純電動汽車因為涉及到大量的電安全問題,需要設計很多安全保護措施。
如果說前幾年大家對純電動汽車還知之甚少,現如今肯定是達到及格線水準了。比如我們會關注一輛新車是否出自純電動平臺,因為純電動汽車不僅取消了燃油發動機,傳動機構也發生了改變,根據驅動方式不同,部分部件甚至直接取消,并增加了充電系統和驅動電機等新機構,這些變化使得純電動汽車需要在平臺階段就重新設計。
一旦我們對純電動汽車有了了解,就可以進一步去挖掘,純電動汽車里那些不容易被察覺的安全科技。
高壓系統電安全
因為起火風險高,且撲滅困難,純電動汽車很關注電安全性。下面列舉的7項,就是針對電動汽車高壓系統布置常用的指導方法:
比如碰撞高壓斷電保護,這項技術的特點之一就是發生速度非常快。拿長城Pi4平臺設計來說,在碰撞發生后,斷電安全保護開關(PSS)能在30ms內將高壓主繼電器斷開,保證高壓安全。基于這些需求,有很多技術是我們日常不會直觀感受到的。
碰撞高壓斷電技術在車輛發生碰撞、且動力電池管理器檢測到碰撞信號大于一定闌值時,會切斷高壓系統主回路的電氣連接,同時通知驅動電機控制器激活主動泄放,從而阻斷短路危險。
此外,防過充系統也在偷偷保護我們。
舉例來說,比亞迪在電池電芯上安裝了CID(Current Interrupt Device)機械裝置,當電芯內部壓強超過設定值時(且BMS電池管理系統失效時),CID會自動彈開,斷掉電芯與電芯之間的串聯電路,強行終止充電過程。所以遇到這種情況不要以為一定是設備故障,還可能是設備為防止過充而采用的主動斷電保護。
這項技術的基本原理是利用過充會造成內部壓強升高(因為電解液氣化),以此推動CID翻轉片翻轉來斷開電路防止電池過充。
電驅動控制系統
純電動汽車的基本工作原理是通過動力電池輸出電能,電機控制器驅動電機運轉產生動力,再通過減速機構將動力傳給驅動車輪。上一段我們主要介紹的是電池方面的安全技術,當然電驅技術也內含玄機。
我們知道電驅系統主要包含了高性能動力電機、電力電子控制單元和減速器等部分,按當下的發展趨勢,集成化成為熱點。
拿采埃孚mSTARS后懸架來說,這一套150kW的電驅動EVD模塊包括電機、變速器、差速器以及功率電子模塊等,適用于純電動以及混合動力系統,并可以替代具有獨立懸掛的驅動或非驅動后橋系統。
電驅系統集成化可有效減小電驅動系統的體積(便于布局)、降低系統總質量(有利于輕量化)。
采埃孚mSTARS后懸架
mSTARS系統中的一個技術亮點是后輪主動轉向系統AKC,它是一套線控主動轉向系統,可以配合前輪轉向系統實現四輪轉向。具體來說,可以在低速行駛時幫助減小車輛轉彎半徑;在高速行駛時,減小車身偏擺,提升穩定性和安全性。
因為結構復雜,集成式驅動系統的安全能力要求比較高,所以需要設定多重保護。比如Aion LX,其三合一電驅集成系統采用了動態監測、安全監控平臺、溫控保護等多個環節去保障系統安全。
車身安全設計
我們往常主要關注的是車身用料,其實車身結構設計也很重要,只不過因為這部分我們很少看到,且撞擊過程很激烈,不像安全帶、安全氣囊、頭枕等能給我們最直接的安全保護體驗,故而容易忽視它們的安全貢獻。
為什么說結構設計很重要,我們可以拿雞蛋舉個例子。三顆雞蛋就可以支撐住接近半米高的書而不破,就是因為蛋殼充分調動了每一處的結構來受力,盡量降低應力集中導致局部斷裂。
碳纖維單體殼車身結構就是利用了雞蛋受力原理打造。
在純電動汽車車身設計理念中,最佳做法是擺脫傳統的承載式結構,采用框架式地板+承載式車身結構。比如特斯拉、蔚來ES8等,都是如此。這種類似于半承載式車身結構的車身,目的是保護位于地板的電池包。
蔚來ES8還采用了一體式空腔門欄梁,它能起到強化抵抗碰撞的能力,這種結構在傳統車身上不多見。
純電動汽車的碰撞安全性能既要考慮乘員安全,也要考慮電池系統安全。
除了電池包外,高壓件的保護也尤為重要。特斯拉Model 3采用了將一些高壓器件從用于吸能的前艙移出,集成到電池包后部上方的方法。高壓器件放置在此位置,遇到碰撞有框架式地板結構保護,遇到刮底則有電池包殼體保護。
高壓元件要盡量布置在非潰縮吸能區域。特斯拉Model 3這種集成化設計充分利用了后排座椅下部空間。
雅斯頓小結
我們消費者最常關注的安全氣囊,ADAS保護技術(比如AEB、LDW、BSD等)等安全保護措施固然很重要,但純電動汽車因為涉及到大量的電安全問題,還需要設計很多安全保護措施。這些技術可能沒有ADAS耀眼,甚至很多大家都叫不上名字,但正是一點點的積累,才保證了足夠的安全性。
來源:AstonCar雅斯頓
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