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?汽車試驗(yàn)：電動(dòng)汽車碰撞后安全要求

2022-01-16 22:09:05·  
　
電動(dòng)汽車安全一直是社會(huì)公眾關(guān)注的熱門話題。電動(dòng)汽車由于動(dòng)力電池和高壓電氣系統(tǒng)的存在，除需關(guān)注物理擠壓和慣性沖擊導(dǎo)致的乘員傷害外，還應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注碰撞后電路
電動(dòng)汽車安全一直是社會(huì)公眾關(guān)注的熱門話題。電動(dòng)汽車由于動(dòng)力電池和高壓電氣系統(tǒng)的存在，除需關(guān)注物理擠壓和慣性沖擊導(dǎo)致的乘員傷害外，還應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注碰撞后電路短路、人員觸電、電解液泄漏甚至起火、爆炸等風(fēng)險(xiǎn)。
目前，為提升汽車碰撞安全技術(shù)水平，降低碰撞事故人員傷亡率，我國(guó)已制定發(fā)布了一系列的汽車安全標(biāo)準(zhǔn)，建立了適應(yīng)中國(guó)實(shí)際的、包含乘用車、商用車等多種車輛型式，涵蓋傳統(tǒng)汽柴油車、電動(dòng)汽車等不同能源類型車輛、覆蓋正面碰撞、側(cè)面碰撞、后面碰撞等多種碰撞工況，從整車級(jí)別到系統(tǒng)零部件級(jí)別的全方位的汽車碰撞安全標(biāo)準(zhǔn)體系。
新版GB/T 31498-2021《電動(dòng)汽車碰撞后安全要求》將替代 GB/T 31498—2015《電動(dòng)汽車碰撞后安全要求》標(biāo)準(zhǔn)，于2022年3月1日開始實(shí)施，并配合強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB18384—2020《電動(dòng)汽車安全要求》標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施。
電動(dòng)汽車碰撞后安全要求
1 范圍
本文件規(guī)定了帶有B級(jí)電壓電路的純電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力電動(dòng)汽車正面碰撞、側(cè)面碰撞、后面碰撞后的特殊安全要求和試驗(yàn)方法。
本文件適用于M類及最大設(shè)計(jì)總質(zhì)量不大于2500kg的N1：類汽車以及多用途貨車中帶有B級(jí)電壓電路的純電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力汽車的正面碰撞。
本文件適用于M1、N1類汽車中帶有B級(jí)電壓電路的純電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力汽車的側(cè)面碰撞和后面碰撞。
本文件不適用于燃料電池電動(dòng)汽車。
2 規(guī)范性引用文件
下列文件中的內(nèi)容通過(guò)文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。
GB/T 4208 外殼防護(hù)等級(jí)(IP代碼)
GB 11551 汽車正面碰撞的乘員保護(hù)
GB 18384—2020 電動(dòng)汽車安全要求
GB/T 18385—2005 電動(dòng)汽車 動(dòng)力性能 試驗(yàn)方法
GB/T 19596 電動(dòng)汽車術(shù)語(yǔ)
GB 20071 汽車側(cè)面碰撞的乘員保護(hù)
GB 20072 乘用車后碰撞燃油系統(tǒng)安全要求
3 術(shù)語(yǔ)和定義
GB/T 19596 界定的以及下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。
3.1 工作電壓working voltage
