不懼“難上加難”,比亞迪CTB技術成功挑戰(zhàn)雙面?zhèn)戎鲈囼?/h1>

近年來,隨著新能源汽車進入快速成長階段,高安全、長續(xù)航、大空間、操控出色、高智能化等已成為越來越多消費者的共同訴求,尤其是對于動力電池安全的關注始終居高不下,而作為評估車輛碰撞安全性能的重要手段——安全碰撞測試,也在近些年得到了社會各界的廣泛關注。
相較于傳統(tǒng)燃油車,新能源汽車在結構上與之大體相似,有許多碰撞測試標準可以沿用。但由于動力電池的存在,使得車輛在抵御側面外力撞擊時并沒有太多形變空間,加之(受角度影響)較正面碰撞點更集中、碰撞面積更小,一旦被側面侵入,會對車輛產生強大的“切割力”導致電池包受擠壓變形,勢必造成難以估量的損失,這就給底部安裝了電池包的新能源汽車(特別是純電動汽車)的結構設計提出了極高的挑戰(zhàn)。

電動汽車在側面柱碰中,碰撞力的傳遞路徑分電池包傳遞和車身傳遞。車身傳遞路徑主要包括門檻、座椅橫梁,B 柱等。整個過程中,碰撞力在車身與電池包傳遞的分配不同,電池包傳遞力的比例更大,因此,設計過程中電池包內部傳遞結構設計要合理,并且與車身結構相互匹配,才能起到很好地傳遞碰撞力的作用。除此之外,車身結構也需要具備吸能的能力。
眾所周知,目前國內大部分純電動汽車制造商采用的是傳統(tǒng)模組(Cell-Module-Pack,即電芯到模組再到整包)技術和CTP(Cell to Pack,即直接將電芯集成為電池包,省去中間的模組環(huán)節(jié))技術。這些技術基本上是基于燃油車安全架構的優(yōu)化,電池布置空間有限。為了保護電池安全,整車的重量、成本都會上升,自身能耗更大,操控性能自然會有所下降。
面對這一制約新能源汽車向更高質量發(fā)展的行業(yè)難題,國內外各大汽車廠商迎難而上,為此投入了大量資金和研發(fā)精力。在這當中,作為全球新能源汽車領導者的比亞迪也拿出了自己的解題之道:在充分發(fā)揮已得到市場充分認可的磷酸鐵鋰“刀片電池”的優(yōu)勢(高剛性的刀片電池成組后具有類蜂窩結構的高強度特性)的基礎上,將刀片電池融入到整車安全設計中,重構純電動車正碰、偏碰、側柱碰等安全傳力路徑,打造了純電專屬的高安全架構,使電動車輛在獲得結構安全的同時,還具有更大的電池布置空間。全新設計的密封結構經過21種工況、超5000小時、100萬公里涵蓋零部件到整車各層級的驗證,充分論證了密封的可靠性。

CTB技術以“電池車身一體化”為核心設計理念,并且在“蜂窩”中找到靈感,結合刀片電池獨有的長方體結構和超級強度,衍生出"類蜂窩鋁"結構,帶來電池成組技術里程碑式的革新,通過將刀片電池包與車身剛性連接,二為一形成完整體,將地板(電芯上蓋)-電芯-托盤三者與車身集成,形成高強度的“整車三明治”結構。
在CTB技術加持下,刀片電池包與車身集成后,寬包電池作為剛性體結構件加強了車身環(huán)形結構,同時優(yōu)化電池包邊框結構設計,電池上蓋、電芯和邊框參與整車傳力,進一步加固底盤結構,平衡整車重心,使整車強度大幅提高,安全性達到行業(yè)領先水平。
CTB技術能夠帶來什么樣的好處呢?簡單來說,就是成功實現(xiàn)了高安全、長續(xù)航、高扭轉剛度等性能的全面提升。在安全方面,正碰車內結構安全提升50%,側碰提升45%;在續(xù)航方面,CTB電池系統(tǒng)通過冷板的集成設計、配電的集成設計,電池體積利用率從60%提升到66%,支持更長續(xù)航里程的電量布置;在扭轉剛度方面,CTB技術使高剛性的刀片電池與車身結合更為緊密,助力整車扭轉剛度提升一倍。
首搭CTB技術的海豹車型綜合續(xù)航超700公里,百公里加速3.8秒,扭轉剛度40500Nm/°,麋鹿車速83.5km/h,風阻系數0.219Cd,每一項數據都刷新了比亞迪性能之最,正在樹立純電運動轎跑的新標桿。
當然了,安全不是靠“吹”出來的。就在近期,國內汽車安全類測試欄目TOP Safety為驗證CTB技術對電動車安全性是不是真的足夠靠譜,特地選擇了比亞迪海豹進行了一次新能源汽車雙面?zhèn)戎鲈囼?。該試驗通過模擬真實嚴苛的場景,來測試新能源汽車疊加兩次側柱碰后整車的被動安全性以及電池安全性。
《早懂車》了解到,本次試驗采用了雙面?zhèn)戎龅男问?,在單次側柱碰的基礎上極大地增加了試驗難度,模擬更極端的連環(huán)撞擊工況,對于新能源車型的考驗難上加難。

