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1、整车及系统测试评价（第一组）整车及系统测试评价（第一组）主持人主持人： 中国汽车技术研究中心汽车试验研究所新项目推进部部长秦中国汽车技术研究中心汽车试验研究所新项目推进部部长秦孔建孔建秦孔建：这里是 2016 国际电动汽车测试开发人员高级培训班。众所周知，电动汽车的系统测试评价，首先要关注的是整车安全。电动汽车的安全，比如动力电池的安全性和碰撞的安全性等，都受到了公众和各地政府的高度关注， 国家主管部门也正在逐步完善电动汽车整车安全的相关法律体系。 这正是电动汽车行业的技术人员非常关注的一个热点问题。下面有请中国汽车技术研究中心、汽车标准化研究所、教授级高级工程师刘佳彬先生，他的演讲题目是电动
2、汽车整车安全性评价 。刘佳彬：我国的新能源汽车，从十几年前的 863 计划开始，每年只有几十辆的销售额，发展到现在大规模的生产，每年拥有高达三十几万辆的销售额。在如今新能源汽车高速发展的背景下，很有必要讨论电动汽车的安全问题。十多年前，讨论电动汽车的安全问题只是一个小众的话题。而现在，电动汽气的保有量每年都迅速增长，在这样的情况下，电动汽车的安全问题显得尤为重要。关于电动汽车安全问题，一旦出现新闻就是负面问题。只有解决好安全问题，电动汽车才可以健康的发展。电动汽车的安全和传统汽车的安全是不一样的。电动汽车的安全，主要是电动汽车所加载的电池和高压系统部分的安全。今天的汇报分为三个部分，第一部分是
3、电动汽车安全问题，第二部分是电动汽车安全标准，第三部分是电动汽车整车安全性的评价。电动汽车的安全问题，主要是关于电池、电机、电控以及高压线缆部分的安全性，因为这四部分与传统的汽车不一样，是整车的核心零部件，拥有特殊性，容易发生安全问题。与电动汽车相比，传统汽车只有 12V 的电，因此在电方面是安全的。而电动汽车的动力系统包括了电池、电机、电控装置等，这些都与传统汽车不一样。在电动汽车里，红色部分是高压危险的，需要做绝缘系统将其防护起来，实现乘客与红色危险部分的隔离，这就是俗称的安全理念。但是在实行上述隔离之后，车辆并没有达到完整的结构隔离。车上的蓝色部分，一般都是金属壳体，金属具有良好的延展性
4、，在受到冲击的时候， 可以通过变形来保护乘客。 这些金属壳体存在一个问题，就是可以导电，是一个可导电的部件，因此存在一定的安全风险。为安全考虑，除了要将红色部分绝缘外，车里的其他部分（包括金属壳体）一定要和电阻连接起来，使其电压保持在一个较低的电位。这是电动汽车设计时的最重要安全理念，只有在这个理念下，设计出的车辆才有可能不出事故。 所有关于电安全的问题都是围绕这个地方展开的，红色的部分是正负极，其他的部分就是几个大的用电器和储能装置，蓝色的部分是金属壳体。我们要在电动汽车的安全上统一思想，由于电动汽车行业的从业者大部分是搞机械工程的， 对电的概念并不是很熟悉，因此更需重视安全理念。以上所讲的
5、都是电动汽车的结构安全， 下面重点说一下功能安全。电动汽车面临动力电池的安全问题， 高能量的动力电池存在起火爆炸的可能性。因此，为避免高电压的动力系统对乘客造成电击伤害，一定要避免乘客直接的或间接的接触到动力电池。安装在车辆上、特别是乘用车上的大质量动力电池， 在碰撞事故当中有可能会对人体产生的伤害，这种伤害是不同于传统汽车的。传统的汽车电池比较小，而电动汽车电池的质量都非常大， 因此电池的固定对乘客来说非常重要，另外电解液也有可能对乘客产生化学伤害。 电动汽车的动力系统与传统汽车有显著的区别，电控系统的变化会对使用者产生一些影响，这些变化也可能会带来安全性的影响，这一类称之为功能安全的影响。
