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耕耘近百年的汽车安全,在电气化时代又回到了原点?
作者:品象养车   分类:汽车   发布时间:2019年12月19日 评论(0)   浏览(4167)   关键词: 汽车保养 汽车 品象养车 汽车市场 造车

汽车安全永远是买车用车的核心要素。

我们花了上百年的时间终于熟知了传统汽车的安全法宝,知道通过IIHS\NCAP等机构的评级,能获得比较客观的购车意见。但现在好似又回到了原点,目前还没有哪一家测试机构建立了完善的电动汽车安全性考核体系。未来的路还很长。

基于这样的大环境,了解纯电动汽车和传统汽车在安全方面有哪些共性,又有哪些本质的不同,就显得很重要了。

1

汽车安全性的几个维度

我们都在说汽车安全性,但其实都不系统。汽车安全性是指汽车在行驶中避免事故、保障行人和乘员安全的性能,一般分为主动安全、被动安全,事故后安全和生态安全。

1.主动安全

汽车防止或减少道路交通事故的能力。包括视觉识别,驱动可操作性和刹车效率这几大块。现代理念中,还包括减轻驾驶员的疲劳,行人安全等。

2.被动安全

减少事故伤亡的能力。包括白车身结构设计、安全保护装置等,和主动安全的区别在「碰撞预防性」上。

3.事故后安全

减轻事故后果的能力。包括快速消除事故后果的能力,同时避免新事故的发生。

4.生态安全

发动机排气污染、汽车噪音和电磁波等,对人和环境的影响。

在四大维度中,主、被动安全是被提及最多的,因此本篇会将此作为讨论重点。事故后安全性和生态安全性,我们下一期再着重介绍。

2

主动安全

我们说主动安全配置,主要包括ABS(防抱死制动系统)、EBD(电子制动力分配系统)、ESP(电子稳定系统)、TCS(牵引力控制系统)、LDWS(车道偏离预警系统)、全景环视系统、BSW(盲点警示系统)、并线辅助系统、TPMS(胎压侦测系统)等。

绝大部分配置在纯电动汽车和传统汽车上没有差异,且各自的目的都是一样的。

TCS对汽车的稳定性有很大的帮助,目的是用来防滑。

不过严格来说,也有部分配置在工作机理上存在差异。比如TCS(牵引力控制系统),它在传统汽车上的控制模式包括ETCS和BTCS两种,像ETCS还要干预发动机工作。

纯电动汽车由于没有内燃机及其传动系统,自然是不会采用ETCS了。现在多采用的方案要么是BTCS,要么是控制电机输出转矩。前者因为存在执行机构系统复杂、成本高的缺点,正逐步淘汰。

所以主动安全这部分,纯电动汽车和传统汽车在主动安全配置的布局上差异不大,只是因为车型特点,一些功能的实现机理有所不同。这些机理不存在高低之分,只是适合与不适合之分。像TCS,如果不提,大家恐怕也不会觉得纯电动汽车的TCS和传统汽车有啥不同。

3

被动安全

被动安全主要包括白车身结构设计、安全保护装置等。

比如说安全气囊、安全带、头枕这些,都可以被列为被动安全配置。显然二者在这些上没有差异,区别还得在白车身结构设计上。

就一般乘用车来说,传统汽车多采用前置前驱布局,会配有标准的前舱、地板结构等等。像下图是某款传统车型的白车身图。

上图对不同强度、不同类似的材料进行了划分,越红的区域强度越大。

这类车身结构的爆炸图大家很少见到,因此我们再贴一张,方便大家了解白车身是怎样拼接的。就设计来说,我们更希望撞击能量能传递到地板上,在这里被吸收,所以能看到下图的地板结构有一些梁结构、加强板等。

为了做标注,此爆炸图没有表达左/右侧围结构。

再就是一些大家耳熟能闻的知识了,就传统汽车被动安全性而言,白车身讲究前后溃缩吸能,重点保护乘员舱安全性。这一点从上图的车身材料分布图就能看出,车头和车尾很难看到标红的超高强度钢。

