摘要：為用戶安全出行保駕護航。
10月25日，2023年度中國汽車工程學(xué)會科學(xué)技術(shù)獎頒獎典禮在北京舉行。由廣汽集團牽頭，聯(lián)合清華大學(xué)、廣汽埃安共同完成的“新能源汽車碰撞安全設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用”項目榮獲科技進步獎二等獎。
2023年度中國汽車工程學(xué)會科學(xué)技術(shù)獎頒獎典禮
廣汽集團“新能源汽車碰撞安全設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用”項目榮獲科技進步獎二等獎
隨著汽車“新四化”不斷發(fā)展，新能源汽車的安全越來越受關(guān)注。本項目圍繞新能源汽車的電安全，識別出五大痛點和難點。第一，當(dāng)前相關(guān)法規(guī)與第三方評價規(guī)程未針對新能源汽車的特點設(shè)定專用的測評工況；第二，為了實現(xiàn)更長的續(xù)航里程，新能源汽車的電池包增大、軸距加長、前懸縮短，壓縮了有效的碰撞吸能空間；第三，電池包平鋪于車輛地板底部，打斷了碰撞傳力路徑；第四，大量高壓部件及線束的使用，增加了電安全風(fēng)險；第五，作為高壓部件核心的動力電池，失效預(yù)測難，一旦電芯熱失控就容易產(chǎn)生鏈式反應(yīng)，導(dǎo)致整車起火。
為了解決這些痛點，項目基于新能源汽車的使用場景和真實交通事故造成的影響，打造了比法規(guī)更嚴苛、更全面的新能源汽車720°碰撞安全開發(fā)矩陣，設(shè)定新能源汽車專屬的開發(fā)工況，針對性地設(shè)計整車結(jié)構(gòu)及動力電池，并建立了零部件級、系統(tǒng)級、整車級的試驗設(shè)計及評價能力，顯著改善整車耐撞性和電安全，解決電芯熱失控后整車起火的行業(yè)難題。
首創(chuàng)720°碰撞安全開發(fā)矩陣
項目在行業(yè)內(nèi)首次提出新能源汽車720°碰撞安全開發(fā)矩陣，實現(xiàn)橫向、垂向全覆蓋。其中，磕底工況成為中國汽車工程學(xué)會團體標準T/CSAE 244-2021《純電動乘用車底部抗碰撞能力要求及試驗方法》的核心內(nèi)容，并被IVISTA中國智能汽車指數(shù)2023版、C-NCAP中國新車評價規(guī)程2024版、GB 38031《電動汽車用動力蓄電池安全要求》征求意見稿等借鑒引用，填補了碰撞安全開發(fā)場景的行業(yè)空白。
廣汽新能源汽車720°全場景碰撞安全開發(fā)矩陣
根據(jù)新能源汽車的特殊屬性，項目對新能源汽車的碰撞試驗設(shè)計了零部件級、系統(tǒng)級、整車級三個層面的測評工況。零部件級層面，建立沖擊試驗驗證平臺及評價體系，針對關(guān)鍵零部件如高壓線束、電芯、模組等提前開展沖擊試驗，識別風(fēng)險。系統(tǒng)級層面，廣汽是首批通過電池包整包針刺試驗國家標準的車企，并實現(xiàn)了電池包整包針刺后一直不起火。整車級層面，通過對整車電壓電阻在線實時監(jiān)測、運用熱成像監(jiān)測技術(shù)、搭建電池?zé)崾Э卦诰€監(jiān)控平臺等，實現(xiàn)電安全實時監(jiān)測，形成了高壓部件漏電和短路風(fēng)險評價技術(shù)。
廣汽在行業(yè)首次實現(xiàn)三元鋰電池整包針刺不起火
整車安全性能設(shè)計另辟蹊徑
為解決新能源汽車安全設(shè)計復(fù)雜化問題，項目聚焦車身、底盤、電器三個領(lǐng)域，在設(shè)計階段突破多路徑全工況整車結(jié)構(gòu)設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)。
車身領(lǐng)域，基于能量管理的基本原理，首創(chuàng)三階波等效模型及能量微分法，基于G-S曲線將整個碰撞過程分為前吸能空間、后吸能空間和前圍板侵入，實現(xiàn)碰撞試驗后能量數(shù)據(jù)在車體位置的可視化，為車體結(jié)構(gòu)設(shè)計提供仿真理論依據(jù)，提高了車輛后部可利用空間及傳力路徑吸能效率，在新能源汽車的吸能空間比燃油車小25%的前提下，可達成和燃油車同等的安全性能。
