电动汽车的安全性分析与研究.docx

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电动汽车的安全性分析与研究

江西理工大学南昌校区

毕业设计（论文）

题目：

电动汽车的安全性分析与研究

系：

机电工程系

专业：

汽车检测与维修

班级：

09汽车班

学生：

XXX

学号：

09314139

指导教师：

XXX职称：

江西理工大学南昌校区

毕业设计（论文）任务书

机电工程系汽车检测与维修专业09级（12届）09汽车班学生XXX

题目：

电动汽车的安全性分析与研究

原始依据（包括设计（论文）的工作基础、研究条件、应用环境、工作目的等）：

汽车安全作为现代汽车技术研究的三个重点方向之一，在全世界内受到广泛关注.汽车工业的交通运输业将不断地向高层发展，对汽车安全性必将提出新的要求.改进汽车的安全性不仅可以减少各种汽车事故中的人员伤亡和社会经济损失，将直接影响交通运输环境和人民生活的安定.

电动汽车在充电及运行过程中，可能出现意外事故如碰撞、翻车等危险工况.国内几家主要的电动汽车研究院所曾先后出现过整车乃至整个实验室瞬间烧成灰烬的事故.因此，在我国电动汽车研究开发以及推广应用过程中，对电动汽车在各种危险工况下的动力系统以及整车安全性进行研究并建立相应的实验方法与评价体系，将为我国开发出具有优良性能的电动汽车打下基础.

主要内容和要求：

（包括设计（研究）内容、主要指标与技术参数，并根据课题性质对学生提出具体要求）：

设计论文主要内容：

本论文重点分析了电动汽车动力系统可能对乘员产生的各种伤害，具体分析了它们产生的原因和可能引起的后果；研究了电动汽车几种常用动力电池的安全特性，以及它们各自可能存在的安全隐患和产生安全问题的机理.

对学生要求：

1、论文要准确地论述我国报废汽车处理的现状，并对报废汽车回收管理的方法进行分析探讨。

2、论文写作规范必须符合《江西理工大学（南昌校区）毕业论文统一格式的规定》与《毕业设计大纲》的相关规定。

3、论文结构严谨，逻辑性强，论述层次清晰，概念准确，语句通顺。

4、论点鲜明，论据确凿，材料真实可靠，有一定的学术水平。

5、论文要求有自己的观点，对所写得课题要有深入地分析。

6、不得抄袭和剽窃他人的论文。

7、文要准确地论述我国电动汽车的安全性现状，对电动汽车车用动力电池安全性能评价体系进行初步探讨。

日程安排：

2011.12.1～2011.12.5   选题.

2011.12.5～2011.12.15   收集与整理资料，完成开题报告.

2011.12.15～2012.1.00  完成论文的初稿，并请老师审查.

2012.1.00～2012.3.00论文修改.

2012.3.00～2012.4.00完成论文，准备答辩.

2012.4.00论文答辩.

主要参考文献和书目：

[1]汤秀红,刘伟涛.电动汽车技术发展综述.城市车辆.2003（5）

[2]吴伯荣.电动汽车用镍氢动力电池［J］.电源技术.2000，1.

[3]吴建民,莫付江.MH/Ni电池的循环寿命研究.金属功能材料.1998,5.

[4]汤秀红,刘伟涛.电动汽车技术发展综述.城市车辆2003,5.

[5]郭炳焜，李新海，杨松青．《化学电源-电池原理及制造技术》．长沙：

中南工业大学出版，2000，7

[6]王震坡，孙逢春.电动汽车电池组连接可靠性及不一致性研究.车辆与动力

技术.2002，4

[7]田春芝.电动汽车燃料电池系统现状研究与分析.北京汽车,2000（4）

[8]朱雄世.燃料电池的发展和应用.邮电设计技术.1999（3）

[9]庞志成,王越.燃料电池的进展及其应用前景.化工进展,2000（3）

[10]鲍明伟.21世纪汽车新能源-燃料电池.无锡教育学院学报,2000

（1）

[11]顾登平,童汝亭.化学电源.北京：

高等教育出版社.1993,8

[12]郭志东.清洁能源汽车的开发动向.汽车电器,1999

（1）

[13]宿忠民,张智文,赵航.国外电动车辆标准.中国汽车技术研究中

心.2001,6

[14]曹秉刚,张传峰.电动汽车技术进展和发展趋势.西安交通大学学报.