6、这些安全问题，归纳起来在整车上应该分为两个部分。一部分是一般安全要求，一部分是碰撞后的安全要求。对于一般安全，当驾驶员紧急制动时，比如说 1G 的加速度，这是在正常使用状态下，电动汽车可能会出现的安全事故，这个称之为一般安全要求。而碰撞后安全要求，就是在一级气囊有可能要打开的情况下，气囊一旦打开，车辆启动的所有状态是不可逆的。 汽车设计者在设计这种不可逆状态的时候，要以保护乘客为主，而这可能要损害一些零部件。比如传统汽车上的发动机，在汽车发生碰撞时，发动机第一步就要下落，否则的话，吸能就可能打不开，而这将会对乘客产生很大的冲击。一旦碰撞梁被撞坏，其他蜂窝状的东西就会被破坏掉，这种不可逆的状态一
7、旦启动，前盖内所有的高压线路一定会毁坏。这一块必须要吸收能量，如果说不吸能，乘客可能会受到机械伤害。这种不可逆的状态也要有一定的策略去应对。在设计车的时候，一部分是要为了其正常使用状态下去做的，另一方面，一旦在比较大的加速度等级状态下发生不可逆状态，汽车的高压系统必须要断掉，高压线路被损坏，甚至绝缘电阻也有可能丧失功能。因为这样的话会最大限度保护人不受巨大机械伤害的冲击。 下面将会讲一般安全和碰撞安全的防护。除了整车的两部分安全，还有一部分是电池安全。这里简单介绍一下，因为电池和整车密切相关。德国的 G-das 组织，是德国交通数据统计的机构。图中外侧红色的部分指的是整车，包括前部和后部，凡是
8、红色的部分就是指极易发生碰撞的部分， 也就是乘客最危险的区域。其次黄色的部分是相对危险的区域，有可能发生变化或变形，中间部分是推荐电动汽车电池安装的部分， 这样才可以使得整车相对安全。电池的安全，无论是单体、模块、系统都是如此。这种大的电池，在车辆上、系统上的安装就应该以图中的方式进行。电动汽车的安全问题，就是三个部分。一是电池的安全，二是整车的安全，三是电动汽车发生意外时的安全要求。电动汽车的安全标准体系也应围绕这三个部分展开。今天主要讲后两部分，因为电池的部分在其他的会场有专题讨论。说到整车的安全标准， 我国电动汽车的整车标准相对来讲比较简单，就是 18384 的三个标准，有混合动力的标准
9、（马上废止） ，还有燃料电池的标准。我国整车的安全标准就是前三个标准。这个是按照ISO6469 的标准去制定的。另外还有一个是 31498 标准，这个在碰撞安全的时候会提到，这是电动汽车碰撞安全的要求标准。电动汽车的整车安全标准，国际上有几个体系，一个是体系是法规体系，我国并没有按照国际讨论区进行标准法规的设置。实际上这样的体系在国际上是法规，比如在美国、日本、欧洲都有电动汽车的法规。欧洲的法规把传统车和电动汽车放在了一起，比如 ECE949512 讲的都是正面碰撞、 侧面碰撞以及转向管柱对人体侵害的补充安全。另外一个就是 ECEi100，专门对电动汽车的整车和电池有要求。美、日、欧的体系都是
10、以法规的形式出现的。国际上也有 ISO 的标准， 、被我们国家作为法规引用了。关于下一步的法规，各个主要的汽车发达国家，包括中国在内，已经组成了另外一个组织，即联合国的 GTR 组织。众所周知，ECE 组织有 58 缔约国，凡是签约 58 协定的都是用 ECE 体系，比如欧洲和日本。而美国则有自己独立的体系。现在国际上要把这些组织融合在一起，因此成立了 98 组织，所以现在有一个 GTR 组织、美国、日本、欧洲、中国都签约了。现在正在进行法规的制定，目前已经进行了 4 年，在制定过程中已经几易其稿，这个法规估计在 2017 年底批准，一旦批准，中国的电动汽车安全法规可能要纳入到它的体系当中。
11、我国在国际上作为标准的研究部门，一直对电动汽车的标准法规进行研究。这个组织美国是主席国，日本是秘书处，欧盟和中国是副主席国，其他都是98 缔约国的参加国来参与电动汽车安全法规的编写。中国作为这个组织的一员， 我国把一些电动汽车安全的法规放入到了国际法规当中，比如说电动汽车的防水到 2017 年或者是以后这个法规推行时，将会对中国的标准产生影响。突破传统汽车以前很难做的一些成绩，在电动汽车国际法规的舞台上， 我国在国家的层面上对国际法规做了一些贡献，这就是电动汽车的标准。关于电动汽车的整车安全性评价，整车安全评价分两个部分。一个是一般安全要求，一个是碰撞安全要求。一般安全要求，就是驾驶员的正常使
