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解析纯电动汽车安全性,从主被动安全到身心安全,应该如何保证?

2022-05-27 浏览:108 评论:0

一直以来,汽车安全都是汽车行业百年不变的话题。

从笼式车身、三点式安全带,到全球碰撞测试标准的不断更新,工程师和科学家们都在为“道路零伤亡”的愿景不断努力。

随着新能源汽车时代的到来,纯电动汽车开始大规模进入人们的视野。但是相对于已经发展了100多年的燃油车,我们也很担心纯电动汽车的整体安全性。

今天我大师兄就来和大家聊聊。在纯电动汽车领域,车辆的安全设计和结构发生了哪些变化?纯电动汽车的安全性如何保证?

如何保证电动车的被动安全?

早期,为了节省R&D成本,很多车企在打造新能源电动车时,往往会在原有的燃油车平台上进行开发。但是,这种发展模式存在一些问题。

首先,加油车的发动机、变速箱、油箱的位置已经固定。在此基础上,发展新能源电动车,其电池组和发电机组需要让位于原有的燃油车平台。这也造成了电动车“油改电”姿势奇怪等一大堆问题。而且由于结构不合理,碰撞后容易造成涂有硬物的电池侵入,导致起火燃烧。

现在越来越多的车企会搭建纯电动车专属平台,其中通用Ultium平台和广汽新能源平台比较好。这些平台有一个共同点:在开发时,完全以新能源汽车的结构为主导。比如电池组嵌在底盘纵梁和横梁之间,高压线划分合理。

这样做的好处是,当车辆发生碰撞时,刚性横梁结构可以有效保证电池组外壳的完整性,保护高压管道,保证车辆的安全。

另外,在乘员保护方面,电动车的白车身结构与燃油车大致相同。但在材料的应用上,会优先考虑高强轻质材料。比如ARCFOX、爱知等公司都采用了钢铝混动车身,在保证足够强度的同时,可以减轻车身自重以节约能耗。

如何保证电动车的主动安全?

今天说到主动安全系统,很多朋友都会把这个问题和ADAS辅助安全功能联系起来。但实际上,广义的主动安全包括的还不止这些。

比如你在驾驶时,对车辆相关功能的操控是否会造成驾驶注意力的降低?这也是主动安全的一个方面。目前大部分电动车都有一个问题,就是很多关键的控制系统都集成到了大屏幕上。

以特斯拉为例,它将车灯控制、挡风玻璃除雾和空调节等驾驶中经常用到的功能集成到大屏中。

当然,这形成了更简单的车厢环境,但也增加了盲目操作的难度,得不偿失。

当然,也有传统车企的纯电动车,比如大众ID,依然保留了按键和旋钮,以保证盲操作的安全性和方便性。

在ADAS系统的应用上,电动车其实比燃油车有更高的优势。

主要优势是电动汽车可以更好地采用机电一体化设计,这使得它们可以兼容更高计算能力和更多硬件设备的处理芯片。从这点来看,很多智能纯电动车还是做得很好的。

高压电力系统的电池与安全

在纯电动汽车的设计和技术中,很大一部分是围绕电池安全展开的。

相比传统燃油车,电动汽车由于使用大容量电池,确实会在一定程度上增加起火燃烧的概率。电动车起火自燃的主要原因有以下几点:

一是外界碰撞导致细胞结构破坏,加剧内部化学元素运动,导致起火。针对这一问题,目前大部分车企都找到了相应的解决方案,如小鹏、蔚来等品牌,不仅将电池嵌入车底横梁,减少碰撞带来的伤害。同时,在电池组的设计上,还采用了高强度外壳、隔热阻燃棉等材料,避免了火灾损坏。

二是电池热管理系统失效,导致电池工作温度异常,起火。这种情况经常发生在电池充放电的过程中,电池的化学能转化为热能,导致车辆起火。

要解决这个问题,车企普遍的做法是优化电池管理系统(BMS)。比如通用汽车的电池热管理系统,不仅可以实现电池物理参数实时监测、电池状态估计、在线诊断预警、充放电和预充电控制等功能。同时还可以配合电池级液冷系统进行热管理。比如燃油车发动机之所以能连续工作而不会过热,就是因为冷却液循环能在合适的时候带走发动机的热量。电动汽车的电池冷却液也是如此。通过智能设备调节温度也能保证电池热管理不会失控。