2004

（1）

[15]北条英次.郝璓译.电动汽车用密封铅酸电池寿命的评价方法.船舶技术

1998（4）

[16]刘建华,刘圣迁.MH-Li电池安全性能的研究.电源技术.2004（4）.

[17]吉诘.MH/Ni电池存储性能研究.《电池》杂志.2000（5）.

[18]王志福,彭连云.电动车用锂离子动力电池充放电特征研究.《电池》杂

志.2003（3）

指导教师签字：

年月日

教研室主任签字：

年月日

江西理工大学南昌校区

毕业设计（论文）开题报告

机电工程系汽车检测与维修专业09级（12届）汽车班学生XXX

题目：

电动汽车的安全性分析与研究

本课题来源及研究现状：

课题来源：

自己由于兴趣自由选择.

电动汽车安全性国内外研究现状：

随着科技的进步，电动汽车越来越普遍，因此它的安全性也越来越受到人们的关注。

电动汽车在充电及运行过程中，可能出现意外事故，造成动力系统的窜动、挤压、短路、开裂、漏电、热冲击、爆炸、燃烧等，由此对乘员产生机械伤害、电伤害、化学伤害、电池爆炸伤害以及燃烧伤害等，并可能引发更大的连发性事故以及二次伤害。

国内几家主要的电动汽车研究院所曾先后出现过整车乃至整个实验室瞬间烧为灰烬的事故。

因此，电动汽车的安全性研究及其防范技术正在引起世界各国相关专家的高度重视，并投入了大量的人力物力进行研究。

本文重点分析了电动汽车动力系统可能对乘员产生的各种伤害，包括电动汽车的电伤害、电动汽车电池的燃烧爆炸伤害、电池电解液的泄漏和电池有害气体释放引发的伤害等方面，具体分析了它们产生的原因和可能引起的后果；研究了电动汽车几种常用动力电池的安全特性，包括铅酸电池、镍氢电池、锂离子电池和燃料电池，以及它们各自可能存在的安全隐患和产生安全问题的机理。

在总结上述分析研究成果的基础上，参考现有的国内外电动汽车安全理论、相关安全研究成果和安全标准，本文建立了电动汽车可能存在的安全事故模式、检测方法和防护体系，开发完成了电动汽车氢气浓度测控系统。

电动汽车存在的一些安全隐患，主要集中在两个关键零部件上，即动力电池组和电控系统。

动力电池组可能因为过度充放电、电池模块充放电不一致、散热效果不佳等原因导致起火，而电控系统起火主要是由短路和高温运行引发的。

电动汽车行业存在安全隐患与其产品特性存在直接关系，电动汽车采用电驱动，并且工作环境通常比较恶劣，这样就极易产生安全方面的事故。

目前电动汽车产业正处在快速成长期，行业内缺乏龙头企业和知名品牌，这就造成了电动行业进入门槛较低，行业内的竞争秩序较为混乱。

除此之外，电动汽车安全标准的不到位也是导致电动汽车安全事故发生的根本导火索.国内现有的跟电动汽车相关的安全标准有3项，分别是针对车载储能装置、功能安全和故障防护、人员触电防护方面，但是这3项电动汽车标准都是在2001年颁布的，基于当时的科研水平，到现在已经过去10年，很多方面已经落后了。

课题研究目标、内容、方法和手段：

本论文重点分析了电动汽车动力系统可能对乘员产生的各种伤害，包括电动汽车的电伤害、电动汽车电池的燃烧爆炸伤害、电池电解液的泄漏和电池有害气体释放引发的伤害等方面，具体分析了它们产生的原因和可能引起的后果；研究了电动汽车几种常用动力电池的安全特性，包括铅酸电池、镍氢电池、锂离子电池和燃料电池，以及它们各自可能存在的安全隐患和产生安全问题的机理.

