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汽车试验：电动汽车碰撞后安全要求
2022-01-16 22:09:05·
电动汽车安全一直是社会公众关注的热门话题。电动汽车由于动力电池和高压电气系统的存在，除需关注物理挤压和惯性冲击导致的乘员伤害外，还应重点关注碰撞后电路
电动汽车安全一直是社会公众关注的热门话题。电动汽车由于动力电池和高压电气系统的存在，除需关注物理挤压和惯性冲击导致的乘员伤害外，还应重点关注碰撞后电路短路、人员触电、电解液泄漏甚至起火、爆炸等风险。
目前，为提升汽车碰撞安全技术水平，降低碰撞事故人员伤亡率，我国已制定发布了一系列的汽车安全标准，建立了适应中国实际的、包含乘用车、商用车等多种车辆型式，涵盖传统汽柴油车、电动汽车等不同能源类型车辆、覆盖正面碰撞、侧面碰撞、后面碰撞等多种碰撞工况，从整车级别到系统零部件级别的全方位的汽车碰撞安全标准体系。
新版GB/T 31498-2021《电动汽车碰撞后安全要求》将替代 GB/T 31498—2015《电动汽车碰撞后安全要求》标准，于2022年3月1日开始实施，并配合强制性国家标准 GB18384—2020《电动汽车安全要求》标准实施。
电动汽车碰撞后安全要求
1 范围
本文件规定了带有B级电压电路的纯电动汽车、混合动力电动汽车正面碰撞、侧面碰撞、后面碰撞后的特殊安全要求和试验方法。
本文件适用于M类及最大设计总质量不大于2500kg的N1：类汽车以及多用途货车中带有B级电压电路的纯电动汽车、混合动力汽车的正面碰撞。
本文件适用于M1、N1类汽车中带有B级电压电路的纯电动汽车、混合动力汽车的侧面碰撞和后面碰撞。
本文件不适用于燃料电池电动汽车。
2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T 4208 外壳防护等级(IP代码)
GB 11551 汽车正面碰撞的乘员保护
GB 18384—2020 电动汽车安全要求
GB/T 18385—2005 电动汽车 动力性能 试验方法
GB/T 19596 电动汽车术语
GB 20071 汽车侧面碰撞的乘员保护
GB 20072 乘用车后碰撞燃油系统安全要求
3 术语和定义
GB/T 19596 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1 工作电压working voltage
根据制造商说明， 在任何正常工作状态下， 电力系统可能发生的交流电压的有效值(rms) 或直流电压的最大值(不考虑暂态峰值)。
3.2 乘员舱passenger compartment
由顶盖、地板、侧围、车门、玻璃窗和前围、后围或后座椅靠背支撑板以及防止乘员接触带电部件的电气保护遮栏、外壳围成的容纳乘员的空间。
[来源：GB/T 19596-2017，3.1.2.2.5]
3.3 直接接触direct contact
人或动物与带电部分的接触。
[来源：GB/T 19596-2017，3.1.3.2.3]
3.4 间接接触indirect contact
人或动物与基本绝缘失效情况下变为带电的外露可导电部分的接触。
[来源：GB/T 19596-2017，3.1.3.2.4]
3.5 外露可导电部分exposed conductive part
可以通过关节试验试指(IPXXB) 触及的可导电部分。
注：本概念是针对特定的电路而言，一个电路中的带电部分也许是另一个电路中的外露导体，例如：乘用车的车身可能是辅助电路中的带电部分，但对于动力电路来说它是外露导体。
[来源：GB/T 19596-2017，3.1.2.3.4，有修改]
3.6 带电部分live part
正常使用时被通电的导体或导电部分。
[来源：GB/T 19596-2017，3.1.2.3.4]
3.7 电平台electrical chassis
一组电气相连的可导电部件，其电位作为基准电位。
[来源：GB/T 19596—2017，3.1.2.2.2]
3.8 起火fire
能持续发生火焰的现象。
注：瞬间的火花或电弧不属于起火。
3.9 爆炸explosion
由于能量释放产生瞬间压力波并能对周边物体进行结构性或物理性破坏的现象。
3.10 电力系统负载balance of electric power system
断开所有可充电储能系统(REESS) ， 剩下的B级电压电路。
[来源：GB/T 19596-2017，3.1.2.3.9，有修改]
4 技术要求
4.1 基本要求
按5.1、5.2完成车辆准备、碰撞试验后， 车辆包括REESS的动力用高压系统及与动力用高压系统
传导连接的高压部件应同时符合4.2~4.4要求。
4.2 防触电保护要求
4.2.1 总要求
每一条高压母线至少应满足4.2.2~4.2.5规定的四个条款中的一个。如果碰撞试验在车辆的REESS与电力系统负载人为断开的情况下进行， 则车辆的电力系统负载应满足4.2.4或4.2.5规定的两个条款中的一个；REESS和充电用高压母线应满足4.2.2~4.2.5规定的四个条款中的一个。
4.2.2 电压要求
按照附录A中A.1规定的测试方法，高压母线的电压Ub、U1和U2，应不大于30V交流或60V直流。
4.2.3 电能要求
高压母线上的总电能TE应小于0.2J。TE可通过以下两种方式之一得到：一种是按照公式(A.1)所规定的测试程序进行电能测量时，测得总电能TE。另一种是按照公式(A.2)通过高压母线的电压Ub，和制造商规定的X-电容器的电容(Cx)来计算总能量TE。