根據(jù)制造商說(shuō)明， 在任何正常工作狀態(tài)下， 電力系統(tǒng)可能發(fā)生的交流電壓的有效值(rms) 或直流電壓的最大值(不考慮暫態(tài)峰值)。
3.2 乘員艙passenger compartment
由頂蓋、地板、側(cè)圍、車門、玻璃窗和前圍、后圍或后座椅靠背支撐板以及防止乘員接觸帶電部件的電氣保護(hù)遮欄、外殼圍成的容納乘員的空間。
[來(lái)源：GB/T 19596-2017，3.1.2.2.5]
3.3 直接接觸direct contact
人或動(dòng)物與帶電部分的接觸。
[來(lái)源：GB/T 19596-2017，3.1.3.2.3]
3.4 間接接觸indirect contact
人或動(dòng)物與基本絕緣失效情況下變?yōu)閹щ姷耐饴犊蓪?dǎo)電部分的接觸。
[來(lái)源：GB/T 19596-2017，3.1.3.2.4]
3.5 外露可導(dǎo)電部分exposed conductive part
可以通過(guò)關(guān)節(jié)試驗(yàn)試指(IPXXB) 觸及的可導(dǎo)電部分。
注：本概念是針對(duì)特定的電路而言，一個(gè)電路中的帶電部分也許是另一個(gè)電路中的外露導(dǎo)體，例如：乘用車的車身可能是輔助電路中的帶電部分，但對(duì)于動(dòng)力電路來(lái)說(shuō)它是外露導(dǎo)體。
[來(lái)源：GB/T 19596-2017，3.1.2.3.4，有修改]
3.6 帶電部分live part
正常使用時(shí)被通電的導(dǎo)體或?qū)щ姴糠帧?/span>
[來(lái)源：GB/T 19596-2017，3.1.2.3.4]
3.7 電平臺(tái)electrical chassis
一組電氣相連的可導(dǎo)電部件，其電位作為基準(zhǔn)電位。
[來(lái)源：GB/T 19596—2017，3.1.2.2.2]
3.8 起火fire
能持續(xù)發(fā)生火焰的現(xiàn)象。
注：瞬間的火花或電弧不屬于起火。
3.9 爆炸explosion
由于能量釋放產(chǎn)生瞬間壓力波并能對(duì)周邊物體進(jìn)行結(jié)構(gòu)性或物理性破壞的現(xiàn)象。
3.10 電力系統(tǒng)負(fù)載balance of electric power system
斷開所有可充電儲(chǔ)能系統(tǒng)(REESS) ， 剩下的B級(jí)電壓電路。
[來(lái)源：GB/T 19596-2017，3.1.2.3.9，有修改]
4 技術(shù)要求
4.1 基本要求
按5.1、5.2完成車輛準(zhǔn)備、碰撞試驗(yàn)后， 車輛包括REESS的動(dòng)力用高壓系統(tǒng)及與動(dòng)力用高壓系統(tǒng)
傳導(dǎo)連接的高壓部件應(yīng)同時(shí)符合4.2~4.4要求。
4.2 防觸電保護(hù)要求
4.2.1 總要求
每一條高壓母線至少應(yīng)滿足4.2.2~4.2.5規(guī)定的四個(gè)條款中的一個(gè)。如果碰撞試驗(yàn)在車輛的REESS與電力系統(tǒng)負(fù)載人為斷開的情況下進(jìn)行， 則車輛的電力系統(tǒng)負(fù)載應(yīng)滿足4.2.4或4.2.5規(guī)定的兩個(gè)條款中的一個(gè)；REESS和充電用高壓母線應(yīng)滿足4.2.2~4.2.5規(guī)定的四個(gè)條款中的一個(gè)。
4.2.2 電壓要求
按照附錄A中A.1規(guī)定的測(cè)試方法，高壓母線的電壓Ub、U1和U2，應(yīng)不大于30V交流或60V直流。
4.2.3 電能要求
高壓母線上的總電能TE應(yīng)小于0.2J。TE可通過(guò)以下兩種方式之一得到：一種是按照公式(A.1)所規(guī)定的測(cè)試程序進(jìn)行電能測(cè)量時(shí)，測(cè)得總電能TE。另一種是按照公式(A.2)通過(guò)高壓母線的電壓Ub，和制造商規(guī)定的X-電容器的電容(Cx)來(lái)計(jì)算總能量TE。
