从主被动安全、高压安全到身心安全,纯电动车安全性该如何判断?
一直以来,汽车安全都是汽车行业百年来不变的话题。
从笼式车身、三点式安全带,再到全球各地碰撞测试标准的不断更新,工程师和科学家们不断地朝着“道路零伤亡”的愿景而努力。
随着新能源汽车时代的来临,纯电动汽车开始大范围进入人们的视野。不过,相比于发展了一百多年的燃油车,我们也十分担心纯电动汽车整体的安全性。
今天,师兄就和大家聊聊,在纯电动汽车领域,车辆的安全设计、结构发生了哪些改变?纯电动汽车的安全性又如何得到保证?
电动车的被动安全如何保证?
在早期,很多车企为了节约研发成本,在打造新能源电动车的时候,往往会在原有的燃油车平台上进行开发。但这样的开发模式,却存在一定的问题。
首先,燃油车的发动机、变速箱、油箱的位置,已经固定不变。在此基础上开发新能源电动车,其电池包、电机组需要向原有的燃油车平台让路。这也造成了很多“油改电”的电动汽车出现姿态怪异等问题,并且,由于结构不合理,容易导致碰撞后电池包被坚硬物体入侵,导致起火燃烧。
而在如今,越来越多的车企会专门为纯电动车型打造专属平台,做得比较好的就有通用Ultium平台、广汽新能源平台等。而这些平台都有一个共性:在开发时,完全以新能源车型的结构为主导。比如电池包嵌入在底盘纵横梁之间,高压线路也被合理划分。
这样的好处就在于:车辆发生碰撞时,坚硬的纵横梁结构,可以有效保障电池包外壳的完整性、保护高压管线,确保车辆的安全性。
另外,在对于乘员保护方面,电动车的白车身结构则与燃油车大致相同。只不过,在材料的运用上,会优先考虑高强度轻量化材料。例如ARCFOX、爱驰等车企,就采用了钢铝混合车身,在确保强度足够的同时,降低车身自重以节省能耗。
电动车的主动安全怎样确保?
时至今日,一提到主动安全系统,很多朋友都会把这个问题和ADAS辅助安全功能挂钩。但实际上,广义上的主动安全,包含的项目还不止这些。
举个例子,你在驾车时,对车辆相关功能的操控,是否会引起驾车注意力的下降。这也是主动安全所包含的一个方面。而现在绝大多数的电动车,都存在一个问题,那就是把很多关键的控制系统,都集成在了大屏幕中。
比如特斯拉,就把车灯控制、挡风玻璃除雾、空调调节等驾驶过程中时常使用的功能,集成在了大屏内。
固然,这样形成了更简约的车厢环境,但也提升了盲操作的难度,反而得不偿失。
当然,也有大众ID等来自于传统车企的纯电动车,依然保留了关键的按键和旋钮,能确保盲操作的安全性和便利性。
而在ADAS系统的运用程度上,电动车其实相对于燃油车有比较高的优势。
最主要的优势便是:电动车可以更好地采用机电一体化设计,使得车辆可以兼容算力更高的处理芯片、兼容更多的硬件设备。从这一点来看,当下很多智能纯电动车型做得还是很不错的。
电池包&高压电系统安全
在纯电动车型的设计、技术中,有很大一部分都是围绕电池安全而进行的。
相比于传统燃油车,电动车由于采用了大容量电池,的确会在一定程度上增加起火燃烧的几率。而电动车的起火、自燃,主要原因有以下几点:
第一,外界碰撞导致电芯结构受损,加剧内部化学元素的运动从而导致起火。针对这个问题,目前绝大多数车企都找到了对应办法,例如小鹏、蔚来等品牌,不仅将电池嵌入车底纵横梁内减轻碰撞时受到的伤害。同时,在电池包的设计中,还采用了高强度壳体、在壳体下方覆盖隔热阻燃棉等材质以避免火烧的伤害。
第二、电池热管理系统失效,导致电池工作温度异常而引发火灾。这一点多发于电池大量充放电的过程中,在此过程中,电池化学能转化为热能,导致车辆起火。
