电动车上市至少过,香港理工将开发电动车汽车

2019-09-17 作者:汽车资讯   |   浏览(184)

5月27日,在第十三届北京国际科技产业博览会上,香港理工大学展出了“精密铁路监测系统”和“Vehicle Crash Simulation Center汽车撞击模拟中心”。香港理工大学企业发展院副院长杨孟璋向本报记者介绍,汽车撞击模拟中心希望将来专注于对电动汽车的碰撞试验和研究项目。

本文的背景是高速增长的电动车市场以及伴随而来的电池安全问题。随着电动车的保有量不断增加,当电动车事故的数量与传统燃油车的事故数量相当时,电动车电池的碰撞安全问题将会更为凸显。在汽车碰撞事故中,电池包有可能受到挤压而严重变形,也有可能在无明显变形的情况下发生冲击过载,从而有一定的热失控风险。这方面比较着名的一个案例就是2014年发生的Tesla Model S在高速行驶中发生地面物体撞击而导致的事故,其电池包严重变形并发生热失控着火。在可预计的将来,电动车所搭载的电池容量将继续增加,潜在风险更大,动力电池的碰撞安全性问题已成为急需解决的问题。

电动车上市至少过"三关" 挤压、穿刺、火烧、水压、枪击、爆破……这不是电影中严刑拷打犯人的场景,而是在对车载电池进行各种疲劳极限测试,模拟电池起火、短路等故障。正面碰撞、侧面碰撞、追尾碰撞、带电状态下的侧面撞柱,电动汽车面对的种种考验远远超过传统汽车。 昨天,记者从国家机动车质量监督检验中心获悉,他们完成了国内首次以车辆按实际运行模式,且充电状态超过60%的首次电动汽车侧面柱碰撞试验。上汽自主研发的电动汽车E50在上市前,已经通过了这次严酷而真实的考验。要经受住三大考验 电动汽车怕什么?怕撞! 检验中心副主任朱晓明告诉记者,模拟电线杆或树的侧面柱碰撞试验恰恰是瞄准了电动汽车的软肋。"撞树撞的是一个点,撞车撞到的是一个面。因此,瞬间撞树对汽车产生的压强更大,"朱晓明说,"更重要的是,电动汽车的电池多安装在地板之下,因此侧面撞击就像击中人的肋部一样,造成的伤害比正面撞击来得更大。"因此,侧面柱碰撞试验仅在美国标准中有,国标中暂时还没有这个要求。 第二重考验还在后面。以往的电动汽车碰撞试验为规避风险,多采用电池替代物或非运行模式进行。但为了模拟最真实的效果,上汽E50这次是在充电状态超过60%的情况下进行的,这也意味着风险陡然增加。具体负责试验的高级工程师郑祖丹回忆,当时他们还小小地紧张了一把。为防止意外,事先做了现场紧急情况逃生演习、消防车救火预案。不过还好,到试验结束,电池的密封装置只产生微小变形,整个过程未发生冒烟、起火等高压电系统异常的情况。 这还没完。第三重考验是要看电池有没有"内伤"。"我们把E50静置在全天候的固定画面里监控,并每隔2小时巡检,"郑祖丹说,经过1个月的放置,状态稳定。 解决轻与强的矛盾 事实上,电动汽车的轻量化和安全一直是一个鱼与熊掌不可兼得的矛盾。一方面,续航能力是纯电动汽车的生命,而整备质量又是续航能力的基本保障,轻量化设计成了重中之重。但另外一方面,安全性还有整车强度、刚度与轻量化是矛盾的。 "但是,E50很好地解决了这个矛盾。"朱晓明告诉记者,从现场的实际来看,E50针对纯电动车的布置和结构特点,通过车身承力骨架优化,吸能结构设计达到了精巧,这是达到减重目的的前提。 据介绍,全车大量使用了高强度材料。同时,大量使用轻量化材料,比如动力电池组托盘、蓄电池托盘、高压电原件支撑横梁均采用纤维增韧性复合材料,前保险杠系统使用铝合金制造,尾门使用复合材料。以上设计使E50在满足车身强度刚度要求的同时,满足了重量设计目标。此外,加强对动力电池组的保护设计。把动力电池组布置在地板下偏后的位置,避免了发生正面碰撞及追尾造成的对电池组纵向挤压变形的情况。 对电动车多些宽容 众所周知,汽车安全性研发是一个非常复杂的系统工程,电动汽车的安全设计更是一个世界难题。它要求在确保常规汽车安全要求的基础上,还必须考虑动力电池等电动车特有的安全技术,技术含量极高。 此前发生的几起电动车事故给电动车安全性甚至其未来蒙上了厚重阴影。但人们应该学会宽容一点,任何一个创新技术在推出伊始都是较为粗糙的,要经过无数次改进及市场的锤炼,才会使性能逐渐得到改善,稳定性增强,继而满足越来越高端市场的需求。 据记者了解,已经量产的日产Leaf通过特殊设计的车身构架保护动力电池组,打造坚固的"安全区"保护乘员安全。三菱电动汽车iMiEV的电池模块共配有88个树脂材料的电池单元,下方设计有4根横梁,以电池组的形式安装在车体上。这种电池组的结构相对于以前的电池结构更牢固。雪佛兰Volt动力电池组置于中央通道和后排座椅下面,增加了碰撞时对动力电池组的保护作用。 当然,人的生命非常宝贵,因此,一方面,新技术的提供者应该高度重视安全,不能人为造成质量疏漏;另外一方面,如果新技术产品一出现问题,就对其公司及技术本身大为否定,那么我们将永远也看不到科技的进步。

