新版FMEA案例分享：太阳能电池板DFMEA分析 - FMEA软件-CoreFMEA
性价比高、易于上手的FMEA软件: CoreFMEA
本案例以屋顶光伏电池板为对象，完整演示AIAG-VDA FMEA七步法实战：通过三层结构穿透（电池片→接线盒→接地螺栓），精准锁定6大高危失效链（如散热孔堵塞→局部火灾S=9、螺栓锈蚀→雷击损害S=9）；运用S-O-D量化模型识别7项AP高风险项，并创新性实施双路径降险——不锈钢边框/铜镀镍螺栓从源头降频67%，无人机巡检/AI视觉检测提升失效拦截率50%，最终将火灾、坍塌等极端风险全数压降至AP中，为光伏系统20年寿命提供可落地的可靠性保障！
太阳能电池板
太阳能电池板产品如何进行设计 FMEA 七步法分析呢？ FMEA软件CoreFMEA 以单晶硅太阳能电池板产品为例，抛砖引玉。
第一步：规划与准备
| 项目 | 内容 |
|---|---|
| 分析对象 | 屋顶光伏系统核心组件：单晶硅太阳能电池板（PV-100W） |
| 分析目标 | 识别设计阶段潜在失效，提升产品可靠性（寿命≥20年） |
| 团队 | 设计工程师（电池片）、工艺工程师（封装）、质量工程师（测试）、安装代表 |
| 工具 | FMEA软件（CoreFMEA） |
| 边界定义 | 聚焦电池板本身（不含逆变器、电网接入） |
第二步：结构分析（三层级分解）
| 高层级系统 | 中间层级组件 | 低层级部件/材料 |
|---|---|---|
| 屋顶光伏发电系统 | 太阳能电池板 | 单晶硅电池片 |
| 玻璃盖板 | ||
| 铝边框 | ||
| EVA封装胶膜 | ||
| 支架系统 | 铝合金导轨 | |
| 接地螺栓 | ||
| 电气系统 | 直流接线盒 | |
| 旁路二极管 |
第三步：功能分析（功能网）
| 高层结构 | 中间结构 | 低层结构 | 高层功能 | 中间功能 | 低层功能 |
|---|---|---|---|---|---|
| 屋顶光伏系统 | 太阳能电池板 | 单晶硅电池片 | 输出额定直流电流（10A） | 将光能转化为直流电能 | 吸收光子产生电子-空穴对 |
| 玻璃盖板 | 透光率≥92%，保护内部组件 | ||||
| 铝边框 | 机械固定电池板，散热 | ||||
| EVA封装胶膜 | 粘合电池片与玻璃，防水绝缘 | ||||
| 支架系统 | 铝合金导轨 | 系统稳定运行20年 | 支撑电池板并保持15°倾角 | 承载200kg/m²雪载荷 | |
| 接地螺栓 | 防雷接地 | 导通雷击电流至大地 | |||
| 电气系统 | 直流接线盒 | 系统持续运行（故障冗余） | 汇集电流并传输至逆变器 | 密封防水，防止端子氧化 | |
| 旁路二极管 | 防止热斑效应 | 在阴影时提供电流旁路通道 |
第四步：失效分析（失效链）
| 高层结构 | 中间结构 | 低层结构 | 高层功能 | 中间功能 | 低层功能 | 高层失效（影响） | 中间失效（模式） | 低层失效（原因） |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 屋顶光伏发电系统 | 太阳能电池板 | 单晶硅电池片 | 输出额定直流电流（10A ） | 将光能转化为直流电能 | 吸收光子产生电子-空穴对 | 输出电流下降30% | 光电转换效率降低 | 电池片隐裂（机械应力） |
| 玻璃盖板 | 透光率≥92%，保护内部组件 | 系统发电量不足 | 玻璃防护功能失效 | 表面崩边（运输撞击） | ||||
| 铝边框 | 机械固定电池板，散热 | 电池板变形脱落 | 结构失稳 | 边框腐蚀断裂（盐雾环境） | ||||
| 局部过热引发火灾 | 散热失效 | 散热孔堵塞（鸟巢堆积） | ||||||
| EVA封装胶膜 | 粘合电池片与玻璃，防水绝缘 | 雨水渗透导致短路 | EVA脱层失效 | 紫外线老化导致粘结力下降 | ||||
| 支架系统 | 铝合金导轨 | 系统稳定运行20年 | 支撑电池板并保持15°倾角 | 承载200kg/m²雪载荷 | 支架坍塌损毁设备 | 导轨塑性变形 | 雪载超设计值（300kg/m²） | |
| 接地螺栓 | 防雷接地 | 导通雷击电流至大地 | 雷击损坏逆变器 | 防雷接地失效 | 螺栓锈蚀导致电阻＞5Ω | |||
| 电气系统 | 直流接线盒 | 系统持续运行（故障冗余） | 汇集电流并传输至逆变器 | 密封防水，防止端子氧化 | 接线盒起火 | 端子过热烧蚀 | 密封圈老化导致进水氧化 | |
