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新能源汽车安全如何保障?从C-IASI比亚迪汉碰撞结果看电动汽车安全观

2021年07月01日 12:55:25    来源:    类型:转载    编辑:莫醒静    评论:0

今年4月,麦肯锡发布了《2021麦肯锡汽车消费者洞察》报告,内容显示:中国消费者虽然对新能源汽车的接受程度越来越高,但在安全等维度上,他们的顾虑却不减反增。

安全是电动汽车的生命线,不容忽视。《新能源汽车产业发展规划(2021—2035年)》明确提出到2025年电动汽车安全性需要全面提升,为推动新能源汽车产业向更高质量的发展提供更有力支撑。

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电动汽车和燃油汽车碰撞安全的不同

纯电动车和燃油车相比,最大的不同在于内燃机和变速器变成电机和减速器,而且还增加了巨大的动力电池系统。所以电动车在空间布置、重量分布、高压电安全、动力电池防护等方面都与燃油车有很大差异。 

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一般而言,传统燃油车的碰撞安全性能是围绕着车内乘员做开发,而纯电动汽车的碰撞安全性能则要考虑乘员和动力电池包两个关键点。

这是因为纯电动汽车碰撞时不仅会造成车体变形和乘员机械伤害,还可能因为高压系统的损毁而对乘员造成电伤害、化学伤害、电池爆炸伤害以及燃烧伤害等二次伤害。

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所以,相较于传统燃油车,新能源汽车碰撞安全开发的难度更大,需要考虑的因素更多。

从C-IASI测试看电动汽车碰撞安全现状

截至到目前,C-IASI一共对包括蔚来EC6、小鹏G3、理想ONE、特斯拉Model 3、天际ME7、比亚迪汉EV等6款新能源汽车展开了碰撞测试。

从整体成绩来看,除了小鹏G3由于低配车型未配备侧气帘的原因导致正面25%偏置碰撞和侧面碰撞失分未拿到优秀评价以外,其余五款车型在正面25%偏置碰撞和侧面碰撞两项关键测试中都是拿到的优秀评价。

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可见,中国电动汽车安全性能一直保持在较高的水平,并且随着技术的进步,表现逐年提升。 

以C-IASI最新一期发布的比亚迪汉EV为例,在正面25%偏置碰撞中,比亚迪汉EV乘员舱上部、下部入侵量都是优秀评价,A柱未变形,乘员舱保持了较高的完整性,假人并未受到挤压伤害。

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资料显示,比亚迪汉EV前舱采用三段吸能设计,这种结构的好处在于碰撞产生的能量经过前舱的充分吸收后层层递减,能最大程度保障乘员舱的完整。另外,比亚迪汉EV标配的11的安全气囊,也是降低了乘员在碰撞中所受到的伤害。

车身设计讲究的是“软硬兼施”,车头前舱需要适度的软,以吸收碰撞能量,而车身中部则要硬,起到充分支持的效果,前文提到的比亚迪汉EV就是在关键部位如A、B、C柱等区域进行加强,全车共有43处使用了抗拉强度超过1300MPa的热成型钢,保障碰撞过程乘员舱完整性。

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另一个值得关注的点是高压电驱系统,比亚迪汉EV在经过侧面碰撞以及25%偏置碰撞后,也没有出现漏液起火等可能威胁驾乘人员安全的现象,“电安全”得到证明。

这也得益于汉EV搭载的刀片电池通过高压标识、主被动放电、绝缘耐压、绝缘电阻、绝缘检测、产品和连接器防护等级6层防护设计,以及熔断器、高压互锁、碰撞断高压、接触器及烧结检测、电池安全管理5层防护设计,形成的11层多重防护。

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电动汽车碰撞安全研发的难点与趋势

看了C-IASI历年来测试的纯电动汽车成绩,可能会有读者会误认为新能源汽车碰撞安全研发没有难度,实则不然,电动汽车碰撞安全性能开发着实是一门十足的技术活。

在纯电动汽车的碰撞事故中,动力电池受到撞击和挤压引起变形,电池芯体有可能发生热失控起火;电池包内部其它部件在碰撞中也可能会受到挤压和冲击,有发生短路甚至起火爆炸的危险;电池包内部高压线缆和高压器件在碰撞时容易被刮破或者扯断,有可能短路起火,也有可能造成电击伤害,因此电池的防护成为重中之重。

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从整个行业看,车企习惯把电池平铺在整个底盘上,因此需要通过底盘结构设计来对电池两侧和前后进行保护,以实现良好的碰撞安全性能。

以比亚迪汉EV为例,通过采用大截面的高强门槛+四道横梁配合电池包与门槛之间的安全空间,预留了充分的缓冲余地,对电池形成有效保护。

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除了车身结构对电池形成的保护外,我们还需要从电池本身的结构入手,比如前段时间广汽埃安推出的弹匣电池,相当于是给电芯额外加一个类似“弹匣”的外壳进行保护,安全性更高。

再比如比亚迪的“刀片电池”,采用创新的造型结构和制造工艺,既是能量体也是结构件,大幅提升单位能量密度的同时,安全性能也上了一个台阶。

去年比亚迪发布了引起行业热议的刀片电池针刺实验,它是采用5mm直径的钢针,以(25±5)mm/s的速度,从垂直于电池极板的方向贯穿刀片电池的几何中心(实验所用电池SOC为100%)。从视频资料来看,刀片电池在被钢针穿透后,穿刺位置没有火花、烟雾或电解液喷出,表面温度在30-60°之间,在钢针停留在电池中1小时后,电池不起火、不爆炸,顺利通关被誉为动力电池“珠穆朗玛峰“的针刺实验。

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未来,电动汽车碰撞安全研发主要还是在电安全方面,一方面是电池供应商在原材料的选择上会开发出更安全的配方,另一方面是车企在整个Pack的物理防护层面以及热管理层面更加完善。

电动汽车安全购车消费建议 

根据互联网的新闻报告统计,2020年我国发生了数十起新能源汽车事故,其中绝大部分与自燃有关。

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自燃只是表象,热失控才是更深层的里因,可能导致热失控的情况主要包括机械滥用、电气滥用和热滥用,其中机械滥用通常可能是因为发生碰撞事故所引起,所以才会做针刺、碾压试验等相关测试,这对于考验新能源汽车在极端情况下的安全性能十分有必要。

正如前文所提到的那样,新能源汽车由于多了这套高压电驱系统的存在,所以在碰撞中更需要对这种关键结构进行更多的考量,避免因为电驱系统的漏电、起火、爆炸等对驾乘人员造成二次伤害。

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而对于普通消费者来说,在选购新能源车型时应该尽量选择质量有保证、经过正规机构测试碰撞合格的车型。

写在最后:

当下,发展新能源汽车已经成为必然趋势,政策的支持以及消费者认知的改变,促使着新能源汽车的销量一路拔高。但无论国内还是国外,安全问题始终像一朵乌云漂浮在上空,时不时对行业来一个下马威。而对于国内的新能源企业而言,需要涌现出更多如比亚迪这般的品牌,坚持住安全底线,才能在这场白热化的竞争中脱颖而出。

 

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