在新能源汽车产业蓬勃发展的背景下，电池包 PACK 的安全设计已成为保障车辆性能与用户生命财产安全的核心议题，尤其是热失控蔓延抑制，直接关系到电池系统的安全边界，公众号文章已经专文论述过PACK热失控蔓延抑制技术，有兴趣可以关注公众号查看。
FMEA（失效模式与影响分析）作为可靠性工程的核心工具，凭借其系统化识别潜在失效模式、量化评估风险等级、针对性制定预防策略的优势，能够在设计阶段就将安全隐患 “前置解决”，从源头筑牢电池包的安全防线。
本文围绕电池包 PACK 热失安全场景，运用新版七步法拆解 DFMEA 的应用逻辑，覆盖从规划准备到成果落地的全流程，既展现 FMEA 在安全设计中的关键价值，也为行业从业者提供借鉴思路，助力提升电池包设计的可靠性与安全性。
一、策划准备
（一）明确分析范畴与目标
聚焦电动汽车用电池包 PACK安全，以识别设计阶段热失控蔓延抑制的潜在失效模式为核心，系统评估失效影响与风险，制定预防及改进策略，提升电池包可靠性、安全性及性能，满足客户需求与行业标准要求。
（二）组建跨职能团队
整合电池设计工程师、电气工程师、机械工程师、测试工程师、质量工程师及供应链代表，明确各成员职责分工，确保分析覆盖技术、质量、供应链等全维度。
（三）制定时间规划
结合项目开发进度，制定 DFMEA 分析详细时间表，明确结构分析、功能分析、失效分析等阶段任务及时间节点，保障工作高效推进。
（四）选定分析工具
采用边界图、结构树等工具，为后续结构分析、功能分析提供可视化支撑。
二、结构化分析
（一）构建 PACK 结构树
图1 PACK结构树
基于系统 – 子系统 – 零部件层级，拆解电池包 PACK（参考文中结构树图示），涵盖电气系统、BDU、BMS、模组总成、机械结构、热管理等模块。
（二）绘制边界示意图
图2 PACK边界示意图
通过边界图呈现电池包 PACK 与车辆动力系统、充电系统等外部系统的接口关系，包含电气连接、机械连接、热交换等交互界面。
三、功能解析
（一）需求关联与功能定义
建立功能矩阵图，将 PACK 系统功能与客户核心需求（续航、安全、可靠等）关联。以热失控防护为例：电池单体热失控后，系统需满足 5 分钟不起火不爆炸的基础要求，部分企业通过隔热材料升级、智能算法优化，实现更长安全窗口。为简化，功能树为体现BMS部分。
图3 PACK功能树
四、失效分析体系
（一）失效模式识别
电池模组子系统
单体电池：产气量超标、产气速率异常、喷发温度过高；
气凝胶：隔热性能不足、不阻燃、高温绝缘退化；
云母片：隔热性能差、阻燃性不达标。
结构子系统
外壳：不阻燃、内压过大破损；
云母板：隔热 / 阻燃性能缺陷；
防爆阀：泄压量不足、爆破压力设置不当；
结构导热胶：阻燃性缺失。
电气子系统
母线：短路、熔断器失效。
（二）失效原因剖析
单体电池热失控产气量超预期：热失控测试数据不准确；
模组热扩散风险：气凝胶、云母隔热能力不足，绝缘件阻燃性差；
防爆阀失效：数量不足、爆破压力设计不合理。
（三）失效影响评估
以单体电池热失控产气量超预期为例：可能导致电池包 5 分钟内起火爆炸，直接威胁车辆及人员安全。
根据以上分析，可以绘制失效网。
图4 PACK失效树
五、风险量化评估
（一）严重度（S）分级
轻微影响（如外观损坏）：2-3 级；
功能影响（非安全类）：4-6 级；
安全影响（起火、爆炸）：7-10 级（热失控防护失效评估为 9-10 级）。
（二）发生频度（O）分级
极罕见（百万次＜1 次）：1 级；
偶发（千次 1-10 次）：3-6 级；
频发（百次 1-10 次）：7-10 级。
（三）探测度（D）分级
高探测率（100% 生产检测）：1-2 级；
中探测率（定期维护检测）：3-6 级；
低探测率（内部潜在故障）：7-10 级。
（四）行动优先级（AP）判定
结合 S、O、D 数值，划分高、中、低优先级。例如，S/O/D 均高时，判定为高优先级行动项。
六、优化改进策略
（一）预防措施制定
针对单体电池产气超预期：增加电芯级热失控测试，采集产气量、最高温度数据；
针对模组隔热不足：优化气凝胶选型，采用高隔热材料。
（二）探测措施设计
进行零部件、模组级、PACK系统级测试；
（三）责任与时效管理
明确预防、探测措施的执行责任人及完成节点，确保措施落地。
（四）效果评估迭代
实施措施后开展有效性评估，根据结果调整优化策略。
七、成果文件化管理
（一）编制 FMEA 报告
汇总结构分析、功能分析、失效分析、风险评估、优化措施等内容，形成标准化 FMEA 报告。
（二）更新 FMEA-MSR 表单
记录失效模式、原因、影响、风险评估结果及改进措施等关键信息，完成表单迭代。
（三）跨层级沟通汇报
向项目经理、客户、供应商同步 FMEA 报告与表单，对齐潜在风险及改进计划，达成共识。
通过规范化 DFMEA 七步法，系统识别电池包 PACK 设计风险，落地预防改进措施，切实提升产品安全可靠性，为电池包热失控蔓延抑制设计提供科学方法论支撑。