第三,电池的化学成分不稳定,导致电池运行不正常,引发火灾和燃烧。针对这个问题,其实涉及到材料学的范畴。目前通过优化电池的化学成分,比如比亚迪的刀片电池使用的磷酸铁锂电池,活性比锂离子低,即使用针扎电池也能保证电池不会着火燃烧。

在电动汽车的研发过程中,除了优化电池组降低车辆自燃风险,车企还要考虑高压电的安全性。

在普通燃油车上,耗电量并不大,一般采用12V或48V的中低压动力系统。在电动车型上,为了驱动大功率电机,实现快速充电,需要使用高压电。根据车辆类型,电压从220伏到900伏不等。为了降低驾乘人员的触电风险,主流车企会通过以下措施进行优化:

第一,采用自保温设计。高压安全的一个重要方面是系统的绝缘水平。电动汽车的高压系统一般布置在汽车底盘下,高压电气线路的带电部分与自身外壳之间、高压电路与车辆底盘之间、不同高压部分的高压系统与低压系统之间都有绝缘要求。车企会根据不同的要求,在这些部件的覆盖层面增加绝缘涂层材料和冗余,避免触电事故的发生。

第二,碰撞时的隔热设计。为了避免车辆发生故障时由于结构损坏导致高压电系统放电,目前的电动车辆都配备了碰撞断电系统。基本原理是由碰撞传感器给出碰撞信号,再由电池管理系统经过系统判断后做出决定,这样当碰撞发生时,高压系统会及时断电,避免二次人身伤害。

电动车如何保证驾乘人员的健康和安全?

除了保障人身安全,其实我们也非常注重车辆的健康安全质量。但在国际交通医学协会的指导下,中国汽车工程研究院有限公司研究制定了《中国汽车健康指数评价规则》(C-AHI)。

在汽车健康指数的测评中,大致分为三个板块:PM板块,主要测试汽车的空气体成分;VAR板,主要检测车内过敏原;EMR板主要测试车辆的电磁辐射。

其实电动车的VAR和PM板和普通燃油车差不多,车企有必要优化车辆的内饰材料和制造工艺,安装空气体净化系统。目前各大主流车企的电动车都做得不错,如特斯拉、通用等品牌,都充分降低了车内挥发性有机物,并为车辆提供空气体净化系统。

大家比较关注的电磁辐射,这里需要为大家解读一下。

世界上的辐射分为电磁辐射和电离辐射。其中电磁辐射对人体的影响很小,比如手机、电视等电器产生的辐射,对人体的影响很小。但是,就人体健康而言,这些辐射指数越低越好。

电动车型上,因为用电设备多,网络设备多,所以它的电磁辐射似乎比燃油车高。但在多家机构的实测下,电动车的电磁辐射值并不比普通燃油车高。无论在加速、网络使用量大、充电等情况下。,可以保证在一个较低的范围内。

那么,这些电动车是怎么做到的呢?

比如很多电动车的网络模块或者通信天线都是布置在车辆顶部或者外部,减少了对车内的影响。对于车厢内部,工程师会使用更多的绝缘材料来隔离电磁辐射。

结论:

从传统的角度来看,电动车各方面的安全性理论上是低于纯燃油车的。但是,随着科技的不断进化,车企和工程师也有越来越多的方法来提高车辆安全性。

优化白车身结构、电池设计和电池组成,进而提高车辆的健康性,如今的纯电动汽车确实做到了相对较高的安全性。

哥认为,想买纯电动车,不用太担心安全问题。只要是主流汽车品牌,高销量车型,基本都可以直接购买。

声明:本文由太平洋号作者撰写,观点仅代表个人,不代表太平洋汽车。文中部分图片来自于网络,感谢原作者。
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