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谈需要改进的中国纯电动汽车设计
来源:本站整理  作者:佚名  2013-06-30 08:39:22

摘要:结合目前纯电动汽车安全性现状及市场情况,对比国内外纯电动汽车设计技术标准和要求,以日产叶子牌和三菱i-MiEV牌电动汽车设计规范为样板,提出国内相关纯电动汽车设计技术规范需全面修订。

1纯电动汽车安全的重要性
1.1纯电动汽车综合工况要求
    安全性是汽车商业化生产的首要前提条件,与传统内燃机汽车不同,纯电动汽车的安全性除车辆碰撞乘员安全性有严格的要求外,还特有高压防护和防电磁辐射两项要求。

    与混合动力汽车不同,纯电动汽车充电后在一定车速下的续驶里程,由车载锂离子动力蓄电池组的容量决定,最高车速则由驱动电机额定功率决定。对纯电动汽车的动力性、经济性的综合要求是:在60 km/h的平均车速下,其综合工况续驶里程必须达到150 km的要求,这就决定了纯电动汽车的车载动力锉离子蓄电池组必须是大容量的。根据欧姆定律
                   P=UIcosψ
    式中:P----纯电动汽车驱动电机消耗的电功率;U------驱动电机的端电压,I------驱动电机的额定电流,cosψ-----高压电力系统的功率因数。

    而驱动电机的热损耗Q=12R, R为驱动电机的电阻。为使Q降低,就必须使通过各用电器的电流I减小,因此在驱动功率一定的情况下,就必须提高电力系统的电压。日本的纯电动汽车通常在330 V以上,混合动力汽车通常为650 V,德国奔驰公司最近开发出的奔驰C级纯电动跑车的驱动电机额定电压却高达800 V(德国人的理由是:对于现代电工材料,800 V与650 V属于同一绝缘等级!)。可见,纯电动汽车的车载动力电池组必须同时具有高压和大容量(FSV车为32~35 kWh),从而大大增加了纯电动汽车的危险性。因此对于纯电动汽车,可靠性和安全性便成为第一位重要评价指标。

1.2  NHTSA试验现状
    正是由于纯电动汽车和插电式混合动力汽车的安全性越来越成为人们关注的焦点,所以美国国家高速公路交通安全管理局NHTSA (National HighwayTraffic Safety Administration)从2011年5月12日起,对目前在美国市场销售的13种电动汽车(包括纯电动汽车、插电式混合动力汽车和普通混合动力汽车),根据国际标准ISO TC22 SC21和欧盟标准IECTC69的要求,以及美国关于碰撞安全性的新车评估规程US NCAP的4-5星级要求和美国联邦机动车安全标准FMVSS,包括:①FMVSS 208(前撞);②FMVSS 214(可移动障壁侧撞和圆柱侧撞);③FMVSS 301(后撞);④FMVSS 305(电动车辆一电解液溅出及电机保护、电动汽车的电绝缘,该标准中有对蓄电池组泄露量限值要求和动力蓄电池组的储存寿命以及对高压电绝缘的要求)。NHTSA按上述各种标准和有关安全性的新车评估规程,各自进行9项碰撞安全性试验。

    2011年NHTSA先后对美国通用雪佛兰(Chevrolet)沃蓝达(Volt)牌增程式混合动力汽车和日产叶子(Leaf)牌纯电动汽车,按上述标准和规程进行了各9项碰撞安全性试验,并于2011年11月25日发表了对上述两种汽车的《安全性调查报告》。该《报告》称:对Volt进行了各种碰撞测试,试验后被试车在停车场存放3周后,出现起火,火灾烧毁了汽车,火灾源于车内,蓄电池组破损、冷却液渗漏(请注意,不是电解液!),电路短路。其实NHTSA本意是模拟真实环境中的碰撞,未料到会导致起火。为确认Volt车碰撞后起火是源自锂离子蓄电池组受损,NHTSA于Volt牌增程式电动汽车的《安全性调查报告》发布前一周,再次对Volt进行侧撞试验。在这次试验中共使用3辆Volt车,结果由于蓄电池组损伤造成两辆被试验车起火,碰撞失火概率高达66.7%.通用沃蓝达(Volt)牌增程式电动汽车的动力蓄电池组是由韩国LG Chem.公司提供的,于是引起通用与LG Chem.的麻烦,而通用也不得不从2012年1月起,停产5个月进行整顿,对已售出的Volt回收,以现有传统车供用户免费替用。值得注意的是,日产叶子(Leaf)车却顺利过关。据报道,. NHTSA 2012年已开始对剩下的11种电动汽车继续进行试验。

