新能源汽车碰撞后电气安全分析

张晓旭

重庆电子工程职业学院汽车工程学院 重庆 401331

现在我国对汽车规定了严格的碰撞安全规章,强制规定汽车制造和研发一定要经过严格的标准来筛选。但新能源汽车碰撞电安全的研究与汽车强国相比还较落后,在开拓能力和自主研发方面也较世界强国有一段距离,因此加强对新能源汽车的碰撞电安全研究就很重要。

随着新能源汽车成为汽车产业迅猛发展的一大产业,其安全问题也日渐凸显尤为重要。本文将就我国新能源汽车碰撞后电安全的基本法规,结合我国新能源汽车碰撞后电安全技术的现状和发展需求,探讨新能源汽车碰撞后的电安全问题。

1 新能源汽车碰撞安全法规

新能源汽车在发生碰撞后,重量大、能量高的储能电池可能会导致会电池位置变化、电解液泄流和绝缘失效等问题。对相关问题的考察和研究,可以对碰撞后的车辆和人员进行相关安全防护,进一步确保人员和车辆安全。

电安全测试的法规关注点主要在三个方面(见表1),其中对防触电保护方面,FMVSS305对绝缘电阻做出相应规定,更有其他法规对碰撞后的安全电压限值、电能量限制、物理接触防护等几方面做出了规定,GB/T 31498－2015增加了碰撞后车辆不得爆炸、起火的要求,其具体要求见表1;

表1 新能源汽车碰撞后电安全测试项目及要求

2 新能源汽车碰撞后电气防护策略研究

新能源汽车在进行车辆碰撞后的电气防护,可能会造成以下两种问题：一、不要过分强调对高压系统的防护,否则会增加车辆的体积与质量,并增大不必要的费用;二、更不能防护不足,否则会造成安全隐患。不管是以上哪种情况都会妨碍市场化推广,所以防护的策略研究才更重要。

2.1 防触电保护 防触电保护包括：低压电、低电能、物理防护、低压电阻这四个方面,只要能够满足其中一项,即可保证车辆在碰撞后仍能保持其安全性能,防止触电的发生。

对于低压电的防护策略,可在车辆设计时,在车辆的前部、侧面及后部可能发生碰撞的区域安装碰撞传感器,并在动力电池和电力系统的负载之间安装高压自动断电装置即可。这样当碰撞发生时,传感器检测到碰撞信号,车辆控制单元接收到信号发出切断高压指令,使人员免于触电。

对于低电能防护策略,主要考虑在车辆碰撞后,车内人员逃离现场的紧迫性,赢保证在短时间(一般5S内)对新能源车辆执行断电操作。同时还要保证在技术范围内尽量减小各电容值、降低电能,从根本上杜绝由于碰撞多点失效而引起的人员伤害。

对于物理防护方面,为了防止人员直接接触到高压带电部件,对高压裸露线束或者高压运行部件使用高机械强度和耐久性的障壁或者护套外壳等,从而进行机械保护。

对于绝缘电阻的防护策略,绝缘电阻在一定程度上可以防止车内人员发生伤害,因为当碰撞发生后车辆发生了单点失效,但由于绝缘电阻足够大,人体分的的电压足够小,就不会发生触电危险。但绝缘电阻防护只能对碰撞导致的单点失效进行防护,对发生的多点失效则不能保证用电安全性。

2.2 电解液泄露要求 电解液一般含有有害的化学物质,如果电解液溅入到乘客室,就会对其造成腐蚀性伤害。所以对电解液的要求有：1、碰撞后30min内,不允许有电解液溢出到乘员室;2、电解液泄漏量进不应不超过5L;3、尽量选用耐高温、不易挥发以及热稳定性能好的溶剂。这样在一定程度上可以降低碰撞过程中由于电解液产生的伤害。

2.3 REESS安全要求 对于新能源汽车在碰撞过程中,高压电池的安全性非常重要,因为在碰撞事故中,重要部件发生损坏或者防护保护失效,电池也不应损坏,否则作为能量的聚集体,一旦损坏将造成不可估量的危险。

REESS的安装位置有多重方式,但要保证在碰撞中及碰撞后位于乘客室的REESS应保持在安装位置,其内部部件应保持在外壳内,任何部分都不应进入到乘客室。

新能源汽车的动力电池应安装在车辆碰撞变形入侵小的区域,电池可安装在车辆底盘下,这样设计是由于乘客室的坚固设计,再加上车门的外围护栏的作用,就可以很好的保护电池不收到损坏。并且电池也可满足REESS不应安装在车辆前段向后的420mm 以内,或者车辆后端向前300mm 以外的法规要求,以提高新能源汽车的碰撞电气安全。

对于电池安装位置,已有一些车辆将高压动力电池安装在乘员室地板上,如德国奔驰公司A级纯电动汽车和Smart汽车的高压动力电池集成在乘员下的地板上;

3 结论

本文从新能源车辆的碰撞安全法规出发,重点分析新能源车辆防触电保护的策略,防电解液泄露的策略以及分析REESS安全要求。得出以下结论：高压触电防护即防触电保护共分为四个方面,四个防护方法只需要满足一个即可保证车辆碰撞后的高压电安全。并分析了REESS的重要性,针对其重要性阐述其安装位置,对碰撞的安全性进行防护。