储存在Y-电容器里的能量(TEy1，TEy2) 也应少于0.2J。应通过高压母线和电平台的电压U1和U2， 以及制造商所规定的Y-电容器的电容(Cy1，Cy2) 根据公式(A.3) 和公式(A.4) 来计算该值。
4.2.4 物理防护
为了防止直接接触高压带电部分， 碰撞后车辆应有IPXXB级别的保护， 试验方法按A.3进行。另外，为了防止间接接触的触电伤害，用大于0.2A的电流进行测量，所有的外露可导电部分与电平台之间的电阻应低于0.1Ω。采用焊接连接时，则认为符合此要求。
4.2.5 绝缘电阻
4.2.5.1 总要求
车辆碰撞后，绝缘电阻应按照GB 18384—2020中6.2.1的规定进行测量，并应符合4.2.5.2和4.2.5.3规定的要求。
如果乘客舱内高压母线只有正极或负极没有受到IPXXB级别的保护， 则储存在Y-电容器里的能量(TEy1，TEy2) 应少于0.2J。
如果乘客舱内同时出现高压母线正负极没有受到IPXXB级别的保护， 则本条款不适用。
4.2.5.2 动力系统由单独的直流和交流母线组成
如果交流高压母线和直流高压母线是互相隔离的，高压母线与电平台之间的绝缘电阻对于直流母线来说，最小值应为100Ω/V；对于交流母线来说，最小值应为500Ω/V。
4.2.5.3 动力系统由连接的直流和交流母线组成
如果交流高压母线和直流高压母线是互相传导连接的，高压母线与电平台之间的绝缘电阻的最小值应为500Ω/V。如果在碰撞之后，所有交流高压母线满足4.2.4规定的物理防护要求，或按照A.1规定的测试方法交流电压等于或小于30V，则高压母线与电平台之间的绝缘电阻的最小值应为100Ω/V。
4.3 电解液泄漏要求
从碰撞结束起至30min时间内， 不应有电解液从REESS中溢出到乘员舱， 不应有超过5.0L的电解液从REESS中溢出， 如果无法区分电解液与其他液体， 则所有液体都应计入。
4.4 REESS要求
4.4.1 REESS移动要求
位于乘员舱里面的REESS应保持在安装位置， REESS部件应保持在其外壳内。位于乘员舱外面的任何REESS部分不应进入乘员舱。
4.4.2 REESS特殊安全要求
碰撞结束后30min内， REESS不应爆炸、起火。
5 试验程序
5.1 试验前的车辆准备
5.1.1 纯电动汽车和可外接充电式混合动力汽车按GB/T 18385—2005中5.1进行完全充电。
5.1.2 不可外接充电混合动力电动汽车按车辆正常运行状态准备试验。
5.1.3 纯电动汽车和可外接充电式混合动力汽车碰撞试验应在车辆充电结束24h内进行。
5.1.4 进行正面碰撞试验的车辆其他状态按GB 11551的相关规定准备。
5.1.5 进行侧面碰撞试验的车辆其他状态按GB 20071的相关规定准备，对于驾驶员座椅Ｒ点大于700mm的车辆可不放置假人，但应进行等效配重。
5.1.6 进行后面碰撞试验的车辆其他状态按GB 20072的相关规定准备。
5.2 碰撞试验
车辆正面碰撞试验形式和试验方法按照GB 11551的相关规定进行。
车辆侧面碰撞试验形式和试验方法按照GB 20071的相关规定进行。
车辆后面碰撞试验形式和试验方法按照GB 20072的相关规定进行。
5.3 碰撞后电安全要求检查与试验
按附录A要求进行相关电安全检查与试验。
附 录 A
(规范性)
电动汽车碰撞后电安全检查与试验方法
A.1 电压测量方法
在碰撞测试之后，确定高压母线的电压(Ub、U1、U2)(见图A.1)。
电压测量应在碰撞之后5s~60s之间进行，取最小电压值。
在车辆的REESS与电力系统负载人为断开的情况下， 电力系统负载不适用本条款。
A.2 电能测量方法
在碰撞之前，开关S1和一个已知的放电电阻Re与相关电容并联连接(见图A.2)。
在碰撞之后5s~60s之间，开关S1应闭合，同时测量并记录电压Ub和电流Ⅰe。电压Ub和电流Ⅰe。的乘积应与这段时间(从开关S1闭合的时间tc至电压Ub降低到高压阈值60V直流的时间th)进行积分，所得到的积分等于总能量TE，见式(A.1)：
当Ub是在碰撞后5s~60s之间的一个时间点测量，并且X-电容器参数(Cx)由制造商提供时，应按式(A.2)计算总能量(TE)：
当U1、U2 (见图A.1) 是在碰撞后5s~60s之间的一个时间点测量， 并且Y-电容器参数(Cy1，Cy2)由制造商提供时， 应按式(A.3) 和式(A.4) 分别计算总能量TEy1、TEy2：
在车辆的REESS与电力系统负载人为断开的情况下， 电力系统负载不适用于本条款。
A.3 物理防护试验方法
在进行车辆碰撞测试之后，不应使用工具打开、拆卸或拆除高压部件周围的任何部件，周围所有余下的部件应被视为人体保护的一部分。
用GB/T 4208定义的关节测试指(IPXXB) 插入物理防护的任何缺口或开口，所用的测试力为10×(1±10%)N。
如果关节测试指部分或全部可以进入物理防护内部，则关节测试指应i从直线位置开始，关节测试指的两个关节应逐步旋转，直至相对于关节测试指相邻截面的轴线最大角度为90°，并应安放在每个可能位置。
可用一面镜子来检查关节测试指是否接触高压母线，也可通过低压信号电路检查关节测试指是否接触高压带电部分，其中内部屏障被视为是外壳的一部分。
如果IPXXB测试指不能与高压带电部分接触， 则认为符合4.2.4规定的要求。
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