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理念为先 比亚迪BNA架构让汽车安全与生俱来

2019年04月22日 08:24    来源: 经济日报-中国经济网    

  汽车的发明满足了人们出行的需求,但与之而来的安全问题也倍受关注。在有关消费者最关注的购车因素中,安全的排名居高不下,特别是随着新能源汽车消费的兴起,安全更成为绕不过的话题。但究竟什么是安全?

  提到安全很多人首先想到安全配置,除了常规的安全配置,现在有厂商已经研发出车顶气囊、发动机前盖翻起等更先进的安全配置。但对汽车而言,结构、材料以及吸能溃缩区等方面的安全更为根本。因此,安全是配置出来的,更是设计出来的,规划出来的。在这方面,比亚迪发布的全新造车理念BNA架构,以及由此而诞生的e平台技术,为汽车尤其是电动车的安全打造提供了新思路。

  整车安全 理念先行


  BNA架构是比亚迪划时代的造车新理念,为造车新时代提供了顶层设计,被称为“高阶智能汽车、高性价比汽车的孵化器”。通过模块化造车理念和标准化、集成化的零部件开发设计思路,BNA架构让汽车设计具有更大的自由度和可发挥空间,在降低产品研发制造成本的同时,让车型的性能、品质、安全大幅提升。

  这一点在BNA架构“领先全球的新能源平台”的e平台上得到淋漓尽致的体现。e平台可以用“33111”来表示,即驱动三合一、高压三合一,一块多合一的低压控制器、一块搭载了DiLink智能网联系统的可旋转大屏以及一块长续航、高稳定性、高安全性的动力电池。正是集成化和标准化的实现,才让车辆从设计开始便具有了传统车型并不具备的安全性。接下来我们就看看e平台电动汽车的安全是怎样从设计开始一步步实现的。

  电池安全 设计为本


  对电动汽车而言,电池安全至关重要。比亚迪电动汽车的电池安全首先来自于设计优势。

  不同于某些厂商为片面追求能量密度采用软包电池,比亚迪坚持选用硬壳方形电池设计,从根本上保障了电池的安全。众所周知,电池与电池的叠加不是简单叠加,而是涉及到通风和热管理问题。软包电池的密封方式是靠两层聚合物粘贴在一起,所以老化和安全的问题比较突出。而方形硬壳电池则是通过金属的熔化、焊接来进行密封,密封性和可靠性比软软包电池更高更强。尤其是方形硬壳电池的排气孔设计,大大提升了特殊状况下的安全系数。而其在能量密度上的损失,则可以通过组包技术的成熟得到有效弥补。比亚迪硬壳方形电池不仅具有安全优势,而且系统效率也达到了70%-80%,并且还将进一步提高。

  在模组设计上,比亚迪采用扁平单层设计,不仅为整车预留了更加充裕的车内空间,而且抗振性更高,温度也更加均一。在电池包层面,比亚迪电池的模组数量仅为四个,整个电池包模态非常高,达到50左右。可以保证车辆电池在30万-60万公里路况中,不会出现老化失效现象。同时电池系统抗碰撞安全性也得到了提升,在前碰、后碰、柱碰等情况下均表现出更好的安全性,侧面挤压塑性应变也仅为10%左右。

  体系安全 软硬兼施

  以独特的设计为基础,比亚迪为电池系统构建了七维四层安全矩阵,如同古代皇宫大内一样, 五步一岗,十步一哨,牢牢保护着电池的安全。如下图所示。

  此外,比亚迪还通过独特的电安全/热安全/机械安全设计,进一步保障了电池系统的安全。

  如在电安全层面,厂家对电池进行过充前防护和过充后防护共计六项防护措施,保护细致入微。在热安全上,设计师通过电池散热孔及时开启、电池间热阻隔、电池包防火以及系统热失控探测等设计,大大提升了对电池的保障,特别是使用大量航空耐高温防火材料后,如果单个电池电芯起火、冒烟,会被牢牢控制在某个单元,整个电池系统依然保持安全,大大增加了电动汽车整车的安全系数。最后,在机械安全层面,比亚迪车辆采用了双层高强度铝合金底板设计,铝板与电池之间通过大量吸能结构避免硬接触,配合高强度的电池硬壳,以及电池包抗振,进一步保障电池系统的安全。

