电动汽车正面碰撞试验技术及评价方法的研究孙振东1;刘桂彬1;赵春明1;于秀敏2(1中国汽车技术研究中心天津3001622吉林大学汽车工程学院长春130025摘要:随着电动汽车产业的发展,电动汽车的安全性也逐渐被社会所关注。本文针对电动汽车结构特点和特性,总结和分析了国内外电动汽车正面碰撞试验相应的电安全法规和标准,提出了电动汽车正面碰撞试验程序和评价方法。进行了电动汽车的实车正面碰撞试验,验证了试验程序和评价方法,比较和分析了原型车和电动汽车的碰撞试验结果,揭示电动汽车在正面碰撞形式下的碰撞特性,以及现行安全标准中存在的问题。前言:随着我国“十五”863计划电动汽车重大专项课题的实施,我国在纯电动汽车、混合动力汽车和燃料电池汽车等新能源环保汽车的开发力度正在由弱变强,我国拥有自主知识产权的新能源汽车动力系统技术平台正在逐步建立,通过整车集成配套技术的研发实现与传统汽车的技术对接,逐步向产业化延伸。汽车作为面向大众的消费品,对其安全性的要求,是国内外汽车制造商必须面对的现实问题。而电动汽车的一个重要特点就是车内装有高电压的动力回路,由数十块,甚至几百块储能单元(如单体电池串联或者并联组成的储能系统(如动力电池组的电压远远超过安全电压,所以相对传统汽车来说,电动汽车对碰撞安全性提出了新的更高要求。1电动汽车碰撞试验标准分析1.1标准内容分析与比较电动汽车正面碰撞试验,除了应符合《汽车正面碰撞乘员保护》的标准要求,针对电动汽车结构特点和特性,还应符合相应的法规和标准。电动汽车国内外主要法规和标准是美国FMVSS305、中国GB/T18384.1-2001和GB/T19751-2005以及欧洲ECER100等,但是欧洲ECER100主要是对电动车辆结构和功能方面要求,对于碰撞试验方面没有详细规定和要求,所以我们主要研究分析中国和美国的标准,表1列出了试验项目和要求的比对情况。1.2标准中存在的问题与解决方法从表1的比较中可以看出,电动汽车碰撞试验在电解液泄漏和动力蓄电池保持位置等方面标准要求基本一致,在绝缘电阻方面由于GB/T18384.1-2001的标准制定较早,虽然没有要求,但是从碰撞安全角度看,碰撞试验后测量和评价绝缘电阻是必要的。对于防止短路和过电流断开装置方面的要求,虽然美国法规没有提及,但是对于在碰撞事故中防止乘员触电是非常有效的保护方式。然而,防止短路的要求比较简单,没有具体的评价指标。如果能测量电池电压包括单体电池电压碰撞试验前后的变化,作为评价指标,在试验中也易于实施和操作。2电动汽车碰撞试验程序和方法研究电动汽车碰撞试验不同于普通的汽车碰撞试验,在电动汽车碰撞试验中涉及各种类型的动力电池,以及动力电池在车辆中的布置位置,将直接影响动力电池在进行汽车碰撞试验过程中的危险性。如果电池箱受到撞击破坏,动力电池就有可能产生爆炸、起火,威胁试验人员和设备的安全。但是上述标准中均没有规定详细的试验程序和试验方法,为了保护人员和设备的安全,在电动汽车碰撞试验中制定详细的试验程序和方法是十分必要的。2.1试验程序电动汽车碰撞试验要使电动汽车结构特点和特性与汽车正面碰撞试验程序相结合,构成一个完整的试验程序,主要包括下列三个方面内容。2.1.1确定动力电池结构特点和特性确定动力电池的类型和结构——锂离子电池、锂聚合物电池、镍氢电池、铅酸电池、锌空气电池等、单体电池的数量和组合固定方式,动力电池在车辆上的安装位置和固定方式;确定动力总成(包括电动机、变速箱、车载充电机以及其它附属部件注:Ⅰ类设备依靠基本绝缘;Ⅱ类设备使用双重绝缘或加强绝缘。在车辆中的安装位置和固定方式,测量和检查动力电池的荷电状态SOC以及每个单体电池的电压。2.1.2试验前车辆准备和试验设备配备排除车辆内所有液体包括制动液、洗涤液、变速箱润滑油、冷却水(水冷电动机;混合动力电动汽车还应排除发动机润滑油和燃油箱中的燃料,并且在燃油箱中加入燃料箱注满时的燃料质量90%的水。安装车载记录仪和车身加速度传感器以及假人等碰撞试验测量装置。测量绝缘电阻和电压的设备配备:电压测量器(内阻在10MΩ以上、绝缘电阻计、标准电阻。红外测温仪,用于监测动力电池状态是否正常的试验设备。安全防护用品的准备:绝缘手套和...