论文以参考文献为学习平台，电脑模拟实车运行工况，进行电动汽车动力电池安全性理论分析研究，分析研究动力电池在危险工况下的性能变化及其对电动汽车安全性的影响；通过分析研究动力电池放电时的放电特性，探讨以非恒流放电方式替代目前采用的恒流放电方式的有效方法对电动汽车用动力电池的实际使用性能进行评价，并初步建立起相应的符合实际使用工况的电动汽车用动力电池放电性能评价方法体系.

在总结上述分析研究成果的基础上，参考现有的国内外电动汽车安全理论、相关安全研究成果和安全标准，建立电动汽车可能存在的安全事故模式、检测方法和防护体系，开发完成了电动汽车氢气浓度测控系统.

设计（论文）提纲及进度安排：

一、绪论.

二、电动汽车的发展现状.

三、电动汽车常用动力电池安全特性研究.

四、电动汽车常见伤害及其防护

五、全文总结.

六、参考文献..

七、致谢.

日程安排：

2011.12.1～2011.12.5   选题.

2011.12.5～2011.12.15   收集与整理资料，完成开题报告.

2011.12.15～2012.1.00  完成论文的初稿，并请老师审查.

2012.1.00～2012.3.00论文修改.

2012.3.00～2012.4.00完成论文，准备答辩.

2012.4.00论文答辩.

主要参考文献和目书：

[1]汤秀红,刘伟涛.电动汽车技术发展综述.城市车辆.2003（5）

[2]吴伯荣.电动汽车用镍氢动力电池［J］.电源技术.2000，1.

[3]吴建民,莫付江.MH/Ni电池的循环寿命研究.金属功能材料.1998,5.

[4]汤秀红,刘伟涛.电动汽车技术发展综述.城市车辆2003,5.

[5]郭炳焜，李新海，杨松青．《化学电源-电池原理及制造技术》．长沙：

中南工业大学出版，2000，7

[6]王震坡，孙逢春.电动汽车电池组连接可靠性及不一致性研究.车辆与动力

技术.2002，4

[7]田春芝.电动汽车燃料电池系统现状研究与分析.北京汽车,2000（4）

[8]朱雄世.燃料电池的发展和应用.邮电设计技术.1999（3）

[9]庞志成,王越.燃料电池的进展及其应用前景.化工进展,2000（3）

[10]鲍明伟.21世纪汽车新能源-燃料电池.无锡教育学院学报,2000

（1）

[11]顾登平,童汝亭.化学电源.北京：

高等教育出版社.1993,8

[12]郭志东.清洁能源汽车的开发动向.汽车电器,1999

（1）

[13]宿忠民,张智文,赵航.国外电动车辆标准.中国汽车技术研究中

心.2001,6

[14]曹秉刚,张传峰.电动汽车技术进展和发展趋势.西安交通大学学报.

2004

（1）

[15]北条英次.郝璓译.电动汽车用密封铅酸电池寿命的评价方法.船舶技术

1998（4）

[16]刘建华,刘圣迁.MH-Li电池安全性能的研究.电源技术.2004（4）.

[17]吉诘.MH/Ni电池存储性能研究.《电池》杂志.2000（5）.

[18]王志福,彭连云.电动车用锂离子动力电池充放电特征研究.《电池》杂

志.2003（3）

[19]麻有良,陈全世.混合动力电动汽车用蓄电池不一致的影响分析.汽车电

器.2001

（1）

[20]王宏雁.电池性能和寿命的试验评价.上海汽车.1999（3）

[21]国家标准委员会.电动道路车辆用铅酸蓄电池.GB/T18332.1—2001.

