接口安全設計·· 283
7.5.1 機械結構·· 283
7.5.2 電氣連接·· 284
7.5.3 高壓標識要求·· 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要求 ·· 295
7.6 充電系統環境耐久與可靠性·· 296
7.6.1 耐久性·· 296
7.6.2 耐蝕性·· 301
7.6.3 可靠性·· 304
7.7 充放電產品中的安全設計案例 ·· 312
7.7.1 結構安全·· 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 EMC工程應用··323
8.1 概述·· 323
8.2 電動汽車 EMC性能開發·· 323
8.2.1 整車 EMC性能開發流程介紹 ·· 324
8.2.2 整車 EMC目標制定·· 324
8.2.3 整車 EMC設計··326
8.2.4 系統和零部件 EMC性能開發 ·· 326
8.2.5 整車 EMC目標驗證和問題管控·· 326
8.2.6 整車 EMC性能驗收·· 329
8.3 動力系統 EMC性能開發·· 329
8.3.1 動力系統零部件 EMC性能開發體系·· 329
8.3.2 動力系統零部件 EMC要求 ·· 331
8.3.3 動力系統零部件 EMC驗證 ·· 334
8.3.4 動力系統零部件 EMC設計 ·· 339
8.3.5 動力系統架構式設計 ·· 350
8.4 EMC工程應用·· 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·· 352
8.4.3 漢 EV動力系統布置設計·· 352
8.4.4 漢 EV動力系統 EMC性能要求及結果·· 355
8.4.5 漢 EV整車 EMC驗證·· 357
8.4.6 漢 EV動力系統整車 EMC性能·· 359
第 9章 電動汽車電子電氣系統功能安全··363
9.1 概述·· 363
9.2 電動汽車動力系統的開發流程 ·· 363
9.3 功能安全管理·· 365
9.3.1 安全文化建設·· 367
9.3.2 電動汽車動力系統安全生命周期分析·· 367
9.3.3 開發接口協議·· 368
9.4 安全性等級分析··369
9.5 危害分析與風險評估·· 370
9.6 概念階段的功能安全活動 ·· 370
9.6.1 相關項定義··370
9.6.2 危害分析和風險評估 ·· 372
9.6.3 功能安全概念設計·· 373
9.7 系統級功能安全··373
9.7.1 系統級功能安全開發基本要點·· 373
9.7.2 技術安全概念設計·· 374
9.7.3 系統集成測試·· 375
9.7.4 安全確認·· 376
9.7.5 軟硬件接口規范示例 ·· 376
9.8 硬件功能安全開發 ·· 377
9.8.1 硬件功能安全開發的要點 ·· 377
9.8.2 硬件功能安全需求規范·· 377
9.8.3 硬件設計·· 378
9.8.4 硬件架構評估矩陣·· 378
9.8.5 評估硬件隨機失效對安全目標的符合性·· 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 硬件架構矩陣示例·· 380
9.8.9 PMHF計算示例·· 381
9.8.10 PMHF在多系統中的分配示例·· 383
9.9 軟件層面的功能安全活動 ·· 384
9.9.1 軟件開發流程·· 384
9.9.2 軟件安全需求規范·· 385
9.9.3 軟件架構設計·· 386
9.9.4 軟件單元設計和實現 ·· 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 軟件之間的防串擾·· 391
9.9.10 軟件架構層面的安全分析和相關性失效分析 ·· 391
9.10 生產、運行、服務和報廢的功能安全動 ·· 393
9.11 文檔與工作產品管理·· 394
第 10章 電動汽車動力系統新技術展望··395
10.1 概述 ·· 395
10.2 動力蓄電池新技術·· 396
10.2.1 新材料體系 ·· 396
10.2.2 結構創新·· 400
10.2.3 動力電池新技術的安全性設計·· 400
10.3 電驅動總成新技術·· 401
10.3.1 電驅動總成集成一體化·· 401
10.3.2 電機新技術 ·· 402
10.3.3 電控新技術 ·· 403
10.3.4 動力域控制器·· 404
10.3.5 電驅動總成新技術安全風險·· 405
10.4 充電新技術·· 405
10.4.1 大功率充電技術 ·· 405
10.4.2 無線充電技術·· 406
10.4.3 自動充電技術·· 408
10.4.4 充電弓技術 ·· 411
10.5 系統集成新技術 ·· 411
10.5.1 智能線控底盤技術·· 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 高壓平臺及超級導線技術·· 414
10.6.1 800V高電壓平臺·· 414
10.6.2 高壓保護技術·· 415
10.6.3 超級銅導線技術 ·· 417
參考文獻··418
新書資訊