儲(chǔ)存在Y-電容器里的能量(TEy1，TEy2) 也應(yīng)少于0.2J。應(yīng)通過(guò)高壓母線和電平臺(tái)的電壓U1和U2， 以及制造商所規(guī)定的Y-電容器的電容(Cy1，Cy2) 根據(jù)公式(A.3) 和公式(A.4) 來(lái)計(jì)算該值。
4.2.4 物理防護(hù)
為了防止直接接觸高壓帶電部分， 碰撞后車輛應(yīng)有IPXXB級(jí)別的保護(hù)， 試驗(yàn)方法按A.3進(jìn)行。另外，為了防止間接接觸的觸電傷害，用大于0.2A的電流進(jìn)行測(cè)量，所有的外露可導(dǎo)電部分與電平臺(tái)之間的電阻應(yīng)低于0.1Ω。采用焊接連接時(shí)，則認(rèn)為符合此要求。
4.2.5 絕緣電阻
4.2.5.1 總要求
車輛碰撞后，絕緣電阻應(yīng)按照GB 18384—2020中6.2.1的規(guī)定進(jìn)行測(cè)量，并應(yīng)符合4.2.5.2和4.2.5.3規(guī)定的要求。
如果乘客艙內(nèi)高壓母線只有正極或負(fù)極沒有受到IPXXB級(jí)別的保護(hù)， 則儲(chǔ)存在Y-電容器里的能量(TEy1，TEy2) 應(yīng)少于0.2J。
如果乘客艙內(nèi)同時(shí)出現(xiàn)高壓母線正負(fù)極沒有受到IPXXB級(jí)別的保護(hù)， 則本條款不適用。
4.2.5.2 動(dòng)力系統(tǒng)由單獨(dú)的直流和交流母線組成
如果交流高壓母線和直流高壓母線是互相隔離的，高壓母線與電平臺(tái)之間的絕緣電阻對(duì)于直流母線來(lái)說(shuō)，最小值應(yīng)為100Ω/V；對(duì)于交流母線來(lái)說(shuō)，最小值應(yīng)為500Ω/V。
4.2.5.3 動(dòng)力系統(tǒng)由連接的直流和交流母線組成
如果交流高壓母線和直流高壓母線是互相傳導(dǎo)連接的，高壓母線與電平臺(tái)之間的絕緣電阻的最小值應(yīng)為500Ω/V。如果在碰撞之后，所有交流高壓母線滿足4.2.4規(guī)定的物理防護(hù)要求，或按照A.1規(guī)定的測(cè)試方法交流電壓等于或小于30V，則高壓母線與電平臺(tái)之間的絕緣電阻的最小值應(yīng)為100Ω/V。
4.3 電解液泄漏要求
從碰撞結(jié)束起至30min時(shí)間內(nèi)， 不應(yīng)有電解液從REESS中溢出到乘員艙， 不應(yīng)有超過(guò)5.0L的電解液從REESS中溢出， 如果無(wú)法區(qū)分電解液與其他液體， 則所有液體都應(yīng)計(jì)入。
4.4 REESS要求
4.4.1 REESS移動(dòng)要求
位于乘員艙里面的REESS應(yīng)保持在安裝位置， REESS部件應(yīng)保持在其外殼內(nèi)。位于乘員艙外面的任何REESS部分不應(yīng)進(jìn)入乘員艙。
4.4.2 REESS特殊安全要求
碰撞結(jié)束后30min內(nèi)， REESS不應(yīng)爆炸、起火。
5 試驗(yàn)程序
5.1 試驗(yàn)前的車輛準(zhǔn)備
5.1.1 純電動(dòng)汽車和可外接充電式混合動(dòng)力汽車按GB/T 18385—2005中5.1進(jìn)行完全充電。
5.1.2 不可外接充電混合動(dòng)力電動(dòng)汽車按車輛正常運(yùn)行狀態(tài)準(zhǔn)備試驗(yàn)。
5.1.3 純電動(dòng)汽車和可外接充電式混合動(dòng)力汽車碰撞試驗(yàn)應(yīng)在車輛充電結(jié)束24h內(nèi)進(jìn)行。
5.1.4 進(jìn)行正面碰撞試驗(yàn)的車輛其他狀態(tài)按GB 11551的相關(guān)規(guī)定準(zhǔn)備。
5.1.5 進(jìn)行側(cè)面碰撞試驗(yàn)的車輛其他狀態(tài)按GB 20071的相關(guān)規(guī)定準(zhǔn)備，對(duì)于駕駛員座椅Ｒ點(diǎn)大于700mm的車輛可不放置假人，但應(yīng)進(jìn)行等效配重。
