电动汽车的碰撞安全性、测试方法及相关试验标准解析

作者:湖南赛孚汽车科技股份有限公司 浏览: 发表时间:2024-03-15 11:08:11 来源:汽车测试网

随着道路条件的发展,汽车行驶速度不断提高,导致相应交通安全事故频发,汽车碰撞安全性问题是汽车工业急需解决的问题,发展汽车碰撞安全性设计改进技术是提高碰撞性能的基本途径。

汽车安全性可分为主动安全性和被动安全性。其中主动安全性是指汽车避免发生意外事故的能力;被动安全性则是指汽车在发生意外事故时对乘员进行保护的能力。被动安全性通常与广义的汽车碰撞事故联系在一起,也称为汽车碰撞安全性,而电动汽车的碰撞安全还包括蓄电池碰撞安全和高压系统安全。


电动汽车碰撞安全分类

1、汽车碰撞安全背景

随着我国新能源汽车销量的节节攀升,涉及电动汽车的事故或者火灾不可避免地呈现上升趋势。除了自燃事故以外,新能源汽车碰撞起火,以及碰撞后的次生灾害频发。

大量数据表明,主动安全性只能避免5%的事故,而95%以上的事故是由于人和环境因素共同造成的。各种交通状况下发生的碰撞事故,包括正面碰撞(概率约为59%)、侧面碰撞、追尾、翻滚等,其中,正面碰撞对车内驾乘人员和生命财产安全的危害性也是最大的。

纯电动车相比燃油车没有体积较大的发动机及变速箱系统,但拥有尺寸和质量更大的电池组,电动车高压电池组在发生碰撞后,会对整车安全性造成进一步挑战。


某纯电动车追尾碰撞测

汽车碰撞安全技术是汽车被动安全的重要组成部分,是指事故发生时保护车辆内部乘员及外部人员,使直接损失降到最低的技术。

汽车碰撞安全技术研究的关键点包括:

  • 整车耐撞性与约束系统的能量均衡
  • 传统约束系统与安全气囊的技术极限突破
  • 微结构化技术解决耐撞性与轻量化之间的冲突
  • 被动安全与主动安全的系统整合等。


汽车碰撞安全设计与验证是开发过程中时间最长、耗资最大的一项任务,将安全、轻量化和智能化等进行有机整合,提出汽车安全技术未来发展的多途径解决方案是未来新能源汽车碰撞安全发展的必然趋势。

2、什么是汽车碰撞安全性?

一般的汽车正面碰撞过程都会在0.2s左右结束,碰撞的结果是车身产生了不可恢复的塑性变形,乘员在车内运动并与车辆发生一些相互作用。

清华大学周青教授定义汽车碰撞安全性为:

在汽车碰撞过程中,汽车保护乘员与行人(包括骑车、步行等等状态),使其免受伤害或降低伤害程度的能力。

汽车碰撞的安全关系到车体的安全和乘员的安全,提高车体的防撞能力,减少伤害事故,碰撞发生时安全性保障主要体现在两大方面,一是约束系统,二是车身结构设计。

汽车碰撞安全性设计的终极目标是保护车辆内的驾乘人员而不是车辆本身。


某电动车碰撞安全结构设计

提高汽车的碰撞安全性是通过三个途径来实现的:

  • 提高车辆的耐撞性来减轻损伤:在车体前部及后部采用防撞保护装置(增加碰撞缓冲区或保险杠),提高驾驶舱的刚度等措施降低二次碰撞的损伤。
  • 控制碰撞过程中乘员的移动:采用乘员约束系统(安全带、头枕等结构)实现乘员与汽车的同步移动,降低冲击损伤和以及与驾驶舱内部物件的二次碰撞损伤。
  • 降低人体与驾驶舱内部部件之间的接触刚度:采用安全气囊增大碰撞接触面积或降低仪表盘、内饰的刚度等方案来降低二次碰撞的损伤。


3、汽车碰撞安全性测试方法都有哪些?

汽车碰撞安全性测试方法包括实车碰撞测试及模拟碰撞测试两部分。

实车碰撞试验是汽车碰撞安全性研究中最准确可靠的方法,所开发汽车的碰撞安全性能最终都需要通过实车碰撞试验来检验。

实车的整体碰撞试验是综合评价汽车整车安全性能的基本试验方法,试验车辆内放置假人,在假人头部、四肢和身体各部位安装传感器。根据碰撞过程中传感器采集的数据,推算出各种人体损伤评价指标值,从而可以对汽车的碰撞安全性做出量化的评价。

但实车碰撞试验是汽车开发中一种昂贵的“试错”过程,所需开发时间长,开发成本高。


实车碰撞试验

汽车模拟碰撞试验通过模拟计算来分析汽车的碰撞性能,例如,应用有限元模拟计算的方法来研究汽车的侧面碰撞安全性等,可以为汽车设计或改进工作提供一些基本规律和指导方向,减少试验次数,避免大量尝试性的工作,既能节约开发成本,又可缩短开发时间。通过计算机模拟计算来部分地取代与改进汽车碰撞试验工作,已成为汽车碰撞安全性研究中的一种必然趋势。

4、汽车碰撞安全性测试标准

目前,对于传统燃油汽车的相关碰撞研究和标准已经基本完善,对于实车碰撞试验的适用车辆、碰撞形式、碰撞速度、假人排布位置、损伤评价指标等试验细节参数,已经形成了一套强制性标准和法规,对于碰撞的评价体系也都已经建立。

国外新车评价规程(New Car Assessment Program,NCAP)的新车碰撞测试,是最能考验汽车安全性的测试。NCAP碰撞测试具体内容大约包括两个方面:正面和侧面碰撞。正面碰撞速度为64km/h,侧面碰撞速度为50km/h。碰撞测试成绩则由星级表示,共有五个星级,星级越高,表示该车的碰撞安全性能越好。

2005年,中国的C-NCAP成立,相比现有汽车正面和侧面碰撞的强制性国家标准,C-NCAP不仅增加了偏置正面碰撞试验,还在两种正面碰撞试验中在第二排座椅增加了假人放置,以及更为细致严格的测试项目,技术要求也更全面。C-NCAP对试验假人及传感器的标定、测试设备、试验环境条件、试验车辆状态调整和试验过程控制的规定都要比国家标准更为严谨和苛刻,与国际水平一致。

而针对电动汽车结构特点和特性,其碰撞试验还应符合相应的法规和标准:

  • 国外:应符合美国FMVSS305以及欧洲ECE R100等标准要求,但欧洲ECE R100主要针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;
  • 国内:应符合GB 11551《汽车正面碰撞的乘员保护》及GB/T 18384《电动汽车安全要求》的标准要求,



国内外碰撞试验标准对比


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