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新能源車輛側(cè)面柱碰電安全防護(hù)

2021-12-24 19:37:55·  來源：上汽安全與CAE技術(shù)  
　
隨著國(guó)家對(duì)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的強(qiáng)力推進(jìn)，新能源汽車技術(shù)不斷發(fā)展，個(gè)人用戶對(duì)新能車接受程度持續(xù)提高，新能源車正式進(jìn)入發(fā)展期，但同時(shí)車禍引起的新能源汽車火
隨著國(guó)家對(duì)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的強(qiáng)力推進(jìn)，新能源汽車技術(shù)不斷發(fā)展，個(gè)人用戶對(duì)新能車接受程度持續(xù)提高，新能源車正式進(jìn)入發(fā)展期，但同時(shí)車禍引起的新能源汽車火災(zāi)事故也在不斷增加。由于動(dòng)力電池的高能量“活潑”屬性，起火后難以在短時(shí)間內(nèi)有效方法撲滅，已成為威脅乘員生命與財(cái)產(chǎn)安全的重要因素。在這樣的背景下，電動(dòng)車輛的碰撞安全性防護(hù)設(shè)計(jì)就愈發(fā)顯得重要。
法規(guī)及NCAP電安全測(cè)試工況及要求
01、當(dāng)前新能源車電安全的基本要求國(guó)內(nèi)主要包括法規(guī)GB/T 31498-2015《電動(dòng)汽車碰撞后安全要求》，還有2018年7月1日實(shí)施的新版C-NCAP中對(duì)新能源汽車的碰撞高壓電氣安全要求，歐洲主要有ECE R100與EuroNCAP中對(duì)新能源汽車碰撞后電安全的要求等。
這些法規(guī)及NCAP測(cè)試中涉及到的側(cè)面碰撞工況有50km/h可移動(dòng)壁障碰撞，60km/h的可移動(dòng)壁障碰撞以及32km/h的75°斜柱撞等，如圖1所示
圖1 常規(guī)電安全保護(hù)側(cè)面碰撞工況
其中側(cè)面柱碰撞工況是側(cè)面碰撞諸多工況中車體變形量最大的工況，不僅是對(duì)車內(nèi)乘員傷亡的最大威脅，同時(shí)也是考量新能源車電池系統(tǒng)碰撞安全的最關(guān)鍵、最為嚴(yán)苛的工況。
電安全防護(hù)新挑戰(zhàn)
02、新能源汽車正不斷的向電動(dòng)化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化方向發(fā)展，在應(yīng)對(duì)電力負(fù)載需求增加及消費(fèi)者對(duì)續(xù)航里程焦慮的問題的過程中產(chǎn)生一些新的電安全防護(hù)挑戰(zhàn)。
挑戰(zhàn)1：車身的側(cè)面保護(hù)空間減少
由于新能源車的電池包越做越大，越來越多車型的電池包的邊緣框架已經(jīng)從搭地板改為搭在門檻上了，如圖2。而對(duì)于側(cè)面柱碰來說，由于侵入量大，很多情況下都會(huì)突破門檻這道防線，就必然撞擊到電池包
圖2 電池包大小及布局變化
挑戰(zhàn)2：電池包的內(nèi)部緩沖空間減小
其次，由于動(dòng)力電池能量密度與功率不斷提升的需求，電池模塊數(shù)量也不斷增加，內(nèi)部電芯間越來越擁擠，某些電池包內(nèi)部，模組與電框之間幾乎接近零貼狀態(tài)，緩沖空間越來越小，這意味著電池框架的小幅度變形就可能造成對(duì)電池模組的擠壓損傷，導(dǎo)致電芯因擠壓產(chǎn)生燃爆風(fēng)險(xiǎn)。
同時(shí)由于法規(guī)&NCAP測(cè)試都只從乘員防護(hù)角度出發(fā)，針對(duì)單一標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)位進(jìn)行撞擊（圖3），無法應(yīng)對(duì)實(shí)際交通事故中撞擊位置的隨機(jī)性，因此采用基礎(chǔ)的C-NCAP和Euro NCAP的柱撞規(guī)程以及國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)作為電安全的設(shè)計(jì)策略已顯示出其局限性，保護(hù)新能源汽車動(dòng)力系統(tǒng)安全采用傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)是完全不夠的
圖3 標(biāo)準(zhǔn)碰撞位置示意圖
SAIC對(duì)電動(dòng)車輛的安全防護(hù)設(shè)計(jì)策略
03、上海汽車集團(tuán)股份有限公司技術(shù)中心根據(jù)側(cè)面柱碰撞工況，對(duì)新能源汽車的電安全開展了一系列研究，結(jié)合實(shí)際碰撞中可能發(fā)生的事故，上汽提出動(dòng)力電池側(cè)面全寬電安全防護(hù)策略。基于此策略，在開發(fā)階段即考慮實(shí)際交通事故中撞擊位置的不確定性，采用剛性柱沿動(dòng)力電池側(cè)面掃掠的模式進(jìn)行電安全分析（圖4），確保動(dòng)力電池每個(gè)位置都受到嚴(yán)苛的設(shè)計(jì)防護(hù)（圖5）。
圖4 上汽新能源車動(dòng)力電池全方位保護(hù)
圖5整車全方位保護(hù)設(shè)計(jì)分析方法
小結(jié)
04、新能源車輛側(cè)面柱碰撞全方位保護(hù)安全開發(fā)技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用，不僅能夠滿足法規(guī)、C-NCAP以及Euro NCAP的基本要求，同時(shí)更加關(guān)注市場(chǎng)客戶的要求，以用戶至上為主要開發(fā)思想，以安全至上為主要的設(shè)計(jì)目標(biāo)，大力提升上汽集團(tuán)產(chǎn)品影響力和品牌信譽(yù)度，為廣大用戶提供最全面的安全保護(hù)。
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