12、用状态，在我们的法规标准当中分三个层次，第一个层次是车载充电储能装置，第二个是操作安全和故障防护，第三个是人员触电防护。而正碰、侧碰则是被动安全要求。保证电动汽车不伤害到乘客，是一般使用安全当中核心的理念。对于一般的安全要求，原理非常简单，标准也好、法规和设计理念起初看似比较复杂，实际上操作非常简单。第一，避免人员直接接触到两极，在汽车设计的时候，正负两极是不能显露出来的，连插座都应该看不到两极。直接接触是避免碰到两极，比如房间的电线布置非常简单，即便有些插孔可以隐隐约约的被看到铜片也没有问题， 因为人的手是进不去的， 是安全的，所以这样的插座不会对人产生伤害。 其实这就是典型的避免直接接触。
13、而汽车是运动的物体，尘土、振动等可能会造成整个体系变形，在这样的情况下，初期的时候可以避免直接接触，等到开了一段时间后情况就会相对复杂。第二个是间接接触。在汽车上，整个车身和底盘都是金属材料，这个是客观存在的，除非以后所用的材料出现大规模的革新，整个车上见不到金属材料，就不会再出现间接接触的问题。现在整个车身是金属的，行李舱、前舱盖都是金属的，一定要保证在一个点位上，避免间接接触。因此避免直接接触和避免间接接触，这是电动汽车安全的核心。现在有三种情况可能是人体产生电流。第一个是直接接触两极。第二个是没摸到两极，摸到了其中一极，但是另外一极是接触了地，但是这个地和第二级的绝缘电阻不够，就会出现问
14、题。除非绝缘电阻够，不然就会形成回路。第三个是两手分别接触到带电的不同壳体或者底盘。因此在这样的情况下，我们的防护要做到以下几点。第一是避免摸到两极，可以在车上加装一个特别好的防护壳体，把壳体直接防护上，这是直接性保护。第二种防护是间接防护。第三种是即便摸到一极也有绝缘电阻的保证。总结一下就是，第一是用间接接触保护的方式，第二是间接接触保护，第三种是绝缘电阻的保护。在这三种情况下，每个都不能完全保证安全。那么在这样的情况下，必须要做三种方式组合，才可以保证电动汽车防触电的安全。关于绝缘电阻，世界上任何两个金属之间都有绝缘电阻，只是阻值的大小不同。虽然没有一个现实的连接，但是这个绝缘电阻是存在的
15、。汽车上绝缘层和防护层的绝缘电阻非常大。对于阻值的测量，可以用电压笔的方式把绝缘电阻测量出来。 电源一侧的绝缘电阻可以用这样的方式去研究，这是 18384 法规当中最重要的要求。汽车的正负极对底盘都有绝缘电阻，在这样的情况下，以阻值小的电阻为准。这是一个重要的理念，在电动汽车的安全设计当中，要保证绝缘电阻的最大化。第二，测量的时候，一定要找绝缘电阻的最小值，这是电动汽车安全绝缘电阻的测量哲学。 设计的时候当然是绝缘电阻越大越好，绝缘电阻大并不能保证一定会安全，这中间还有其他的问题，但是阻值大了至少没有坏处，所以绝缘电阻一定要选择尽可能大些。但是测量时，一定要找到阻值最小的电阻。因此阻值最小的绝
16、缘电阻是车辆的代表，就是所谓的木桶效应，这是设计和测试上的理念。关于防护，触电防护是两种。第一种防护是基本防护，类似于建筑物的插座。首先需要有绝缘，电线的外皮就是绝缘，第二需要有遮挡和外壳，可以承担足够的触电防护。对汽车而言，要承受振动、冲击、进水、粉尘，还可能有盐雾。在有故障的情况下，更需要做防护。电池可能泄漏的概率是千分之一的，但是需要做的是单一故障下的防护。这一部分就是汽车的基础防护。万一驾驶员有过错了，绝缘电阻就应该起作用，要允许汽车在出了一个过错的时候还可以保证乘客安全。第二，要保证电力均衡。第三，我们的外电容设计的值要比较小，这样才在万一泄漏了的情况下才可以保证安全。也就是说乘客出错了，汽车要有纠错的功能。这是汽车和民用防护不一样的地方，汽车一定要有补救的措施。上面所讲都是一般使用时的安全，即便是一般使用时也要有一定的容错，就是当单一失效的时候可以成立。关于汽车的基本防护，比如遮挡、外壳、基本绝缘等都属于基本防护。比如蓝的变成红的，说明失效了。汽车上的金属非常多，万一有一根线露出来了，接触到外壳上，即便是周边有绝缘，这也是一种单点失效。或者，由于反复的扭曲、变化，这一
