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耕耘近百年的汽車安全，在電氣化時代又回到了原點？

2019-12-18 22:24:05·  來源：雅斯頓  作者：Zinc  
　
汽車安全永遠是買車用車的核心要素。
 
我們花了上百年的時間終于熟知了傳統(tǒng)汽車的安全法寶，知道通過IIHS\NCAP等機構的評級，能獲得比較客觀的購車意見。但現(xiàn)在好似又回到了原點，目前還沒有哪一家測試機構建立了完善的電動汽車安全性考核體系。未來的路還很長。
 
基于這樣的大環(huán)境，了解純電動汽車和傳統(tǒng)汽車在安全方面有哪些共性，又有哪些本質(zhì)的不同，就顯得很重要了。
1、汽車安全性的幾個維度
我們都在說汽車安全性，但其實都不系統(tǒng)。汽車安全性是指汽車在行駛中避免事故、保障行人和乘員安全的性能，一般分為主動安全、被動安全，事故后安全和生態(tài)安全。
1.主動安全
汽車防止或減少道路交通事故的能力。包括視覺識別，驅(qū)動可操作性和剎車效率這幾大塊。現(xiàn)代理念中，還包括減輕駕駛員的疲勞，行人安全等。
2.被動安全
減少事故傷亡的能力。包括白車身結(jié)構設計、安全保護裝置等，和主動安全的區(qū)別在「碰撞預防性」上。
3.事故后安全
減輕事故后果的能力。包括快速消除事故后果的能力，同時避免新事故的發(fā)生。
4.生態(tài)安全
發(fā)動機排氣污染、汽車噪音和電磁波等，對人和環(huán)境的影響。
在四大維度中，主、被動安全是被提及最多的，因此本篇會將此作為討論重點。事故后安全性和生態(tài)安全性，我們下一期再著重介紹。
 
