新能源汽車碰撞后電氣安全分析

張曉旭

重慶電子工程職業學院汽車工程學院 重慶 401331

現在我國對汽車規定了嚴格的碰撞安全規章,強制規定汽車制造和研發一定要經過嚴格的標準來篩選。但新能源汽車碰撞電安全的研究與汽車強國相比還較落后,在開拓能力和自主研發方面也較世界強國有一段距離,因此加強對新能源汽車的碰撞電安全研究就很重要。

隨著新能源汽車成為汽車產業迅猛發展的一大產業,其安全問題也日漸凸顯尤為重要。本文將就我國新能源汽車碰撞后電安全的基本法規,結合我國新能源汽車碰撞后電安全技術的現狀和發展需求,探討新能源汽車碰撞后的電安全問題。

1 新能源汽車碰撞安全法規

新能源汽車在發生碰撞后,重量大、能量高的儲能電池可能會導致會電池位置變化、電解液泄流和絕緣失效等問題。對相關問題的考察和研究,可以對碰撞后的車輛和人員進行相關安全防護,進一步確保人員和車輛安全。

電安全測試的法規關注點主要在三個方面(見表1),其中對防觸電保護方面,FMVSS305對絕緣電阻做出相應規定,更有其他法規對碰撞后的安全電壓限值、電能量限制、物理接觸防護等幾方面做出了規定,GB/T 31498－2015增加了碰撞后車輛不得爆炸、起火的要求,其具體要求見表1;

表1 新能源汽車碰撞后電安全測試項目及要求

2 新能源汽車碰撞后電氣防護策略研究

新能源汽車在進行車輛碰撞后的電氣防護,可能會造成以下兩種問題：一、不要過分強調對高壓系統的防護,否則會增加車輛的體積與質量,并增大不必要的費用;二、更不能防護不足,否則會造成安全隱患。不管是以上哪種情況都會妨礙市場化推廣,所以防護的策略研究才更重要。

2.1 防觸電保護 防觸電保護包括：低壓電、低電能、物理防護、低壓電阻這四個方面,只要能夠滿足其中一項,即可保證車輛在碰撞后仍能保持其安全性能,防止觸電的發生。

對于低壓電的防護策略,可在車輛設計時,在車輛的前部、側面及后部可能發生碰撞的區域安裝碰撞傳感器,并在動力電池和電力系統的負載之間安裝高壓自動斷電裝置即可。這樣當碰撞發生時,傳感器檢測到碰撞信號,車輛控制單元接收到信號發出切斷高壓指令,使人員免于觸電。

對于低電能防護策略,主要考慮在車輛碰撞后,車內人員逃離現場的緊迫性,贏保證在短時間(一般5S內)對新能源車輛執行斷電操作。同時還要保證在技術范圍內盡量減小各電容值、降低電能,從根本上杜絕由于碰撞多點失效而引起的人員傷害。

對于物理防護方面,為了防止人員直接接觸到高壓帶電部件,對高壓裸露線束或者高壓運行部件使用高機械強度和耐久性的障壁或者護套外殼等,從而進行機械保護。

對于絕緣電阻的防護策略,絕緣電阻在一定程度上可以防止車內人員發生傷害,因為當碰撞發生后車輛發生了單點失效,但由于絕緣電阻足夠大,人體分的的電壓足夠小,就不會發生觸電危險。但絕緣電阻防護只能對碰撞導致的單點失效進行防護,對發生的多點失效則不能保證用電安全性。

2.2 電解液泄露要求 電解液一般含有有害的化學物質,如果電解液濺入到乘客室,就會對其造成腐蝕性傷害。所以對電解液的要求有：1、碰撞后30min內,不允許有電解液溢出到乘員室;2、電解液泄漏量進不應不超過5L;3、盡量選用耐高溫、不易揮發以及熱穩定性能好的溶劑。這樣在一定程度上可以降低碰撞過程中由于電解液產生的傷害。

2.3 REESS安全要求 對于新能源汽車在碰撞過程中,高壓電池的安全性非常重要,因為在碰撞事故中,重要部件發生損壞或者防護保護失效,電池也不應損壞,否則作為能量的聚集體,一旦損壞將造成不可估量的危險。

REESS的安裝位置有多重方式,但要保證在碰撞中及碰撞后位于乘客室的REESS應保持在安裝位置,其內部部件應保持在外殼內,任何部分都不應進入到乘客室。

新能源汽車的動力電池應安裝在車輛碰撞變形入侵小的區域,電池可安裝在車輛底盤下,這樣設計是由于乘客室的堅固設計,再加上車門的外圍護欄的作用,就可以很好的保護電池不收到損壞。并且電池也可滿足REESS不應安裝在車輛前段向后的420mm 以內,或者車輛后端向前300mm 以外的法規要求,以提高新能源汽車的碰撞電氣安全。

對于電池安裝位置,已有一些車輛將高壓動力電池安裝在乘員室地板上,如德國奔馳公司A級純電動汽車和Smart汽車的高壓動力電池集成在乘員下的地板上;

3 結論

本文從新能源車輛的碰撞安全法規出發,重點分析新能源車輛防觸電保護的策略,防電解液泄露的策略以及分析REESS安全要求。得出以下結論：高壓觸電防護即防觸電保護共分為四個方面,四個防護方法只需要滿足一個即可保證車輛碰撞后的高壓電安全。并分析了REESS的重要性,針對其重要性闡述其安裝位置,對碰撞的安全性進行防護。