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新能源车辆侧面柱碰电安全防护

2021-12-24 19:37:55·  来源：上汽安全与CAE技术  
　
随着国家对碳达峰、碳中和目标的强力推进，新能源汽车技术不断发展，个人用户对新能车接受程度持续提高，新能源车正式进入发展期，但同时车祸引起的新能源汽车火
随着国家对碳达峰、碳中和目标的强力推进，新能源汽车技术不断发展，个人用户对新能车接受程度持续提高，新能源车正式进入发展期，但同时车祸引起的新能源汽车火灾事故也在不断增加。由于动力电池的高能量“活泼”属性，起火后难以在短时间内有效方法扑灭，已成为威胁乘员生命与财产安全的重要因素。在这样的背景下，电动车辆的碰撞安全性防护设计就愈发显得重要。
法规及NCAP电安全测试工况及要求
01、当前新能源车电安全的基本要求国内主要包括法规GB/T 31498-2015《电动汽车碰撞后安全要求》，还有2018年7月1日实施的新版C-NCAP中对新能源汽车的碰撞高压电气安全要求，欧洲主要有ECE R100与EuroNCAP中对新能源汽车碰撞后电安全的要求等。
这些法规及NCAP测试中涉及到的侧面碰撞工况有50km/h可移动壁障碰撞，60km/h的可移动壁障碰撞以及32km/h的75°斜柱撞等，如图1所示
图1 常规电安全保护侧面碰撞工况
其中侧面柱碰撞工况是侧面碰撞诸多工况中车体变形量最大的工况，不仅是对车内乘员伤亡的最大威胁，同时也是考量新能源车电池系统碰撞安全的最关键、最为严苛的工况。
电安全防护新挑战
02、新能源汽车正不断的向电动化、智能化、网联化方向发展，在应对电力负载需求增加及消费者对续航里程焦虑的问题的过程中产生一些新的电安全防护挑战。
挑战1：车身的侧面保护空间减少
由于新能源车的电池包越做越大，越来越多车型的电池包的边缘框架已经从搭地板改为搭在门槛上了，如图2。而对于侧面柱碰来说，由于侵入量大，很多情况下都会突破门槛这道防线，就必然撞击到电池包
图2 电池包大小及布局变化
挑战2：电池包的内部缓冲空间减小
其次，由于动力电池能量密度与功率不断提升的需求，电池模块数量也不断增加，内部电芯间越来越拥挤，某些电池包内部，模组与电框之间几乎接近零贴状态，缓冲空间越来越小，这意味着电池框架的小幅度变形就可能造成对电池模组的挤压损伤，导致电芯因挤压产生燃爆风险。
同时由于法规&NCAP测试都只从乘员防护角度出发，针对单一标准点位进行撞击（图3），无法应对实际交通事故中撞击位置的随机性，因此采用基础的C-NCAP和Euro NCAP的柱撞规程以及国家标准作为电安全的设计策略已显示出其局限性，保护新能源汽车动力系统安全采用传统标准是完全不够的
图3 标准碰撞位置示意图
SAIC对电动车辆的安全防护设计策略
03、上海汽车集团股份有限公司技术中心根据侧面柱碰撞工况，对新能源汽车的电安全开展了一系列研究，结合实际碰撞中可能发生的事故，上汽提出动力电池侧面全宽电安全防护策略。基于此策略，在开发阶段即考虑实际交通事故中撞击位置的不确定性，采用刚性柱沿动力电池侧面扫掠的模式进行电安全分析（图4），确保动力电池每个位置都受到严苛的设计防护（图5）。
图4 上汽新能源车动力电池全方位保护
图5整车全方位保护设计分析方法
小结
04、新能源车辆侧面柱碰撞全方位保护安全开发技术的开发和应用，不仅能够满足法规、C-NCAP以及Euro NCAP的基本要求，同时更加关注市场客户的要求，以用户至上为主要开发思想，以安全至上为主要的设计目标，大力提升上汽集团产品影响力和品牌信誉度，为广大用户提供最全面的安全保护。
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