而针对这一问题,车企普遍的做法是通过优化电池管理系统(BMS)来实现的。比如通用汽车的电池热管理系统,不仅可以做到电池物理参数实时监测、电池状态估计、在线诊断与预警、充/放电与预充控制等功能。同时,还可以配合电芯级液冷系统进行热管理。举个例子,燃油车发动机之所以能连续工作而不会出现温度过高的情况,就在于冷却液循环可以适时适量地带走发动机的热量。而电动车的电芯冷却液也是这个道理,通过智能化设备来调整温度,也可以确保电池热管理不会失控。
第三、电芯化学成分的不稳定,导致电池工作异常而导致起火燃烧。针对这个问题,其实是涉及到材料学的范畴了。目前,通过对电芯化学成分的优化,例如比亚迪的刀片电池采用的磷酸铁锂电芯,就有比锂离子更低的活性,即便是用针进行穿刺,也能确保电池不会起火燃烧。
在电动汽车的制造研发过程中,除了通过对电池包的优化,降低车辆自燃起火的风险外,车企们还要考虑到一个问题,那就是高压电的安全。
在普通燃油车上,用电量并不大,普遍采用12V或者48V的中低压电系统。而在电动车型上,为了驱动大功率电机和实现快速充电,就需要用到高压电了。根据车型的不同,其电压在220V-900V之间不等。为了降低驾乘者触电的风险,目前主流车企会通过以下措施进行优化:
第一、采用自身绝缘设计。高压安全的一个重要方面就是系统的绝缘水平,电动车的高压系统,普遍会安排在汽车底盘下方,而高压电气回路带电部件与自身壳体之间,高压回路与车辆底盘之间,不同高压部件之间高压系统与低压系统之间,都有绝缘要求。根据不同的需求,车企会在这些元件覆盖层面,增加绝缘的包覆材料并且增加冗余度,从而避免触电事故的发生。
第二、碰撞时的绝缘设计。为了避免在车辆发生故障时,高压电系统由于结构受损而造成放电,目前的电动车型都配备了碰撞断电系统。其基本原理,在于就是通过碰撞传感器给出碰撞信号,经过系统的判断再经由电池管理系统做出决断,实现在碰撞发生时,高压系统及时断电,避免造成二次人身伤害。
电动车如何保障驾乘者的身体健康安全?
除了保护人身安全外,其实我们也对车辆的健康安全品质看的很重要。而中国汽车工程研究院股份有限公司在国际交通医学会的指导下,由中国汽车工程研究院股份有限公司研究制定了中国汽车健康指数的评价规程(C-AHI)。
在汽车健康指数的评价中,大概分为三大板块:PM板块,主要测试汽车的空气成分;VAR板块,主要测试车内的致敏原;EMR板块,主要测试车辆的电磁辐射。
其实,电动车的VAR板块和PM板块和普通的燃油车都差不多,需要车企对车辆内饰材料、制造工艺进行优化,并且搭载空气净化系统。在目前,各大主流车企的电动车都做得比较好,例如特斯拉、通用等品牌,均充分减少了车内的挥发性有机物含量,并且为车辆提供空气净化系统。
而大家比较关注的电磁辐射,这里需要重点来为大家解读一下。
世界上的辐射,分为电磁辐射和电离辐射两种。其中,电磁辐射对人体的影响不大,比如手机、电视等电器造成的辐射,均对人体并无太大影响。但是,对于人体健康而言,这些辐射指标自然是越低越好。
在电动车型上,由于用电设备更多、网络设备更多,其电磁辐射看起来会比燃油车更高。但是,在很多机构的实测下,电动车的电磁辐射数值,并不比普通燃油车更高。无论是在加速、网络使用量较大、充电等情况下,都可以保证在较低的范围内。
那么,这些电动车是如何做到的呢?
举个例子,很多电动车的网络模块或者通信天线,都布置在车辆的顶部或者外部,减小了对车内的影响。而针对车厢内部,工程师则会采用更多的隔绝材料,实现对电磁辐射的隔离。
结束语:
从传统观点来看,电动车各方面的安全性,在理论上会低于纯燃油车型。但是,随着科技的不断进化,车企和工程师们也有了越来越多的方法来提升车辆安全性。
优化白车身结构、优化电池设计和电池成分,再到提升车辆的健康程度,如今的纯电动车型,确实也做到了比较高的安全程度。
师兄认为,如果大家想要买一台纯电动汽车,大可不必为了安全性而过于担忧。只要是主流的汽车品牌和高销量车型,基本上都可以直接去购买。