所以有些时候,一些价格昂贵的车子前后区域被撞得很难看,我们还真不能说它的安全性不好。溃缩吸能,人身安全第一嘛。

而就结构设计来说,因为需要考虑排气系统以及四驱系统,车身地板会设计有中通道,坏处不用多说,好处还有可以增加车身刚性(特别是扭转刚度)。

相比于传统汽车,纯电动汽车的布局模式会更丰富一些,既有纯平的地板结构、也有保留传统车身结构,又或者像传统跑车才有的前储物舱出现在二十几万的纯电动车上也不稀奇。比如威马EX5就有一个行李箱大小的前储物舱。

而为什么电动汽车的布局多样,与电池和电机的布局有很大关系。

比如动力电池常见的就有板式和T型布局两种方式,板式布局要求地板做得极为平整,而T型布局则通过偷传统地板的空间来尽量保留原设计结构。如果再考虑到诸如燃料电池汽车这种车型,那还得再加上储气罐,结构自然更复杂了。

又或者纯电动汽车的能量主要是通过柔性的电线而不是通过刚性联轴器和转动轴传递的、电机的使用数量和布局方式也会改变前后部结构方式,等等。

了解了这些,那纯电动汽车的白车身被动安全设计和传统汽车会有所不同吗?

其实就整体思路来说,差别不大。都是希望在撞击能量传递到乘员舱之前吸收一部分,然后通过梁结构,尽可能多地把能量传递到地板。

不过纯电动汽车需要兼顾的问题要更多一些。

这是因为纯电动汽车碰撞事故的后果有别于传统燃油车。纯电动汽车在碰撞时不仅仅会造成车体变形和乘员机械伤害,碰撞还可能引起高压系统短路、挤压等问题,从而发生漏电、燃烧等。

还记得此前ES8西安自燃事件吧?当时官方给到的解释是该车在送修前底盘曾遭受过严重撞击导致动力电池包外壳与冷却板大面积变形,电池包内部在被积压的状态下形成短路,最终引发火情。

所以纯电动汽车除了人身安全外,还需要考虑保护电气件。

拿Model 3 来说,车身主要由四种材料组成。下图是它的侧围爆炸图,可以看到在门栏梁处多了带有镂空结构的门栏内板加强梁,这一道特殊设计能起到强化抵抗碰撞的能力,而传统车身几乎不会采用这种结构。

铝材(灰)、低碳钢(蓝)、高强度钢(黄)、超高强度钢(红)。

类似地,蔚来ES8采用了一体空腔门槛梁设计。

不过从蔚来自燃事件能看出,即便做了强化处理,纯电动汽车的碰撞安全隐患也要高一些,所以如果是纯电动汽车被撞了,万不可掉以轻心。

最后针对白车身安全问题,再给大家介绍一个知识点。关于车身结构设计,我们经常能听到扭转刚度,它是决定车身的抗扭能力的重要指标,对安全性、舒适性有明显影响。

相比于传统汽车,纯电动汽车的扭转刚度会更大(特别是一大块电池包置于地板这种布局)。我们还是拿蔚来ES8来说,它的扭转刚度高达44140N·m/ deg。

不过这组数据是来自白车身和电池包的结合。如果剔除电池包并采用常用的计算方法后,白车身的表现大概在21000N·m/ deg水平。像途观L是19000N·m/ deg,对比之下,其数据表现也就不那么惊人。我们肯定电池包和白车身合力后的优势,但这项指标在纯电动汽车上的优势明显是被放大了。

在主动安全和被动安全上,纯电动汽车和传统汽车没有特别本质的不同,反而共性很多。如果谁说纯电动汽车在传统的碰撞安全层面不过关,其实是为黑而黑,成熟的、先进的纯电动车身结构其实一点不比传统车身结构差,这一点在特斯拉身上已经被验证多次了。

当然话说回来,在一些细节层面,纯电动汽车确实是有所不同。一些改变我们没发觉,一些改变则是被夸大了。


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