第五章：服务型设计

DFS是与DFR并行的活动，旨在将服务特性和终生可服务性集成到产品中。DFS过程的重点是将功能集成到产品中，服务和支持人员可以使用这些功能来修复产品，而不必完全更换产品。在设计过程中，DFS包括评估哪些组件可能会失效，或者被设计为首先失效，并使服务人员能够轻松安全地访问它们。

DFS过程的一部分可能需要对储能系统的组件和系统进行平均失效时间分析，以了解它们在发生灾难性故障之前可以持续多长时间。这在印刷电路板设计以及许多电子工业中已经是一个常见的过程。

当涉及到电池使用寿命时，问题是哪些组件应该是可维修的。许多锂离子电池都是采用焊接母线槽式设计连接在一起的。这意味着一旦这些被焊接在一起，它们就变成了一个单一的单元，就像前面提到的SRU一样。所以在大多数情况下，电池单元是不可用的。有一些公司已经开发了电池的机械连接，然而，在

汽车应用中，人们一直担心这些设计能否满足产品的可靠性寿命。然而，对于没有如此具有挑战性的冲击和振动要求的其他市场，机械解决方案可能是完全可以接受的解决方案。

通常在设计过程中，电池模块，即机械和电气连接的锂离子电池组件，比更换单个电池要容易得多。然而，更换一个模块的成本总是会高于更换单个电池的成本。因此，在设计过程中，总会有一个必须评估的权衡。电池模块维修时必须考虑的另一个挑战是锂离子电池的老化问题。随着电池在正常使用过程中老化，容量开始因自然老化而萎缩前面一节提到的因素。因此，在更换电池模块时，应选用容量和能量相同的模块。这意味着你不能用全新的模块来替换旧模块，因为新模块的容量和能量都会比旧模块高。这样做的问题是，新模块的性能将始终受到系统中最弱单元的限制，因此新模块将永远无法以最高的性能能力运行。最理想的情况是，该模块应该替换为一个具有同等能力的模块，这可以通过对“返回”模块进行分类并重新制造以使其可以用作替代品，或者通过人为地将新电池老化到与被替换模块中的电池相同的水平来实现。

其他必须设计为可服务性的系统组件包括保险丝、控制器、电子设备和风扇等。这些组件中的许多可以安装在一个可维修的隔间中，这样就可以在不打开整个电池组和暴露高压系统的情况下访问它们。对于较大的PHEV或BEV电池组，保险丝可以集成到手动断开服务中，但对于小型电池组，保险丝可以安装在单独的保险丝座中。在这两种情况下，它们都应该能够从电池组外部访问。在控制器发生故障时，将控制器放置在允许访问它们的地方也很重要。对于风冷系统，风扇也存在某些问题，因为大多数风扇的使用寿命约为三到五年。随着更长的电池组设计和保修寿命，风扇的选择可以显著提高小型系统的成本。为了在汽车应用中实现10年的设计寿命，可能有必要选择更昂贵的风扇或与更短的风扇设计寿命进行权衡。