[22]国家标准委员会.电动道路车辆用金属氢化物镍蓄电池.GB/T18332.2—2001.

[23]国家标准委员会.电动道路车辆用锂离子蓄电池.GB/Z18333.1---2001.

指导教师审核意见：

教研室主任签字：

年月日

摘要

电动汽车在充电及运行过程中，可能出现意外事故，造成动力系统的窜动、挤压、短路、开裂、漏电、热冲击、爆炸、燃烧等。

因此，电动汽车的安全性研究及其防范技术正在引起世界各国相关专家的高度重视，并投入了大量的人力物力进行研究。

本文重点分析了电动汽车动力系统可能对乘员产生的各种伤害，包括电动汽车的电伤害、电动汽车电池的燃烧爆炸伤害、电池电解液的泄漏和电池有害气体释放引发的伤害等方面，具体分析了它们产生的原因和可能引起的后果。

研究了电动汽车几种常用动力电池的安全特性，包括铅酸电池、镍氢电池、锂离子电池和燃料电池，以及它们各自可能存在的安全隐患和产生安全问题的机理。

关键词：

电动汽车动力电池安全性试验研究性能评价

Abstract

Electricvehiclechargingandoperationprocess,possibleaccidents,resultinginpowersystemmovement,extrusion,shortcircuit,cracking,leakage,explosion,combustion,thermalshock.Therefore,thesafetyofelectricvehicleresearchandpreventiontechnologyisbeingcausedbyworldexpertsattachgreatimportance,andspentalotofmanpowerandresourcesforresearch.

Thepossiblemechanismsthatthepowersystemofelectricvehicleshurtspassengerswereanalyzedinthepaper,includingelectricinjury,chemicalinjury,burninginjury,andetc.Thereasonsthatcausetheseinjurieswereanalyzedindetail.Thesafetycharacteristicsofthebatteriesthatelectricvehicleisincommonuse,suchasexcidebattery,MH-Nibattery,Li+battery,andfuelbattery,areresearched.

Keywords:

electricvehicle;powersystem;safetyperformance,testresearch,performanceappraising。