| 系统断电 | 电流传输中断 | 端子氧化接触电阻增大 | ||||||
| 旁路二极管 | 防止热斑效应 | 在阴影时提供电流旁路通道 | 电池板局部烧毁 | 热斑效应发生 | 二极管击穿短路 |
第五步：风险评估（S/O/D与AP值）
| 高层失效（影响） | 中间失效（模式） | 低层失效（原因） | S | 探测措施（D=?） | 预防措施（O=?） | AP |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 输出电流下降30% | 光电转换效率降低 | 电池片隐裂 | 7 | EL隐裂检测（D=4） | 电池片抗压测试（O=3） | H |
| 电池板变形脱落 | 结构失稳 | 边框腐蚀断裂 | 8 | 安装后水平仪检测（D=3） | 阳极氧化处理（O=4） | H |
| 局部过热引发火灾 | 散热失效 | 散热孔堵塞 | 9 | 红外热成像巡检（D=6） | 设计防鸟网罩（O=5） | H |
| 支架坍塌损毁设备 | 导轨塑性变形 | 雪载超设计值 | 10 | 雪载传感器报警（D=4） | 加强型导轨设计（O=3） | H |
| 雷击损坏逆变器 | 防雷接地失效 | 螺栓锈蚀 | 9 | 接地电阻年度检测（D=7） | 镀锌螺栓+导电膏（O=4） | H |
| 接线盒起火 | 端子过热烧蚀 | 密封圈老化进水 | 10 | 端子温度监控（D=5） | 硅胶密封圈（O=3） | H |
| 系统断电 | 电流传输中断 | 端子氧化 | 8 | 回路阻抗测试（D=3） | 镀银端子（O=2） | M |
| 电池板局部烧毁 | 热斑效应发生 | 二极管击穿短路 | 7 | 红外热成像查热斑（D=3） | 二极管100%老化筛选（O=2） | M |
第六步：优化（仅AP=H项）
| 原失效链 | 新增措施 | 新预防（O↓） | 新探测（D↓） | 新AP |
|---|---|---|---|---|
| 输出电流下降30% ~ 光电转换效率降低 ~ 电池片隐裂 | 改用柔性焊带 | O=2↓（原3） | — | M↓ |
| 增加自动光学裂纹检测 | — | D=2↓（原4） | ||
| 电池板变形脱落 ~ 结构失稳 ~ 边框腐蚀断裂 | 铝边框改用不锈钢 | O=2↓（原4） | — | M↓ |
| 无人机巡检结构变形 | — | D=2↓（原3） | ||
| 局部过热引发火灾 ~ 散热失效 ~ 散热孔堵塞 | 散热孔升级自清洁涂层 | O=3↓（原5） | — | M↓ |
| 植入温度传感器实时报警 | — | D=3↓（原6） | ||
| 支架坍塌损毁设备 ~ 导轨塑性变形 ~ 雪载超设计值 | 导轨增加泄雪槽 | O=2↓（原3） | — | M↓ |
| 卫星遥感监测积雪厚度 | — | D=3↓（原4） | ||
| 雷击损坏逆变器 ~ 防雷接地失效 ~ 螺栓锈蚀 | 接地螺栓改用铜镀镍 | O=2↓（原4） | — | M↓ |
| 安装智能接地电阻监测仪 | — | D=3↓（原7） | ||
| 接线盒起火 ~ 端子过热烧蚀 ~ 密封圈老化进水 | 密封圈改用氟橡胶 | O=2↓（原3） | — | M↓ |
| 增加AI视觉识别氧化痕迹 | — | D=3↓（原5） |
第七步：结果文件化
输出交付物：
FMEA报告（含优化措施优先级清单）
关键改进措施表：
措施 责任部门 完成节点 验证方式 不锈钢边框量产切换 采购部 2025-Q1 盐雾试验2000小时 智能接地监测仪安装 工程部 2025-Q2 接地电阻连续监测数据 自清洁散热孔涂层应用 研发部 2024-Q4 户外暴晒试验报告
总结：通过AIAG & VDA七步法，系统性地识别了太阳能电池板设计中的高风险失效模式，并通过优化措施降低了AP值。此案例展示了FMEA如何从结构分解到功能分析，再到风险优先级排序的完整流程。
工欲善其事，必先利其器。
CoreFMEA软件 显著提升 FMEA 工作效率，轻松完成新版“七步法”
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CoreFMEA 是一款符合 AIAG & VDA FMEA 标准的失效模式与影响分析的软件，专注 FMEA 核心要点，解决用户痛点。软件兼具 DFMEA 和 PFMEA。高效便捷，如常用的 Office 软件一般，界面友好，易于上手。
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