2、主動安全
我們說主動安全配置，主要包括ABS(防抱死制動系統(tǒng))、EBD(電子制動力分配系統(tǒng))、ESP(電子穩(wěn)定系統(tǒng))、TCS(牽引力控制系統(tǒng))、LDWS(車道偏離預警系統(tǒng))、全景環(huán)視系統(tǒng)、BSW(盲點警示系統(tǒng))、并線輔助系統(tǒng)、TPMS(胎壓偵測系統(tǒng))等。
絕大部分配置在純電動汽車和傳統(tǒng)汽車上沒有差異，且各自的目的都是一樣的。
TCS對汽車的穩(wěn)定性有很大的幫助，目的是用來防滑。
不過嚴格來說，也有部分配置在工作機理上存在差異。比如TCS(牽引力控制系統(tǒng))，它在傳統(tǒng)汽車上的控制模式包括ETCS和BTCS兩種，像ETCS還要干預發(fā)動機工作。
純電動汽車由于沒有內(nèi)燃機及其傳動系統(tǒng)，自然是不會采用ETCS了。現(xiàn)在多采用的方案要么是BTCS，要么是控制電機輸出轉(zhuǎn)矩。前者因為存在執(zhí)行機構系統(tǒng)復雜、成本高的缺點，正逐步淘汰。
所以主動安全這部分，純電動汽車和傳統(tǒng)汽車在主動安全配置的布局上差異不大，只是因為車型特點，一些功能的實現(xiàn)機理有所不同。這些機理不存在高低之分，只是適合與不適合之分。像TCS，如果不提，大家恐怕也不會覺得純電動汽車的TCS和傳統(tǒng)汽車有啥不同。
3
被動安全
被動安全主要包括白車身結(jié)構設計、安全保護裝置等。
比如說安全氣囊、安全帶、頭枕這些，都可以被列為被動安全配置。顯然二者在這些上沒有差異，區(qū)別還得在白車身結(jié)構設計上。
就一般乘用車來說，傳統(tǒng)汽車多采用前置前驅(qū)布局，會配有標準的前艙、地板結(jié)構等等。像下圖是某款傳統(tǒng)車型的白車身圖。
上圖對不同強度、不同類似的材料進行了劃分，越紅的區(qū)域強度越大。
這類車身結(jié)構的爆炸圖大家很少見到，因此我們再貼一張，方便大家了解白車身是怎樣拼接的。就設計來說，我們更希望撞擊能量能傳遞到地板上，在這里被吸收，所以能看到下圖的地板結(jié)構有一些梁結(jié)構、加強板等。
為了做標注，此爆炸圖沒有表達左/右側(cè)圍結(jié)構。
再就是一些大家耳熟能聞的知識了，就傳統(tǒng)汽車被動安全性而言，白車身講究前后潰縮吸能，重點保護乘員艙安全性。這一點從上圖的車身材料分布圖就能看出，車頭和車尾很難看到標紅的超高強度鋼。
所以有些時候，一些價格昂貴的車子前后區(qū)域被撞得很難看，我們還真不能說它的安全性不好。潰縮吸能，人身安全第一嘛。
而就結(jié)構設計來說，因為需要考慮排氣系統(tǒng)以及四驅(qū)系統(tǒng)，車身地板會設計有中通道，壞處不用多說，好處還有可以增加車身剛性（特別是扭轉(zhuǎn)剛度）。
相比于傳統(tǒng)汽車，純電動汽車的布局模式會更豐富一些，既有純平的地板結(jié)構、也有保留傳統(tǒng)車身結(jié)構，又或者像傳統(tǒng)跑車才有的前儲物艙出現(xiàn)在二十幾萬的純電動車上也不稀奇。比如威馬EX5就有一個行李箱大小的前儲物艙。
而為什么電動汽車的布局多樣，與電池和電機的布局有很大關系。
比如動力電池常見的就有板式和T型布局兩種方式，板式布局要求地板做得極為平整，而T型布局則通過偷傳統(tǒng)地板的空間來盡量保留原設計結(jié)構。如果再考慮到諸如燃料電池汽車這種車型，那還得再加上儲氣罐，結(jié)構自然更復雜了。
又或者純電動汽車的能量主要是通過柔性的電線而不是通過剛性聯(lián)軸器和轉(zhuǎn)動軸傳遞的、電機的使用數(shù)量和布局方式也會改變前后部結(jié)構方式，等等。
了解了這些，那純電動汽車的白車身被動安全設計和傳統(tǒng)汽車會有所不同嗎？
其實就整體思路來說，差別不大。都是希望在撞擊能量傳遞到乘員艙之前吸收一部分，然后通過梁結(jié)構，盡可能多地把能量傳遞到地板。
不過純電動汽車需要兼顧的問題要更多一些。
這是因為純電動汽車碰撞事故的后果有別于傳統(tǒng)燃油車。純電動汽車在碰撞時不僅僅會造成車體變形和乘員機械傷害，碰撞還可能引起高壓系統(tǒng)短路、擠壓等問題，從而發(fā)生漏電、燃燒等。
還記得此前ES8西安自燃事件吧？當時官方給到的解釋是該車在送修前底盤曾遭受過嚴重撞擊導致動力電池包外殼與冷卻板大面積變形，電池包內(nèi)部在被積壓的狀態(tài)下形成短路，最終引發(fā)火情。
所以純電動汽車除了人身安全外，還需要考慮保護電氣件。
拿Model 3 來說，車身主要由四種材料組成。下圖是它的側(cè)圍爆炸圖，可以看到在門欄梁處多了帶有鏤空結(jié)構的門欄內(nèi)板加強梁，這一道特殊設計能起到強化抵抗碰撞的能力，而傳統(tǒng)車身幾乎不會采用這種結(jié)構。
鋁材（灰）、低碳鋼（藍）、高強度鋼（黃）、超高強度鋼（紅）。
類似地，蔚來ES8采用了一體空腔門檻梁設計。
不過從蔚來自燃事件能看出，即便做了強化處理，純電動汽車的碰撞安全隱患也要高一些，所以如果是純電動汽車被撞了，萬不可掉以輕心。
最后針對白車身安全問題，再給大家介紹一個知識點。關于車身結(jié)構設計，我們經(jīng)常能聽到扭轉(zhuǎn)剛度，它是決定車身的抗扭能力的重要指標，對安全性、舒適性有明顯影響。
相比于傳統(tǒng)汽車，純電動汽車的扭轉(zhuǎn)剛度會更大（特別是一大塊電池包置于地板這種布局）。我們還是拿蔚來ES8來說，它的扭轉(zhuǎn)剛度高達44140N·m/ deg。
 
不過這組數(shù)據(jù)是來自白車身和電池包的結(jié)合。如果剔除電池包并采用常用的計算方法后，白車身的表現(xiàn)大概在21000N·m/ deg水平。像途觀L是19000N·m/ deg，對比之下，其數(shù)據(jù)表現(xiàn)也就不那么驚人。我們肯定電池包和白車身合力后的優(yōu)勢，但這項指標在純電動汽車上的優(yōu)勢明顯是被放大了。
 
雅斯頓小結(jié) 
 
在主動安全和被動安全上，純電動汽車和傳統(tǒng)汽車沒有特別本質(zhì)的不同，反而共性很多。如果誰說純電動汽車在傳統(tǒng)的碰撞安全層面不過關，其實是為黑而黑，成熟的、先進的純電動車身結(jié)構其實一點不比傳統(tǒng)車身結(jié)構差，這一點在特斯拉身上已經(jīng)被驗證多次了。
 
當然話說回來，在一些細節(jié)層面，純電動汽車確實是有所不同。一些改變我們沒發(fā)覺，一些改變則是被夸大了。
 
 
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