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1.6 电动汽车动力系统安全标准与规范

1.6.1 电动汽车安全标准与法规

当前,世界上国家技术法规体系与标准体系种类有很多。

美国汽车技术法规主要包括汽车安全主体技术法规(美国联邦机动车安全标准,简称FMVSS)、汽车环保技术法规、汽车节能技术法规和汽车防盗技术法规,其中FMVSS 305《电动车辆:电解液溢出及电击防护》是国际普遍参考的重要标准之一。该标准主要规定了电动汽车用动力蓄电池系统的要求,以及在碰撞后的整车高压安全。

欧洲各国的汽车认证虽是由本国的独立认证机构进行,但依据的标准则是全欧盟统一的,标准来自于联合国欧洲经济委员会(United Nations Economic Commission for Europe,UNECE)汽车法规、欧盟指令或法规(European Commission,EC/European Union,EU)。在欧盟的汽车技术法规体系中对汽车产品的整车和零部件、系统同时建立了型式批准技术法规体系,而且两者之间既相互独立,又相互补充,共同构成完整的欧盟汽车产品型式批准技术法规体系。根据欧盟(EC)661/2009的要求,欧盟在保留部分自身技术法规的同时,大部分项目已逐步由联合国法规(UNECE)替代,其中,ECE R100、ECE R94、ECE R95、2006/66/EC等欧盟标准是世界范围内重要的电动汽车动力总成参考标准。

中国汽车标准体系采用强制性标准体系与推荐性体系相结合的方式。强制性标准是我国较为系统的技术法规表现形式。此外,我国汽车行业主管部门与标准化机构确定了以UNECE、EC/EU为基础建立我国强制性标准体系的基本技术路线,作为中国汽车产品车型认证的技术依据。

在国家标准层面,随着2015年多项标准的陆续发布,我国电动汽车产业围绕高压系统已经基本构建了完整的标准体系,形成了行业的准入门槛,有利于行业的规范发展和优胜劣汰。其中,在整车方面,GB 18384、GB 38032和GB/T 31498分别对电动汽车安全、电动客车安全以及电动汽车碰撞后的安全提出了要求。另外,在动力蓄电池方面,我国也颁布了多项国家标准,在GB/T 31484、GB 38031、GB/T 31485、GB/T 31486中分别规范了动力蓄电池的循环寿命、电池安全、电池性能的要求以及测试方法;在GB/T 31467.1、GB/T 31467.2、GB/T 31467.3中分别规范了动力电池系统高功率、高能量应用测试方法和安全性要求。

比亚迪一直积极参与建设我国汽车标准体系,在已发布标准中,其中由比亚迪主导制修订了GB/T 41578—2022《电动汽车充电系统信息安全技术要求及试验方法》、GB/T 31498—2021《电动汽车碰撞后安全要求》、GB/T 32694—2021《插电式混合动力电动乘用车 技术条件》、GB/T 18386.1—2021《电动汽车能量消耗量和续驶里程试验方法 第1部分:轻型汽车》、GB 18384—2020《电动汽车安全要求》、GB/T 38117—2019《电动汽车产品使用说明 应急救援》、GB/T 37340—2019《电动汽车能耗折算方法》、GB/T 19596—2017《电动汽车术语》、GB/T 34013—2017《电动汽车用动力蓄电池产品规格尺寸》9份国家标准,其中,GB 18384—2020《电动汽车安全要求》作为电动汽车领域首批强制性国家标准之一,对整个行业具有重大的引导意义。

1.6.2 电动汽车安全性能与要求

电动汽车安全性主要包括以下三个方面:零部件安全、性能安全、使用安全。其中,零部件安全包括动力电池系统的安全性、电驱动总成的安全性;性能安全包括电动汽车电磁兼容等;使用安全主要指电动汽车充电安全性。

动力电池系统是电动汽车的关键组成部分,电池的滥用会导致电池无法正常使用或者损坏,使得电池热效应加剧,从而造成电池的热失控,引起安全事故。电池的滥用包括过充电/过放电、过电流、电池温度过高等情况。电池在搬运和运输过程中如果出现挤压、碰撞和短路等故障问题,也会导致电池热失控,造成安全风险。

电动汽车电驱动总成中的驱动电机在大部分工况下处于高速旋转状态,其转速通常远超传统燃油汽车的发动机;而且电驱动总成特有的高频、高压、大功率容易使轴承发生电腐蚀失效。以上这些特点就要求在设计产品时重视其机械安全性能。电驱动总成的电机绕组或电机控制器在故障或长时间超负载运行时会引起热失效,造成电动汽车失去动力,对人员造成电击风险,影响出行安全。

因为电动汽车存在高压电,所以在一些危险工况下会出现安全隐患。例如,电动汽车在碰撞甚至翻车的情况下,可能会造成高压线束或者其他高压零部件出现短路或者损坏,电流有可能通过车身传递到人体,从而威胁人身安全;当电动汽车遇到涉水或暴雨时,由于水汽侵蚀造成绝缘失效或者短路情况,从而引起人身触电或电池的燃烧、爆炸等;如果电动汽车在充电时突然发生移动,可能会导致充电电缆断裂,造成人员触电。

电动汽车多采用高压大功率电器部件,以及高系统集成度和高电磁敏感度高的电子控制单元,这些电子控制单元不仅会影响车辆周围的无线电设备,还会通过传导或辐射的方式对电动汽车内部电气设备的正常工作造成影响,从而影响整车的安全性。

电动汽车的普及使用,离不开便捷的充电设施和服务。充电过程是车辆与充电系统协同配合并实现电能传递的过程。充电桩是充电系统的一个组成部分,应避免出现过欠电压、过电流、漏电和短路情况,保证人身安全。电动汽车充电设施相关技术大部分还处于实际应用的初级阶段,针对可能会危及人员安全的事故或风险,国际电工委员会发布的IEC 61851—2001进行了约束。

1.6.3 电动汽车安全测试与评价

电动汽车因高电压的特性,在极端情况下(如碰撞或翻车、涉水或暴雨等)存在一些安全隐患。

在GB 18384—2020中针对电动汽车安全做出了清晰的要求,同时对测试和检测方法也提出了标准化的详细流程,包括直接接触防护、间接接触防护、整车防水、功能安全防护四方面的测试规范。

除了上述国家出台的强制要求外,关于电动汽车的测试,我国前期已经有两个较为成熟的评价规程:

1)由中国汽车工程研究院股份有限公司(简称中汽研)和新能源汽车国家大数据联盟联合推出的中国新能源汽车评价规程(China Electric Vehicle Evaluation Procedure,CEVE),目前中汽研以该规程作为基础,制定了“领跑者”团体标准。“领跑者”依据电动汽车特征,系统评估车辆在使用过程中的使用安全(防水涉水、人员触电防护、电磁兼容和防护)、功能安全(失效防护和滥用防护)和碰撞安全(乘员安全和电气安全)。

2)由中国汽车技术研究中心有限公司(简称中汽中心)组织制定的中国电动汽车测评(EV-TEST)。如今,为了把消费者关注的智能化、健康环保等指标纳入,给消费者提供更全面的购车指引,中汽中心组织主导的中国汽车消费者满意度调研与测评(China Car Consumer Research and Testing Programme,CCRT)从用户评价和试验评价两个维度进行综合评价。与EV-TEST类似的中国新车评价规程(China-New Car Assessment Program,C-NCAP)也是测试规程,但其主要是对碰撞安全性能的测试。 g1rYUnV9CiTHeErYjR/i0pYovrP0PUB86hAAf7vl2Mpw81ripT/rM1UtHjyRshoT

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