1.3中国纯电动汽车安全性要求状况
    中国现已实施的《纯电动乘用车技术条件》(以下简称为《条件》)和2012年3月发布的《电动汽车科技发展“十二五”专项规划》(以下简称为《规划》)却对纯电动汽车的特殊安全性,特别是对动力蓄电组高压防护丝毫未提及,只是支言片语地提到“安全性”。尤其令人不解的是,本来任何种类现代汽车总是由动力总成、底盘、车身和车载网络四大总成组成,可是《规划》却以“三横”替代,却偏偏不含对车辆安全性和空车品质至关重要的车身总成。“动力蓄电池组”虽然在《规划》中被列在“三横”中,但却并未对其总成提出要求,尤其是未对“不得使用含有易燃的有机电解液”作出规定,《条件》也未对各种检验和试验提出强制性要求,更没有对动力蓄电池组的总成形式和它在车身总成中的安装部位做出规定。

    深圳“5.26”交通肇事后,比亚迪不是认真检查本企业产品的设计缺陷,寻找改进措施,而是急急忙忙发表公告,声称e6符合国标,肇事属极端特例。换句话说,比亚迪e6是完全符合国标的,现在即使有问题也是国标有问题,与比亚迪无关;尤其令人不能容忍的是某些“专家”竟以美国通用Volt牌增程式混合动力汽车也发生过起火事件来说事,其逻辑是:连美国电动车都着火,比亚迪e6失火当在情理之中。

    2012年5月在美国举办的“电动汽车安全技术学术讨论会”上,日本日产大谈成功经验,日本网民更是在博客Tweet上写道:韩国-着火,中国-爆炸,日本-成功。

1.4纯电动汽车设计改进与目标
    从2010年12月开始在美国生产、销售的日产叶子(Leaf)牌纯电动汽车,是当今世界上已量产,整车和各主要总成的设计、制造均较成功的一款A级纯电动轿车。它不仅能满足国际标准ISO TC22SC21和欧盟IEC TC69的要求,而且能满足美国关于碰撞安全性的新车评估规程US NCAP的4-5星级要求和美国联邦机动车安全标准的各项法规要求。总之,从产品设计和制造角度来看,日产叶子(Leaf)车不愧是当今世界纯电动汽车的第一个样板车。

    根据纯电动汽车未来发展要求,从2008年起,世界主要国家(包括中国)的各大钢铁公司和汽车研发机构(共17个单位)共同立项,研发“下一代钢制环境适应汽车FSV (Future Steel Vehicle)(主要是各类电动汽车)”。该项目分为两个阶段,见表1。

    FSV项目的研发人员基于国际标准ISO TC22SC21和欧盟IEC TC69标准以及美国各种电动汽车法规,以车身轻量化,提高车身碰撞安全性和降低制造成本为目标,从2008年起,历时2年,至2010年一季度,已完成了项目第1阶段目标,取得重要成果。FSV项目第1阶段样车FSV I的基本规格见表2。

    笔者在剖析Leaf和FSV I两车以及现已量产的三菱i-MiEV牌纯电动汽车的基础上,与比亚迪e6车相应结构进行比较,找出差距,从而明确中国未来纯电动汽车开发普及,必须建立在具有牢固的安全性防护高压蓄电池组基础上。

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