  除了上述硬件措施,先进的电池管理系统BMS在安全上也功不可没。凭借近十五年的研发经验,以及多达50万套的配套量产经验,如今的比亚迪BMS系统不仅可以完成对电池安全保护,电池状态预估、均衡及热管理,功率和能量管理,还融入了云数据及机器学习能力,即通过专业分析、车型优化、工况优化、地区优化、驾驶习惯优化,不断提高预测电池状态的准确性,从而更加智能。如通过对车辆高度的感应,BMS可以侦测到电池包状态,进而对充电进行保护。如果汽车是在坡上充满电,则系统会自动避免充满,因为下坡的时候能量反馈可能会导致过充。

  从科学的硬件设计,到智能化的系统管理,比亚迪电池的高安全性为整车的安全性奠定了坚实基础,使其纵横电动车时代。

  高压安全 平台首功


  电池安全为汽车安全奠定了基础,而在整车安全层面,设计师面临的第一个问题是高压部件的安全。因为不同于燃油汽车,电动汽车的运行有赖于整车范围内电能的使用和运转,因此高压安全是电动汽车整车安全的重要组成部分。

  在这方面,比亚迪利用多年经验,在内部建立了一套非常完善的高压安全设计规范,例如提高了零部件耐压等级和绝缘性能,并通过传感器实时监测漏电情况,针对一些残余高压电,设计有主动泄放功能,此外,车上还具有完善的高压安全标识。

  值得大书特书的是,得益于BNA架构和e平台的模块化设计,设计师在高压零部件布局方面具有更多灵活性,从而实现更加合理布局并进行多种优化和验证。同时在结构方面,通过车门槛、地板纵梁和横梁等材料的工艺选型和连接方式优化,为高压部件提供了高安全防护和结构防护,其中也包括了极限涉水测试,由此保证了整车高压部件的安全,成就了电动汽车的第二道防护。

  标准集成 车身受益

  BNA架构和e平台为电动汽车带来的第三道防护来自车身本身,由此进一步诠释了“与生俱来的安全”。

  首先是超高强度的安全车身。BNA架构标准化车身架构平台的实现、标准化设计方法的采用,使得很多EV车型车身主要的传递框架和传递路径具有高度相似性,厂家可以针对同一种类型车身的传递框架做高频次安全验证,保障安全。其次,高集成化模块带来体积的极限压缩,如e平台电驱动三合一体积比之前减少了30%,高压三合一体积减少40%,两项总计为车辆节省空间37L,而低压控制器实现后比之前体积减少了49%。关键零部件的集成,也让设计的自由度大大提升,为碰撞安全预留了足够的吸能空间,形成了独特的碰撞安全体系。如比亚迪新一代车型普遍可以经受住极严苛的侧面柱碰,车辆安全性大大提升。

  此外,BNA架构车身及零部件共用率的提高节省下来的成本,使其加强材料选型质量大大提升。例如当前比亚迪基本上所有EV车型上,超过210兆帕高强钢使用占比超过了76%,超过1500兆帕热成型钢的使用比例超过30%,最终使得车身扭转刚度和弯曲刚度相比上一代都提高了30%以上。

  BNA架构的实现,让比亚迪从设计开始就打造了电池安全、高压部件安全以及车身安全的三道防护,让电动汽车的安全与生俱来。由此,我们也明白了这样一个道理,三流的安全来自配置,二流的安全来自设计,一流的安全则来自理念。造车如此,用车亦如此。


(责任编辑:龚磊)

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