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纯电动车碰撞测试的「差别对待」,才是与传统燃油车的安全差距

2019年12月24日 23:25:01
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来源:雅斯顿

雅斯顿原创文章 |Zinc

电气化时代,汽车安全又被重新放在了最初的关注点上。上一篇文章,我们聊到了纯电动汽车和传统汽车在主被动安全性上的异同点。这一篇我们 接着说说事故后安全和生态安全。 不同于主被动安全,你会发现纯电动车和传统燃油车在后两点上的差异较为明显。

进入正题前,先复习汽车安全性四大维度所指。

汽车安全性是指汽车在行驶中避免事故,保障行人和乘员安全的能力,一般分为主动安全、被动安全,事故后安全和生态安全。

1. 主动安全

汽车防止或减少道路交通事故的能力。包括视觉识别,驱动可操作性和刹车效率这几大块。现代理念中,还包括减轻驾驶员的疲劳,行人安全等。

2. 被动安全

减少事故伤亡的能力。包括白车身结构设计、安全保护装置等,和主动安全的区别在「碰撞预防性」上。

3. 事故后安全

减轻事故后果的能力。包括快速消除事故后果的能力,同时避免新事故的发生。

4. 生态安全

发动机排气污染、汽车噪音和电磁波等,对人和环境的影响。

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事故后安全

关于事故后安全,最常说的是碰撞后自燃。

受影视剧影响,不少人认为燃油车碰撞后会引发燃油箱爆炸。但其实发生的几率很小,这是因为汽油的爆炸极限为1.0%~6%(V/V),正常碰撞下,油箱内的含氧量明显不足,不会起爆。

其实如果是遇到撞击导致燃油泄露,也会因为汽油蒸汽浓度上不来,同样不容易爆炸。很多消防队已经对此做过演练,相信能打消大家疑虑。

可燃物质(可燃气体、蒸气和粉尘)与空气(或氧气)必须在一定的浓度范围内均匀混合,形成预混气,遇着火源才会发生爆炸,这个浓度范围称为爆炸极限。

除碰撞燃烧外,这些年各家都很关注ABC立柱的强度和撞击能量优化,使得逃生空间也维护得不错。所以我们可以说,传统汽车先天底子好(化学伤害、电伤害小),车身够强(这里是指逃生空间),事故后安全性整体不差。

相比于传统汽车,纯电动汽车在逃生空间上没有明显差异,问题主要集中在化学伤害和电伤害上。纯电动汽车受碰撞时,不仅仅会造成车体变形和乘员机械伤害,还可能引起高压系统的蹿动、挤压、开裂、短路,从而发生漏电、爆炸、燃烧等,乘员就有可能受到化学伤害和电伤害等。

据调查,纯电动汽车是起火事故高发的车辆类型,占比高达79%;其次是油电混合动力占比10%,插电式混合动力占7%,其他动力类型的占4%。

最为麻烦的是,这两个伤害还存在相互影响。我们知道当受到碰撞时,电池内部会因短路导致热量聚集,引发负极与电解液之间的强烈反应,然后内部气压以及温度急剧上升,最终引发起火甚至爆炸。

按理解可以使用灭火器扑灭,但对于电池这种产品,灭火器只能扑灭表面的火,电池内部仍然在发生着剧烈反应,容易导致复燃。为了解决这一问题,除了用灭火器扑灭明火外,还必须得用大量的水。

这也是为什么大家会发现电动汽车灭火现场会有大量的水积留,车子好似被水淹了的原因。如果到这一步,电伤害的风险就大了,而且基本预示着车子报废。

为预防这一系列问题,电动汽车应该对碰撞电安全要求十分严格。但下表是五大测试机构针对新能源汽车的现行测试标准,能看出还没有形成统一且独立于新能源汽车的准则。

做的比较好的反而是C-NCAP,2018版C-NCAP增加了纯电动汽车/混合动力电动汽车(带有B 级电压电路)的试验程序和评价方法。

从新增的测试项目中,提到了触电保护、电压安全、电能安全、绝缘性能、电解液泄漏以及车载可充电储能系统(REESS)的测试要求。对于不符合电气安全要求的车辆,不进行星级的评定。