傳統(tǒng)燃油車碰撞傳力路徑
新能源汽車碰撞傳力路徑
底盤領(lǐng)域，項目提出了副車架安裝點失效開發(fā)流程與方法，在國內(nèi)首次實現(xiàn)Y向可控脫落設(shè)計，有效提升車輛碰撞安全性能。項目通過設(shè)計表征不同應(yīng)力狀態(tài)的材料試驗，在業(yè)界首批構(gòu)建自定義的失效本構(gòu)模型，掌握底盤關(guān)鍵部件的斷裂模擬技術(shù)，仿真精度達95%，實現(xiàn)了對輪胎、懸置、下擺臂脫落時刻等關(guān)鍵部件變形的精確控制，穩(wěn)定達成碰撞結(jié)構(gòu)性能要求。
電器領(lǐng)域，針對高壓元件電安全設(shè)計，項目基于風(fēng)險區(qū)控制的安全設(shè)計原則，從概念設(shè)計階段規(guī)避電安全風(fēng)險，有效避免車輛發(fā)生碰撞后電線短路問題。項目提出了高壓緊急下電雙冗余控制策略，在常規(guī)通訊基礎(chǔ)上增加一條硬線信號，降低了碰撞后高壓電擊風(fēng)險。
動力電池失效預(yù)測行業(yè)領(lǐng)先
電池安全是新能源汽車安全的核心，廣汽研究院與清華大學(xué)開展課題合作，完成了動力電池不同維度的試驗研究，通過掌握不同“載荷-速度-電池力”的變化，不同方向電池裂紋擴展機理，揭示出動力電池的變形失效機理與損傷容限，實現(xiàn)了對電池損耗更為準確的預(yù)判分析。
電池內(nèi)部構(gòu)造復(fù)雜，在對電池的失效進行預(yù)測時，如果按照常規(guī)的建模方式，一個電池會有數(shù)千萬個單元，龐大的數(shù)據(jù)量不僅增加了計算的難度，更降低了計算的效率。為解決這一難題，項目開發(fā)了精細化、均質(zhì)化的電池失效預(yù)測模型，在大幅提升計算效率的同時，計算精度實現(xiàn)90%以上，達到行業(yè)領(lǐng)先水平。
新能源汽車發(fā)生碰撞后，電池?zé)崾Э夭豢煽厥擒囕v發(fā)生明火的主要原因之一，如何控制電池?zé)崾Э兀蔀槎沤^新能源汽車火災(zāi)事故的關(guān)鍵。廣汽研究院聚焦“隔熱、散熱、預(yù)警”三個方面，建立了一套完整的電池?zé)崾Э乜刂萍夹g(shù)。
首先，自主開發(fā)彈匣隔熱艙，通過運用相變吸熱材料、防護材料等，掌握熱失控蔓延抑制技術(shù)，在電池?zé)崾Э匕l(fā)生時可阻斷鏈式反應(yīng)，成功解決電池?zé)崾Э睾蟀l(fā)生明火問題。
其次，通過熱失控緊急散熱技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用，實現(xiàn)電池?zé)崾Э睾缶S持至少90分鐘冷卻狀態(tài)，散熱效率提高30%，大幅提升零部件熱失控耐受性。
最后，通過大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)的應(yīng)用，建立一套完整的故障識別方法和預(yù)警技術(shù)，識別率達96%，正確率達97%，提前降低電池?zé)崾Э匕l(fā)生的可能，為消費者帶來更安全的用車保障。
項目整體技術(shù)達到國際先進水平，相關(guān)技術(shù)成果不僅應(yīng)用到了廣汽埃安、廣汽傳祺多款新能源車型上，還實現(xiàn)了對外輸出，在廣汽豐田、廣汽本田、合創(chuàng)汽車等合資企業(yè)實現(xiàn)推廣應(yīng)用，帶來了顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。
項目成果應(yīng)用在廣汽埃安AION S Plus、廣汽傳祺智電新能源E9等多款車型上
習(xí)近平總書記到廣汽考察時指出，關(guān)鍵核心技術(shù)要立足自主研發(fā)?？倳浀脑捯恢奔钪鴱V汽集團每一位科技工作者。作為廣汽集團的研發(fā)體系樞紐，廣汽研究院將堅持自主研發(fā)與自主創(chuàng)新，積極擁抱汽車“新四化”，在碰撞安全領(lǐng)域朝著“零顧慮、零死亡、零傷害”的安全愿景穩(wěn)步邁進，為用戶安全出行保駕護航。
原創(chuàng)文章，作者：陳晨，如若轉(zhuǎn)載，請注明出處：http://2079x.cn/article/592398.html
