新能源汽车碰撞实验技术分析

2020-08-09安炎彬王子恒李涛河北省机械科学研究设计院

品牌研究 2020年32期

文/安炎彬王子恒李涛（河北省机械科学研究设计院）

新能源汽车与传统燃油汽车相比因无发动机置于车辆前部，所以车辆前部的强度大大下降，正面碰撞时无法起到缓冲的作用；其次，一般车型动力电池组部分均匀布置于驾驶座底部，正是这样的布置形式，当车辆侧面发生碰撞时将有很大的概率波及电池部分，很有可能造成电池漏电漏液从而对驾驶人员的生命安全造成威胁；此外各种控制、传输线路的连接对新能源汽车车身的刚度也造成了一定的削弱，因此碰撞安全性试验对新能源汽车来说就显得尤为重要。

一、碰撞试验标准分析

试验基于我国颁布的GBT 37337-2019《汽车侧面柱碰撞的乘员保护》、GB/T 31498-2015《电动汽车安全要求》以及GB/T 19751-2005《混合动力电动汽车安全要求》，分别对电动汽车各部件提出了强制要求，此外试验还将遵循《乘用车后碰撞燃油系统要求》相关的规定和标准[1]。

二、车辆侧面柱碰撞试验设计及分析

（一）侧面柱碰撞性能要求

对于电动汽车而言，为了车上人员的安全以及保证电池包不受到挤压从而导致电池与电池结构件或者电池与电池之间发生撞击接触，一般要求车辆车门的变形量（侵入量）不大于28厘米。

（二）碰撞试验设计

根据欧盟新车评价规程（Euro—NCAP）对试验进行如下设计，具体如图1侧面柱工况示意图所示。以32km/h的试验速度，撞击直径为254mm的碰撞柱。通过驾驶员模型的头部质心的竖直平面与驾驶员侧车体形成的线为车辆碰撞速度矢量线，该平面与汽车纵向中心线呈75°角[2]。

图1 侧面柱工况示意图

观察侧面柱工况示意图发现B柱、门槛、地板纵梁及座椅横梁为汽车侧面碰撞的主要承力部件，当碰撞产生时，由于侧门腰线位于最外侧所以首先发生产生形变，紧接着B柱中部、门槛部分，侧门、B柱及门槛受到撞击产生变形并吸收部分能量,最终碰撞力通过地板纵梁、座椅横梁等部分传递到车身另一侧[3]。

在力的传递过程中，电池包不可避免地受到冲击，甚至还参与了一部分力的传递，在这过程中电池包因受到挤压而发生变形。由于变形发生，内部电芯模组会产生相互碰撞接触，很有可能引起动力电池的泄漏以及爆炸，线路连接部分也有可能在碰撞过程中发生断裂破损从而产生漏电，此时车上人员很有可能直接与高压电部件直接接触，更有甚者可能引发火灾，而此时的车门因为变形的原因可能无法及时打开，车上人员的安全将受到严重威胁。对于我们的新能源电动汽车来说，在结构设计上应尽量避免电池受到撞击及力的冲击，所以电池组一般放在车座下方、纵梁之间，若此时进行驾驶室正面撞击试验，新能源电动汽车少了发动机的保护，是否还能有效进行乘员保护是一个问题。

三、新能源汽车碰撞后安全防护策略

通过实验发现新能源汽车在发生碰撞时对生命安全产生最大的威胁便是电气安全，这不仅是本文所叙述试验的重要性所在，同时也是新能源汽车发展所要克服的重大问题，安全问题也会影响新能源车的普及与发展。

（一）动力电池安装位置的选择

动力电池作为新能源汽车的“心脏”，当汽车在碰撞过程中产生变形时，应尽可能保护动力电池组不受到损坏，因此动力电池的安装位置尤为重要。动力电池安装位置应尽可能选在变形侵入量小的地方，或者结构刚性强度大的地方，例如汽车后备厢下部后桥或者汽车右前方等区域。

（二）动力电池的保护措施

为了最大限度保护动力电池不受侵害，除了安装位置外，还可以通过对动力电池采取一定的外部保护措施，如果在后排座椅下方和后排座椅后桥上安装动力电池，可以采用梯形支撑来增加防撞性。如果安装在车身左右门槛之间时，可以将地板横梁和车身门槛分开，这样可以阻碍从车身门槛传递到地板横梁上的力[2]，此外还可以通过填充缓震材料来阻碍力的传递。