B级电压电路指的是最大工作电压在30~1000Va.c.或60~1500Vd.c.的电力组件或电路。B级电压高压系统中电缆和线束的外皮应用橙色加以区别。

为了提升安全,优秀的电动汽车安全设计需要有碰撞断电装置。当车辆发生碰撞,动力电池管理器检测到碰撞信号大于一定阑值时,会切断高压系统主回路的电气连接,同时通知驱动电机控制器激活主动泄放,从而阻断短路危险。

我们拿长城Pi4平台设计来说,通过PSS点爆开关的设计,在碰撞发生后,HCU能在30ms内将高压主继电器断开,保证高压安全。除此之外,就不同的碰撞方式,Pi4还提供了不同的智能处理方式。

当然了,以上我们只是从碰撞安全角度讨论。如果我们把范围再扩大,它们的差别也就更多了。比如纯电动汽车的防尘防水要求更加严格,IEC(国际电工委员会)对纯电动汽车电池防尘防水的性能要求是需达到IP67等级。

进一步的,一些城市会出台自己的关于涉水试验标准,将此作为纯电动汽车准入政策的强制性标准。这其中以上海最为出名,他们出台了DB31T634-2012标准,并且是直接针对整车进行检查。

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生态安全

生态安全指的是发动机排气污染、电磁辐射和汽车噪音等,对人和环境的影响。

纯电动汽车不存在排气污染,但电池污染一直是老大难问题。关于宏观层面的电池污染处理我们今天不做多介绍,这方面已经有过大量报道。我们重点说说ELV,该标准已于2006年7月1日开始正式实施。

所谓ELV,是指由欧盟立法制定的一项强制性标准,全称是《关于限制在电子电器设备中使用某些有害成分的指令》。主要用于规范电子电气产品的材料及工艺标准,使之更加有利于人体健康及环境保护。纯电动汽车因为电子电器产品众多,ELV控制起来更麻烦。

ELV的全称是End of Life Vehicle,是一项汽车报废指令

至于电池辐射,它最直接的伤害就是人体皮肤和黏膜组织,轻微的症状表现为眼睑肿胀、眼睛充血、鼻塞流涕、咽喉不适;严重的甚至会导致全身皮肤出现反复荨麻疹、湿疹、瘙痒等疾病。

因此,世界卫生组织对于电磁辐射的安全限额要求是100μT,中国也采用了这个标准。在电池辐射方面,可以说行业已经趋于成熟。像比亚迪在EMC电磁实验室就做过关于纯电动出租车的电磁辐射测试,纯电动出租车在工作情况下,电磁强度最高值仅为1.316μT。

此前也有机构测试过雷克萨斯CT200h混动,发现发动机全力为电池组充电时测到了最高辐射值1.4μT。对于电动汽车来说,在电池组充电时会释放比较大的电磁辐射,说明雷克萨斯CR200h混动控制得很不错。

最后就是汽车噪音问题了。电动车的加速模式通常被解释为坐电动汽车犯恶心胸闷的原因,但其实和电动汽车高转速啸叫也有关系。

传统燃油发动机的工作噪音主要处于中低频范围,集中在30~200Hz范围。而电动汽车的主要噪声为电磁力和齿轮啮合所导致高频啸叫声,因为其运转时转速很高,噪音上到1000Hz也不奇怪。

医学研究发现,人对高频的噪音的耐受度比较差。像我们常说听见金属刮玻璃的声音就头皮发麻,浑身起鸡皮疙瘩,就是因为高频噪音的影响。

这些理论说起来可能比较不易懂,但大家肯定体会过,在加速过程中,低速30-70km/h工况下电机啸叫「蝈蝈」声会比较明显,且加速过程中电机高频音显著,高速段尤为突出。电动汽车由于没有内燃机工作噪声的掩蔽,这些高频单调噪声在许多工况下会很显著。

雅斯顿小结

经过了两期的介绍,我们发现纯电动汽车和传统汽车在汽车安全上的异同点还挺多。在主/被动安全上,纯电动汽车有很多延续,只是在结构安全设计细节上有所不同。

而来到事故后安全和生态安全,我们发现二者有很大不同。传统汽车在此方面的维护已经成熟,安全性更强,纯电动汽车则因为技术发展原因和「基因」原因,不占优。这也警示我们,在购车时,要改变传统的购车思维,除关注我们常听说的主/被动安全能力,也要多关注下后两者的水平。

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