金沙贵宾会 1

香港理工大学教授何兆鎏和谭华耀在展会现场向记者介绍了“精密铁路监测系统”技术概况。这是全球首套智能铁路监测网络,该技术利用先进光纤光栅传感器,把机械应变转换成反射光波长的变化,通过监测光波长的变动,可对机械应变进行测量。此项技术能应用于机械和土木工程项目如车辆、桥梁、高楼、水堤等,监测其结构的变动情况,让管理单位能及早进行维修、检视工作。此系统现已应用于香港铁路公司,借以监测路轨与车厢的安全。

相比于针对电池在热和电滥用工况下的安全问题的研究,机械滥用工况下电池安全问题的研究相对较少。本文对目前有关电池单体、电池模块以及电池包在机械载荷下变形与失效的研究进行了梳理。从研究尺度上看,电池碰撞安全研究包括了电池组份材料、电池单体、电池模组与防护结构以及电池包等各个层次,如下图所示。电池碰撞安全研究的的主要目标有:理解机械载荷下电池单体的变形与失效特征以及与内短路触发的关联性,最终建立单体、模块或电池包的损伤判据和损伤容限;建立兼顾计算精度与计算效率的有限元仿真模型,指导电池包防护结构设计。

12月16日,一辆蔚来ES8在广州海珠区行驶过程中,驾驶员不慎开上路基,车身正面撞上路灯柱。从事故现场图片来看,车头严重变形,安全气囊却没有弹出,驾驶员及车上另一名乘员系上了安全带,均未受伤。

在此次科博会上,香港理工大学还重点展示了该校设计的汽车撞击模拟中心。杨孟璋说,通过详细探讨车辆和乘客生物力学模型,并开发、运用先进的计算机仿真工具,该中心将致力于加强科研人员对车祸和相关互动作用的了解。从车辆碰撞前的分析,到可能造成的伤害;从汽车材料、安全设备、公路基础设施,到先进技术的课题和特别项目,都会是该中心的研究范畴。中心将与中国内地、美国以及欧洲等地的知名大学在汽车安全模拟与设计领域进行研究合作,还将和中国、欧洲、美国和日本等地世界500强中的汽车结构材料公司、汽车制造公司等合作,研究新型高强度、高韧性材料在汽车安全领域里的计算机仿真计算和集成设计。

金沙贵宾会 2

事故发生后的当晚,蔚来回应称,车辆撞击前的时速介于20-34公里/小时之间,驾驶员及另一名乘客未受到任何伤害。两日后,蔚来再次发布详细的事故说明称,当时车速是20.7公里/时,车辆撞击前已处于制动减速状态,前舱部分溃缩,前纵梁、前副车架、乘员舱等均未受损。