雙面?zhèn)戎鲈囼灒ǖ谝淮蝹戎觯?/p>
比亞迪海豹CTB在本次雙面?zhèn)戎鎏魬?zhàn)中,使用同一臺車,在一次標準側柱碰的基礎上,再次進行側面柱碰。第一次碰撞試驗,比亞迪海豹整車以32km/h的速度和75°的角度,撞擊254mm鋼性柱,隨后同一臺車進行疊加第二次碰撞試驗,以副駕駛后排撞擊點進行側柱碰試驗。

雙面?zhèn)戎鲈囼灒ǖ谝淮蝹戎觯?/p>
試驗結果顯示,比亞迪海豹整車結構最大變形量183mm,相比傳統(tǒng)燃油車平均300mm左右的變形量,搭載CTB技術的海豹最大變形量減小了120mm左右。表明CTB電池車身一體化技術很好地提升整車結構強度,確保從前到后各個撞擊位置的結構安全。

比亞迪海豹試驗數據結果
得益于比亞迪海豹所特有的車身結構,相比傳統(tǒng)車身結構,CTB電池車身一體化結構的車身縱梁縮小了前機艙與乘員艙之間的高度差,可以更有效地發(fā)揮材料本身的強度優(yōu)勢,并為力的傳遞提供更順暢的路徑。全平底板設計,讓海豹的白車身側向傳力結構更穩(wěn)定、更連貫。
乘員保護方面,在CTB優(yōu)秀的結構安全基礎和氣囊緩沖保護下,整車中三個乘員保護指標也全部達到滿分,最大化保護每一個用戶的生命安全。
電池安全部分,兩次碰撞后電池包僅在邊框產生輕微變形,帶電部分無損傷,電池包主體結構基本沒有變形,電池包沒有出現(xiàn)漏液、起火,整體結構穩(wěn)定,并且在碰撞瞬間,車輛的電池管理系統(tǒng)立即執(zhí)行高壓斷電保護策略,高壓系統(tǒng)電壓在碰撞后的820毫秒內,迅速下降至安全電壓區(qū)間內,有效保證駕乘人員生命安全。

比亞迪海豹雙面?zhèn)戎龊箅姵厣想姵晒?/p>
為了給CTB技術“再上上難度”,進一步測試電池包的安全性與穩(wěn)定性,TOP Safety還對比亞迪海豹進行了一項更難的試驗,將參與了兩次側柱碰的電池包重新裝入另一臺新車后,車輛可以正常啟動、安全行駛,證明碰撞后的電池包功能性一切正常。

劇烈碰撞的塵埃落定之后,當然要看看取得好成績的原因是什么:得益于CTB電池車身一體化技術的應用,通過整車三明治結構,發(fā)揮刀片電池既是能量體又是結構件的優(yōu)勢,突出的安全設計,使得電池的安全性能大大增強,CTB一體設計優(yōu)化了傳力路徑,有效保護了內部的結構,表現(xiàn)突出。
其實,比亞迪海豹長續(xù)航后驅版此前在C-NCAP中就獲得了五星成績,綜合得分率高達88.6%。本次比亞迪海豹CTB更是以優(yōu)異成績通過TOP Safety雙面?zhèn)戎鲈囼炛校p重驗證CTB技術的安全性,對新能源汽車整車安全和電池安全,交出了一份更有針對性的“答卷”。相信在新能源汽車市場滲透率突破30%、消費者對于新能源汽車安全的關注達到空前高度的當下,更多有實力的汽車廠商也會加入到這場“雙面?zhèn)戎鰷y試”的挑戰(zhàn)行列之中。