摘要：为用户安全出行保驾护航。

10月25日，2023年度中国汽车工程学会科学技术奖颁奖典礼在北京举行。由广汽集团牵头，联合清华大学、广汽埃安共同完成的“新能源汽车碰撞安全设计关键技术及应用”项目荣获科技进步奖二等奖。


随着汽车“新四化”不断发展，新能源汽车的安全越来越受关注。本项目围绕新能源汽车的电安全，识别出五大痛点和难点。第一，当前相关法规与第三方评价规程未针对新能源汽车的特点设定专用的测评工况；第二，为了实现更长的续航里程，新能源汽车的电池包增大、轴距加长、前悬缩短，压缩了有效的碰撞吸能空间；第三，电池包平铺于车辆地板底部，打断了碰撞传力路径；第四，大量高压部件及线束的使用，增加了电安全风险；第五，作为高压部件核心的动力电池，失效预测难，一旦电芯热失控就容易产生链式反应，导致整车起火。

为了解决这些痛点，项目基于新能源汽车的使用场景和真实交通事故造成的影响，打造了比法规更严苛、更全面的新能源汽车720°碰撞安全开发矩阵，设定新能源汽车专属的开发工况，针对性地设计整车结构及动力电池，并建立了零部件级、系统级、整车级的试验设计及评价能力，显著改善整车耐撞性和电安全，解决电芯热失控后整车起火的行业难题。

首创720°碰撞安全开发矩阵

项目在行业内首次提出新能源汽车720°碰撞安全开发矩阵，实现横向、垂向全覆盖。其中，磕底工况成为中国汽车工程学会团体标准T/CSAE 244-2021《纯电动乘用车底部抗碰撞能力要求及试验方法》的核心内容，并被IVISTA中国智能汽车指数2023版、C-NCAP中国新车评价规程2024版、GB 38031《电动汽车用动力蓄电池安全要求》征求意见稿等借鉴引用，填补了碰撞安全开发场景的行业空白。


根据新能源汽车的特殊属性，项目对新能源汽车的碰撞试验设计了零部件级、系统级、整车级三个层面的测评工况。零部件级层面，建立冲击试验验证平台及评价体系，针对关键零部件如高压线束、电芯、模组等提前开展冲击试验，识别风险。系统级层面，广汽是首批通过电池包整包针刺试验国家标准的车企，并实现了电池包整包针刺后一直不起火。整车级层面，通过对整车电压电阻在线实时监测、运用热成像监测技术、搭建电池热失控在线监控平台等，实现电安全实时监测，形成了高压部件漏电和短路风险评价技术。

整车安全性能设计另辟蹊径

为解决新能源汽车安全设计复杂化问题，项目聚焦车身、底盘、电器三个领域，在设计阶段突破多路径全工况整车结构设计关键技术。

车身领域，基于能量管理的基本原理，首创三阶波等效模型及能量微分法，基于G-S曲线将整个碰撞过程分为前吸能空间、后吸能空间和前围板侵入，实现碰撞试验后能量数据在车体位置的可视化，为车体结构设计提供仿真理论依据，提高了车辆后部可利用空间及传力路径吸能效率，在新能源汽车的吸能空间比燃油车小25%的前提下，可达成和燃油车同等的安全性能。


底盘领域，项目提出了副车架安装点失效开发流程与方法，在国内首次实现Y向可控脱落设计，有效提升车辆碰撞安全性能。项目通过设计表征不同应力状态的材料试验，在业界首批构建自定义的失效本构模型，掌握底盘关键部件的断裂模拟技术，仿真精度达95%，实现了对轮胎、悬置、下摆臂脱落时刻等关键部件变形的精确控制，稳定达成碰撞结构性能要求。

电器领域，针对高压元件电安全设计，项目基于风险区控制的安全设计原则，从概念设计阶段规避电安全风险，有效避免车辆发生碰撞后电线短路问题。项目提出了高压紧急下电双冗余控制策略，在常规通讯基础上增加一条硬线信号，降低了碰撞后高压电击风险。

动力电池失效预测行业领先

电池安全是新能源汽车安全的核心，广汽研究院与清华大学开展课题合作，完成了动力电池不同维度的试验研究，通过掌握不同“载荷-速度-电池力”的变化，不同方向电池裂纹扩展机理，揭示出动力电池的变形失效机理与损伤容限，实现了对电池损耗更为准确的预判分析。

电池内部构造复杂，在对电池的失效进行预测时，如果按照常规的建模方式，一个电池会有数千万个单元，庞大的数据量不仅增加了计算的难度，更降低了计算的效率。为解决这一难题，项目开发了精细化、均质化的电池失效预测模型，在大幅提升计算效率的同时，计算精度实现90%以上，达到行业领先水平。

新能源汽车发生碰撞后，电池热失控不可控是车辆发生明火的主要原因之一，如何控制电池热失控，成为杜绝新能源汽车火灾事故的关键。广汽研究院聚焦“隔热、散热、预警”三个方面，建立了一套完整的电池热失控控制技术。

首先，自主开发弹匣隔热舱，通过运用相变吸热材料、防护材料等，掌握热失控蔓延抑制技术，在电池热失控发生时可阻断链式反应，成功解决电池热失控后发生明火问题。

其次，通过热失控紧急散热技术的研发与应用，实现电池热失控后维持至少90分钟冷却状态，散热效率提高30%，大幅提升零部件热失控耐受性。

最后，通过大数据和人工智能技术的应用，建立一套完整的故障识别方法和预警技术，识别率达96%，正确率达97%，提前降低电池热失控发生的可能，为消费者带来更安全的用车保障。

项目整体技术达到国际先进水平，相关技术成果不仅应用到了广汽埃安、广汽传祺多款新能源车型上，还实现了对外输出，在广汽丰田、广汽本田、合创汽车等合资企业实现推广应用，带来了显著的经济效益和社会效益。


习近平总书记到广汽考察时指出，关键核心技术要立足自主研发。总书记的话一直激励着广汽集团每一位科技工作者。作为广汽集团的研发体系枢纽，广汽研究院将坚持自主研发与自主创新，积极拥抱汽车“新四化”，在碰撞安全领域朝着“零顾虑、零死亡、零伤害”的安全愿景稳步迈进，为用户安全出行保驾护航。