伴随着国家对于碳,能,标的大力推动,新能源汽车的技术得到了不断地发展,个人用户对于新能车的接受度越来越高,新能源车已经正式步入了发展期,但是与此同时车祸导致新能源汽车火灾事故却越来越多据统计,2022年我国共发生电动车火灾约3起,造成12人死亡,直接经济损失达3000万元以上,间接损失超过1亿元。其中,因电池引发的交通事故占了相当大比例动力电池具有高能量、活泼”等特点,一旦发生事故,后果不堪设想在此情况下电动车辆碰撞安全性防护设计变得越来越重要
规定和NCAP电安全测试的条件和要求
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目前国内关于新能源车电安全基本需求主要是法规GB/T31498-2015《电动汽车碰撞后安全需求》以及2022年7月1号起施行的新版本C-NCAP关于新能源汽车碰撞高压电气保障需求和欧洲关于ECER100及EuroNCAP关于电动汽车碰撞后电气保障需求
这些规定和NCAP测试所涉及的侧面碰撞工况主要包括50km·h-1可移动壁障碰撞、60km·h-1.32km·h-2.75°斜柱撞,如图1
图1为常规电安全防护侧面碰撞工况
其中侧面柱撞击工况在侧面撞击众多工况中车体变形量最大,既是造成车内乘员伤亡事故的主要威胁,又是考虑新能源车电池系统撞击安全问题最关键和苛刻的条件
电安全防护面临新的挑战
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新能源汽车不断朝着电动化,智能化和网联化等趋势发展,同时也为解决电力负载要求提高和用户续航里程焦虑不安等难题带来了若干新型电安全保护难题
图1为车身的侧面保护空间
随着新能源车电池包越大越好,更多的车电池包边缘框架也由搭地板变成搭设门槛,如图2所示为了避免碰撞事故的发生,车身结构也必须要进行相应调整以适应汽车行驶过程中对底盘提出的更高要求。其中最重要的一点就是侧纵梁和横梁等关键结构件应尽量靠近门槛处而且对于侧面柱碰,因为入侵的数量较多,在很多时候会攻破门槛高的防线,不可避免的撞上电池包
图2电池包的尺寸和布置的改变
挑战二,电池包内部缓冲空间变小
二是随着动力电池能量密度和功率日益增大的要求,电池模块越来越多,内部电芯之间日益拥堵,在部分电池包内,模组和电框几乎为零贴,缓冲空间日益缩小,即电池框架微小的形变可能会引起电池模组被挤压损坏,从而导致电芯因为挤压而面临燃爆危险
同时,由于法规&;NCAP试验均仅从乘员防护角度考虑,以单一标准点位为碰撞对象(如图3所示),并不能处理实际交通事故碰撞地点的随机性问题,所以以基本C-NCAP与EuroNCAP柱撞规程及国家标准为电安全设计策略已经表现出一定的局限性,而防护新能源汽车动力系统安全使用传统标准根本不充分
图3为标准碰撞的位置示意图
SAIC电动车辆安全保护设计策略研究
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成都汽车集团股份有限公司(以下简称成都汽车”)技术中心针对侧面柱撞击工况对新能源汽车电安全问题进行了系列研究,并结合在实际撞击过程中可能出现的意外情况,上汽针对动力电池侧面全宽度电安全问题提出了相应的保护策略为验证该策略的有效性和实用性,针对某车型开发了一款电动轿车电池包模型并进行仿真分析。结果表明:该方案可以有效提升整车安全性,且成本较低。同时提高乘员保护性能根据这一战略,开发阶段就考虑到实际交通事故发生时撞击位置不确定的情况,利用刚性柱沿着动力电池一侧扫掠方式进行电安全分析,保证动力电池各位置得到苛刻的设计保护(见图4)
图四上汽新能源车对动力电池的全方面防护
图5对整车进行全方位保护的设计与分析方法
总结
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新能源车辆侧面柱撞击全方位防护安全开发技术研发与应用既能满足法规,C-NCAP,EuroNCAP等基本需求,又能更注重市场客户需求,将用户第一作为主要研发理念,将安全第一作为主要设计宗旨,有力地提升了上汽集团产品影响力与品牌信誉度,给众多用户带来了最为全面的安全防护
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