杨孟璋在接受本报记者采访时表示:“我校汽车撞击模拟中心希望将来的发展特别专注于对电动汽车的研究,因为传统汽车的发展已经很成熟,但电动汽车有很多新的安全和技术标准需要建立和完善。我校的研究人员将通过开发汽车新材料,比如用纳米技术来处理钢板材料,提升车身的吸收碰撞能力。我们希望这个平台能够促进国家整个工业的发展、电动车的发展。”

但外界对于事故仍有诸多质疑:第一是车辆安全气囊并未弹出,ES8的被动安全设计有可能存在缺陷;第二是全铝车身是否适合新能源汽车。

作为与香港理工大学汽车撞击模拟中心有技术合作的美国乔治?华盛顿大学的教授,甘近陶在现场向记者介绍,配置传统的柴油、汽油发动机的汽车与现在的电动车构造完全不一样,在整车设计、材料质量、技术规范等方面都是全新的领域,所以香港理工大学针对电动车的碰撞模拟是一个很好的切入点。以前为提高碰撞的安全性,传统汽车要考虑车身、发动机的结构;但以后的电动汽车结构在发生改变,电池在底盘或在后面。这也导致整个汽车结构就变了:传统汽车前面非常重,车的前部要有一定的距离,前车身放置驱动装置;但是将来电动车会有所改变,电池不能放在车前面,否则这个车身太重,电池有很多是放在车身底下,而相应的汽车安全标准和碰撞要求也应该随之改变。

针对以上质疑点,博世公司出具的正式调查报告指出,此次碰撞未达到碰撞记录器的记录阀值,因此控制器不发出点火指令,安全气囊未起爆。

杨孟璋在采访即将结束时向记者透露,目前国家已经有意向在南方建立一个以新能源汽车为研究方向的汽车碰撞中心,专门针对电动车等新能源汽车的安全进行检测。

关于全铝车身是否安全的问题,12月22日,清华大学工程系主任杨殿阁在接受21世纪经济报道记者采访时表示:“全铝车身并不是一个新的技术概念,二十多年前随着汽车轻量化技术的发展就已经出现了,使用全铝车身并不会导致汽车安全性变差,汽车使用什么样的轻量化技术要综合从性能和成本等多个维度考虑。”

事实上,随着新能源汽车的发展,近年来车辆轻量化多次被提及,但受限于技术、成本、材料等多个因素,目前市面大部分电动汽车仍采用钢制或者钢铝混合的车身。

在杨殿阁看来,随着新能源汽车的发展,汽车轻量化技术更加受到重视。新能源汽车特别是电动车特别强调轻量化,是因为汽车轻了,百公里电耗更低,而且整车每轻一公斤,就意味着能多装一公斤电池,以增加续航里程。对电动车而言,续航里程是非常关键的一个技术指标,这也是新能源汽车比传统燃油车更加重视轻量化的原因。

全铝车身不会降低安全性

早在1993年,奥迪A8就已经是全铝车身了。因为成本等诸多因素制约,目前大多数采用全铝车身的,均是高端车型。在新能源汽车领域,也仅有少数车企采用全铝车身,如特斯拉的model S。

对于新能源汽车来说,全铝车身是否意味着车辆车身的减重?答案显然不是。以蔚来ES8为例,其整备质量即业内惯称的“空车重量”,达到2.46吨,比奥迪Q7、宝马X5还要重,也比特斯拉model X 75D要重。

新能源车普遍比同级别传统车重,但再尽量轻量化。特斯拉的model S整备质量为2.1吨,比宝马7系重,但比奥迪A8、奔驰S级轻,减重方面比ES8要做得好。

之所以导致这种结果,主要原因在于电动汽车搭载了大量的电池,电动汽车的电池约占整车总重量的30%到40%。因此,采用全铝车身的电动汽车,其所减重部分的重量,大部分被电池的重量代替。

对于全铝车身的发展,一位业内资深人士表示:“目前铝制车身维修不方便,损坏后只能更换,无法整形维修。当然,随着人工费用上升,现在钢板车身上的有些部件也直接更换,不再整形维修。”

不过,近年随着高强钢技术的发展,全铝车身已不再是车企唯一的选择,如奥迪最新的A8车型,采用了钢铝的混合结构,同样的设计,现在的高强钢是以前钢的重量的一半,强度是以前钢的四倍。