第一章绪论…………………………………………………………………………8

第二章电动汽车的发展现状………………………………………………………9

2.1国内外各国电动汽车发展…………………………………………………9

2.2国外电动汽车研发成果……………………………………………………10

2.3国内电动汽车研发成果……………………………………………………10

第三章电动汽车常用动力电池安全特性研究…………………………………12

3.1铅酸电池组成及其工作原理……………………………………………12

3.2镍氢蓄电池…………………………………………………………………13

3.3电动汽车用锂离子电池特性研究…………………………………………13

3.4电动汽车用燃料电池特性研究…………………………………………16

第四章电动汽车常见伤害及其防护……………………………………………19

4.1电动汽车的高电压伤害及其防护…………………………………………19

4.2电动汽车蓄电池燃烧爆炸问题及其防护…………………………………20

4.3电动汽车蓄电池化学伤害问题及其防护…………………………………21

总结……………………………………………………………………………22

参考文献……………………………………………………………………………23

致谢……………………………………………………………………………24

第一章绪论

汽车安全性研究的背景与意义

汽车安全作为现代汽车技术研究的三个重要研究之一，在全国乃至全世界范围内都受到了广泛关注。

随着我国经济水平的快速增长，大家生活水平不断提高及安全意识的增强，汽车工业和交通运输事业将不断地向更高的层次发展，我们将会需要更安全的汽车。

提高汽车的安全性不仅可以减少各种汽车事故中的人员伤亡和社会经济损失，而且将直接影响交通运输环境和大家的幸福生活。

电动汽车作为21世纪最绿色环保汽车，其市场化前景已成必然。

随着国家“863”计划的全面实施，混合燃料动力汽车、电动汽车等一系列节能环保汽车的开发研究工程相继启动。

对电动汽车安全性进行分析和研究，建立电动汽车安全标准将势在必行。

然而，由于电动汽车动力系统与传统内燃机汽车有很大的差异，其存在的安全性隐患也不同于传统的内燃机汽车。

因此，随着电动汽车研究工作的深入及其产业化进程的加快，对电动汽车的安全性能的研究是非常必要地。

相对于传统内燃机汽车而言，由于采用高电压驱动电机，电动汽车其安全性问题更为突出。

这是因为电动汽车为了达到较好的资源利用率，动力电压就不断提高，由以往的几十伏已经提高至目前的１００～６００伏，甚至更高，远远超过安全电压36V，一旦发生触电事故，对人体的伤害将非常严重。

因此在传统汽车结构安全的基础上,其动力系统的安全性问题更加受到重视。

此外,由于动力蓄电池充放电特性,容易造成燃烧、爆炸、可燃气体聚集等问题。

因此,进行电动汽车安全性研究具有极为重大的意义。

第二章电动汽车的发展现状

2.1国内外各国电动汽车发展

目前，发展电动汽车，实现汽车能源动力系统的电气化，推动传统汽车产业的战略转型，在国际上已经形成了大潮流。

根据各大汽车公司发布的产品上市计划，2012年将迎来国际电动汽车产业化发展的一次高潮。

电动汽车一旦取得市场突破，必将对国际汽车产业格局产生巨大而深远的影响。

因此，为了顺应国际汽车工业发展潮流，把握交通能源动力系统转型的战略机遇，坚持自主创新，我国应该动员各方面的力量，加快推动电动汽车产业发展，抢占未来汽车产业竞争制高点、实现我国汽车工业由大变强和自主发展。

一、各国政府相继发布电动汽车发展战略和国家计划，进一步为产业发展指明了方向。

美国奥巴马政府实施绿色新政，把电动汽车作为国家战略的重要组成，计划到2015年普及100万辆插电式混合动力电动汽车（PHEV）。

日本把发展电动汽车作为“低碳革命”的核心内容，并计划到2020年普及包括电动汽车在内的“下一代汽车”达到1350万辆，为完成这一目标，日本到2020年计划开发出至少17款纯电动汽车、38款混合动力车。

德国政府在2008年11月提出未来10年普及100万辆纯电动汽车和插电式混合动力汽车，并宣称该计划的实施，标志德国将进入电动汽车时代。

国家战略的发布实施，对产业发展有着十分重要的导向作用，必将进一步加快国际电动汽车产业发展的进程。

二、动力电池得到高度重视，研发投入急剧增加，电动汽车技术瓶颈突破的预期大大增强。

美国总统奥巴马2009年8月宣布安排24亿美元支持PHEV的研发与产业化，其中20亿美元用来支持先进动力电池的研发和产业化。

日本政府提出“谁控制了电池，谁就控制了电动汽车”，并组织实施国家专项计划，在2011年以前将投入400多亿日元用于先进动力电池技术研究，2010年左右新型锂电池将规模应用于下一代电动汽车。

德国从今年起启动了一项4.2亿欧元的车用锂电池开发计划，几乎所有德国汽车和能源巨头均携资加入。

三、各国政府加大政策支持力度，全力推进电动汽车产业化。

一方面，政府加大对消费者的政策激励，加快电动汽车的市场培育。

美国对PHEV实施税收优惠，减税额度在2500美元和15000美元之间。

日本从2009年4月1日起实施新的“绿色税制”，对包括纯电动汽车、混合动力车等低排放且燃油消耗量低的车辆给予税赋优惠，一年的减税规模约为2100亿日元，是现行优惠办法减税额的10倍。

英国从2009年4月1日起执行新汽车消费税，对纯电动汽车免缴消费税。

法国对购买低排放（二氧化碳）汽车的消费者给予最高5000欧元的奖励，对高排放汽车进行最高2600欧元的惩罚。

另一方面，政府通过加大信贷支持等措施，鼓励整车企业加快电动汽车产业化。

美国政府对电动汽车生产予以贷款资助。

2009年6月23日，福特、日产北美公司和Tesla汽车公司获得80亿美元的贷款，主要用于混合动力和纯电动汽车的生产。

欧盟在2009年上半年发放70亿欧元贷款，支持汽车制造商发展电动汽车；此外，美国新的汽车燃油经济性法规和欧盟新车平均二氧化碳排放法规，对汽车的技术要求大幅提高，如果不发展电动汽车技术，汽车制造商将很难达到新法规的要求。

四、纯电动汽车得益于高性能锂离子电池的发展应用，受到各国政府和各大汽车公司的重新重视，产业化步伐不断加快。

日产汽车公司宣布2010年在美国和日本销售纯电动汽车，计划于2012～2013年实现大规模上市，其量产车型“树叶”已经正式发布。

三菱、雷诺、丰田、宝马等汽车公司也开发出小型纯电动轿车，并计划在2012年前后批量上市。

美国、日本、法国、德国、以色列等国政府都制定了纯电动汽车推广计划，电动汽车充电系统建设项目也陆续启动。

随着汽车造成的环境污染和石油危机日益严重，20世纪90年代以来，电动汽车研究开始受到重视。

经过近20年的研究，已经在电动汽车关键技术、系统集成、试验应用上实现了全面突破，目前世界上主要国家争相开展产业化工作。

2.2国外电动汽车研发成果

1993年美国政府组织企业和科研机构成立“新一代汽车合作计划”（PNGV），联合开展电动汽车研究，法、德、日等发达国家纷纷采取政府引导、企业和科研机构联合的方式加强电动汽车开发研究。

1997年以来，丰田汽车公司推出两代“Prius”混合动力轿车，截止到2004年底，丰田汽车公司累计销量25万辆混合动力轿车，占全球混合动力汽车总数90%。

2000年本田公司的“Insight”混合动力轿车投放市场，2002年Civic混合动力汽车投放美国市场。

1999年以来，本田汽车公司先后推出“FCXV1、V2、V3、V4、”燃料电池汽车，进行可靠性、碰撞安全性、道路试验等内容的认证试验。

2001年以来，通用汽车公司先后推出了“Autonomy”、“HyWire”和“Sequel”三种燃料电池轿车，其中“Sequel”燃料电池轿车集成了燃料电池、线传操控系统、轮毂电机和全铝合金车身等先进技术，是一部走向实用化的燃料电池汽车。

2.3国内电动汽车研发成果

“十五”计划期间，中国科技部投入8.8亿元全面启动863电动汽车重大科技专项，制定了“三纵三横”的总体研发布局：

以混合动力电动汽车、纯电动汽车、燃料电池汽车为“三纵”，以多能源动力总成控制、驱动电机、动力蓄电池为“三横”，全面构筑电动汽车的技术平台。

经过多年的探索与努力，我国在新能源汽车电池、电机、电控三大关键技术上相继取得突破，并开始产业化。

清华大学和天津清源电动车辆有限公司研制纯电动轿车和纯电动客车均已通过国家质检中心的型式认证试验。

东风汽车公司与武汉理工大学等筹资创建东风电动车辆股份有限公司，开展混合动力汽车研发，其开发的EQ6100HEV混合动力客车于2003年11月8日在武汉开始示范运行工作，已累计运行14万多公里，载客15万人次。

2004年一汽集团和丰田汽车公司签署协议，计划引进其“Prius”混合动力汽车技术，建设“绿色”汽车生产基地。

建立了电动汽车研发的国家技术标准平台、测试检验平台、政策法规平台和示范应用平台。

到目前为止，电动汽车整车产品13项新标准已起草完成、5项标准修订完成、6项关键零部件产品测试规范也已确定。

测试电动汽车动力蓄电池、驱动电机、燃料电池发动机等部件的6个公共检测中心和试验平台