5.1.6 進(jìn)行后面碰撞試驗(yàn)的車輛其他狀態(tài)按GB 20072的相關(guān)規(guī)定準(zhǔn)備。
5.2 碰撞試驗(yàn)
車輛正面碰撞試驗(yàn)形式和試驗(yàn)方法按照GB 11551的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行。
車輛側(cè)面碰撞試驗(yàn)形式和試驗(yàn)方法按照GB 20071的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行。
車輛后面碰撞試驗(yàn)形式和試驗(yàn)方法按照GB 20072的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行。
5.3 碰撞后電安全要求檢查與試驗(yàn)
按附錄A要求進(jìn)行相關(guān)電安全檢查與試驗(yàn)。
附 錄 A
(規(guī)范性)
電動(dòng)汽車碰撞后電安全檢查與試驗(yàn)方法
A.1 電壓測(cè)量方法
在碰撞測(cè)試之后，確定高壓母線的電壓(Ub、U1、U2)(見圖A.1)。
電壓測(cè)量應(yīng)在碰撞之后5s~60s之間進(jìn)行，取最小電壓值。
在車輛的REESS與電力系統(tǒng)負(fù)載人為斷開的情況下， 電力系統(tǒng)負(fù)載不適用本條款。
A.2 電能測(cè)量方法
在碰撞之前，開關(guān)S1和一個(gè)已知的放電電阻Re與相關(guān)電容并聯(lián)連接(見圖A.2)。
在碰撞之后5s~60s之間，開關(guān)S1應(yīng)閉合，同時(shí)測(cè)量并記錄電壓Ub和電流Ⅰe。電壓Ub和電流Ⅰe。的乘積應(yīng)與這段時(shí)間(從開關(guān)S1閉合的時(shí)間tc至電壓Ub降低到高壓閾值60V直流的時(shí)間th)進(jìn)行積分，所得到的積分等于總能量TE，見式(A.1)：

當(dāng)Ub是在碰撞后5s~60s之間的一個(gè)時(shí)間點(diǎn)測(cè)量，并且X-電容器參數(shù)(Cx)由制造商提供時(shí)，應(yīng)按式(A.2)計(jì)算總能量(TE)：

當(dāng)U1、U2 (見圖A.1) 是在碰撞后5s~60s之間的一個(gè)時(shí)間點(diǎn)測(cè)量， 并且Y-電容器參數(shù)(Cy1，Cy2)由制造商提供時(shí)， 應(yīng)按式(A.3) 和式(A.4) 分別計(jì)算總能量TEy1、TEy2：

在車輛的REESS與電力系統(tǒng)負(fù)載人為斷開的情況下， 電力系統(tǒng)負(fù)載不適用于本條款。

A.3 物理防護(hù)試驗(yàn)方法
在進(jìn)行車輛碰撞測(cè)試之后，不應(yīng)使用工具打開、拆卸或拆除高壓部件周圍的任何部件，周圍所有余下的部件應(yīng)被視為人體保護(hù)的一部分。
用GB/T 4208定義的關(guān)節(jié)測(cè)試指(IPXXB) 插入物理防護(hù)的任何缺口或開口，所用的測(cè)試力為10×(1±10%)N。
如果關(guān)節(jié)測(cè)試指部分或全部可以進(jìn)入物理防護(hù)內(nèi)部，則關(guān)節(jié)測(cè)試指應(yīng)i從直線位置開始，關(guān)節(jié)測(cè)試指的兩個(gè)關(guān)節(jié)應(yīng)逐步旋轉(zhuǎn)，直至相對(duì)于關(guān)節(jié)測(cè)試指相鄰截面的軸線最大角度為90°，并應(yīng)安放在每個(gè)可能位置。
可用一面鏡子來(lái)檢查關(guān)節(jié)測(cè)試指是否接觸高壓母線，也可通過(guò)低壓信號(hào)電路檢查關(guān)節(jié)測(cè)試指是否接觸高壓帶電部分，其中內(nèi)部屏障被視為是外殼的一部分。
如果IPXXB測(cè)試指不能與高壓帶電部分接觸， 則認(rèn)為符合4.2.4規(guī)定的要求。
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