对此,杨殿阁表示:“不管是新能源还是传统燃油汽车,轻量化的发展趋势是一个必然趋势,但轻量化不会强调只用某一种材料,未来的趋势必定是多种材料复合使用,比如说在车上,高强钢、铝合金、镁合金,甚至包括碳纤维等这些材料的组合应用。未来不管是用哪一种材料,大家并不用担心车的轻量化会导致车的安全性变差。”

电动车需要正向研发

对于纯电动车型,消费者更多将注意力放在续航能力、电池是否安全、软件可靠性等方面,而往往忽略了对于一款车辆最基本的要求,即碰撞安全性。

不过,电动汽车的安全标准正在完善。从今年7月起,2018版C-NCAP规则正式实施,相比起上一版,2018版规则新导入了关于纯电动/混合动力电动汽车的评价标准,至此,纯电动/混合动力电动车将面对更为严格的测试条件和更高的要求。

然而, C-NCAP测试的两款纯电动车型云度π3、北汽EX360的成绩惨不忍睹,让外界倍感失望。具体来看,云度π3在两次正面碰撞测试中,暴露出车身结构强度不够的问题,同时安全带、安全气囊等约束系统的匹配也需要进一步完善。在C-NCAP测试中,云度π3的综合得分率为58.9%,只达到了2星级标准。北汽EX360综合得分率仅52.9%,比云度π3还要低。

实际上,为了节省时间和降低研发成本,大部分传统车企往往会用一款比较成熟的传统车进行改造,去掉发动机变速箱,然后加装三电系统,由此获得一款新的纯电动车产品。但是由于整车架构是燃油车架构,车在空间布置方面会有很大的缺陷。

用传统车平台进行改造研发出来的电动车,被动安全性往往不高。很多专家呼吁,车企应正向去研发新能源汽车。“相比传统燃油车,电动车还是一个新生事物,很多的技术还需要不断开发完善,它现在可能会有这样那样的问题,但随着开发经验的积累,技术的逐渐成熟和发展,这些问题都可以解决。不过这也要求车企加大新能源汽车的正向研发投入,从电池、电机、电控到整车布置设计,及车辆的可靠性和耐久性,都需要企业进行研发。”杨殿阁表示。

电池安全更为重要

电动车正在爆发出比传统车更多的安全隐患,据不完全统计,今年已发生的新能源汽车起火事件高达40余起。截至11月,市场监管总局已组织缺陷产品管理中心启动新能源汽车缺陷调查10起。其中,召回涉及5个企业的24款车型,共计3.56万缺陷车辆,缺陷原因多为电控和机械故障。

金沙贵宾会,但是,鉴于车辆火灾事故可能与电器线路、燃料电池、机械干涉和外部火源等因素相关,且部分证据会在燃烧过程中消失或发生变化,缺陷调查非常困难,原因分析异常复杂。

电动车的安全性与传统汽车相比,有很多的特殊性。杨殿阁提到:“与传统燃油汽车相比,电动汽车除了被动安全外,动力电池在碰撞时可能会爆炸起火,所以企业一定要高度重视电池的碰撞安全和保护。同时企业还要考虑动力电池的热失控问题,电池在制造的时候,可能会存在很小的瑕疵,使用时间长了会形成内部的短路,从而可能引发电池的热失控,导致起火。相对而言,电池功率密度越大,电池安全的隐患就越大,热失控的危险就越大,这也是制约电池能量密度提升的关键瓶颈之一。”

目前,虽然有电动车出现了一些着火燃烧的案例,但业内专家普遍认为,消费者不应对纯电动汽车的安全性产生恐惧和悲观情绪。

杨殿阁表示:“对于电动车而言,其在主动安全性方面其实有优势。电动车本身是全电的,相对于传统车,电动车更容易实现智能化,这样车会增加很多主动安全的功能,尽可能不让车发生碰撞,实现主动避撞、全自动泊车、自适应巡航以及各种各样的驾驶增强辅助等功能,能有效提升电动车电动安全性。实际上,电动车提供了一个更好的发展智能化的平台,让车企有机会把智能安全在车上发展起来,对用户安全来说,这是一件好事。”

本文由金沙贵宾会发布于汽车资讯,转载请注明出处:电动车上市至少过,香港理工将开发电动车汽车

关键词: