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耕耘近百年的汽車安全，在電氣化時(shí)代又回到了原點(diǎn)？

2019-12-18 22:24:05·  來(lái)源：雅斯頓  作者：Zinc  
　
汽車安全永遠(yuǎn)是買車用車的核心要素。
 
我們花了上百年的時(shí)間終于熟知了傳統(tǒng)汽車的安全法寶，知道通過(guò)IIHS\NCAP等機(jī)構(gòu)的評(píng)級(jí)，能獲得比較客觀的購(gòu)車意見。但現(xiàn)在好似又回到了原點(diǎn)，目前還沒有哪一家測(cè)試機(jī)構(gòu)建立了完善的電動(dòng)汽車安全性考核體系。未來(lái)的路還很長(zhǎng)。
 
基于這樣的大環(huán)境，了解純電動(dòng)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(gè)維度
我們都在說(shuō)汽車安全性，但其實(shí)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(dòng)安全、被動(dòng)安全，事故后安全和生態(tài)安全。
1.主動(dòng)安全
汽車防止或減少道路交通事故的能力。包括視覺識(shí)別，驅(qū)動(dòng)可操作性和剎車效率這幾大塊?，F(xiàn)代理念中，還包括減輕駕駛員的疲勞，行人安全等。
2.被動(dòng)安全
減少事故傷亡的能力。包括白車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、安全保護(hù)裝置等，和主動(dòng)安全的區(qū)別在「碰撞預(yù)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(shí)避免新事故的發(fā)生。
4.生態(tài)安全
發(fā)動(dòng)機(jī)排氣污染、汽車噪音和電磁波等，對(duì)人和環(huán)境的影響。
在四大維度中，主、被動(dòng)安全是被提及最多的，因此本篇會(huì)將此作為討論重點(diǎn)。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(dòng)安全
我們說(shuō)主動(dòng)安全配置，主要包括ABS(防抱死制動(dòng)系統(tǒng))、EBD(電子制動(dòng)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(yù)警系統(tǒng))、全景環(huán)視系統(tǒng)、BSW(盲點(diǎn)警示系統(tǒng))、并線輔助系統(tǒng)、TPMS(胎壓偵測(cè)系統(tǒng))等。
絕大部分配置在純電動(dòng)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(duì)汽車的穩(wěn)定性有很大的幫助，目的是用來(lái)防滑。
不過(guò)嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，也有部分配置在工作機(jī)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(yù)發(fā)動(dòng)機(jī)工作。
純電動(dòng)汽車由于沒有內(nèi)燃機(jī)及其傳動(dòng)系統(tǒng)，自然是不會(huì)采用ETCS了。現(xiàn)在多采用的方案要么是BTCS，要么是控制電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩。前者因?yàn)榇嬖趫?zhí)行機(jī)構(gòu)系統(tǒng)復(fù)雜、成本高的缺點(diǎn)，正逐步淘汰。
所以主動(dòng)安全這部分，純電動(dòng)汽車和傳統(tǒng)汽車在主動(dòng)安全配置的布局上差異不大，只是因?yàn)檐囆吞攸c(diǎn)，一些功能的實(shí)現(xiàn)機(jī)理有所不同。這些機(jī)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(huì)覺得純電動(dòng)汽車的TCS和傳統(tǒng)汽車有啥不同。
3
被動(dòng)安全
被動(dòng)安全主要包括白車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、安全保護(hù)裝置等。
比如說(shuō)安全氣囊、安全帶、頭枕這些，都可以被列為被動(dòng)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(gòu)設(shè)計(jì)上。
就一般乘用車來(lái)說(shuō)，傳統(tǒng)汽車多采用前置前驅(qū)布局，會(huì)配有標(biāo)準(zhǔn)的前艙、地板結(jié)構(gòu)等等。像下圖是某款傳統(tǒng)車型的白車身圖。
上圖對(duì)不同強(qiáng)度、不同類似的材料進(jìn)行了劃分，越紅的區(qū)域強(qiáng)度越大。
這類車身結(jié)構(gòu)的爆炸圖大家很少見到，因此我們?cè)儋N一張，方便大家了解白車身是怎樣拼接的。就設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，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(gòu)有一些梁結(jié)構(gòu)、加強(qiáng)板等。
為了做標(biāo)注，此爆炸圖沒有表達(dá)左/右側(cè)圍結(jié)構(gòu)。
再就是一些大家耳熟能聞的知識(shí)了，就傳統(tǒng)汽車被動(dòng)安全性而言，白車身講究前后潰縮吸能，重點(diǎn)保護(hù)乘員艙安全性。這一點(diǎn)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(biāo)紅的超高強(qiáng)度鋼。
所以有些時(shí)候，一些價(jià)格昂貴的車子前后區(qū)域被撞得很難看，我們還真不能說(shuō)它的安全性不好。潰縮吸能，人身安全第一嘛。
而就結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，因?yàn)樾枰紤]排氣系統(tǒng)以及四驅(qū)系統(tǒng)，車身地板會(huì)設(shè)計(jì)有中通道，壞處不用多說(shuō)，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(dòng)汽車的布局模式會(huì)更豐富一些，既有純平的地板結(jié)構(gòu)、也有保留傳統(tǒng)車身結(jié)構(gòu)，又或者像傳統(tǒng)跑車才有的前儲(chǔ)物艙出現(xiàn)在二十幾萬(wàn)的純電動(dòng)車上也不稀奇。比如威馬EX5就有一個(gè)行李箱大小的前儲(chǔ)物艙。
而為什么電動(dòng)汽車的布局多樣，與電池和電機(jī)的布局有很大關(guān)系。
比如動(dòng)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(guò)偷傳統(tǒng)地板的空間來(lái)盡量保留原設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。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(chǔ)氣罐，結(jié)構(gòu)自然更復(fù)雜了。
又或者純電動(dòng)汽車的能量主要是通過(guò)柔性的電線而不是通過(guò)剛性聯(lián)軸器和轉(zhuǎn)動(dòng)軸傳遞的、電機(jī)的使用數(shù)量和布局方式也會(huì)改變前后部結(jié)構(gòu)方式，等等。
了解了這些，那純電動(dòng)汽車的白車身被動(dòng)安全設(shè)計(jì)和傳統(tǒng)汽車會(huì)有所不同嗎？
其實(shí)就整體思路來(lái)說(shuō)，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(guò)梁結(jié)構(gòu)，盡可能多地把能量傳遞到地板。
不過(guò)純電動(dòng)汽車需要兼顧的問(wèn)題要更多一些。
這是因?yàn)榧冸妱?dòng)汽車碰撞事故的后果有別于傳統(tǒng)燃油車。純電動(dòng)汽車在碰撞時(shí)不僅僅會(huì)造成車體變形和乘員機(jī)械傷害，碰撞還可能引起高壓系統(tǒng)短路、擠壓等問(wèn)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(dāng)時(shí)官方給到的解釋是該車在送修前底盤曾遭受過(guò)嚴(yán)重撞擊導(dǎo)致動(dòng)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(dòng)汽車除了人身安全外，還需要考慮保護(hù)電氣件。
拿Model 3 來(lái)說(shuō)，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(gòu)的門欄內(nèi)板加強(qiáng)梁，這一道特殊設(shè)計(jì)能起到強(qiáng)化抵抗碰撞的能力，而傳統(tǒng)車身幾乎不會(huì)采用這種結(jié)構(gòu)。
鋁材（灰）、低碳鋼（藍(lán)）、高強(qiáng)度鋼（黃）、超高強(qiáng)度鋼（紅）。
類似地，蔚來(lái)ES8采用了一體空腔門檻梁設(shè)計(jì)。
不過(guò)從蔚來(lái)自燃事件能看出，即便做了強(qiáng)化處理，純電動(dòng)汽車的碰撞安全隱患也要高一些，所以如果是純電動(dòng)汽車被撞了，萬(wàn)不可掉以輕心。
最后針對(duì)白車身安全問(wèn)題，再給大家介紹一個(gè)知識(shí)點(diǎn)。關(guān)于車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，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(biāo)，對(duì)安全性、舒適性有明顯影響。
相比于傳統(tǒng)汽車，純電動(dòng)汽車的扭轉(zhuǎn)剛度會(huì)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(lái)ES8來(lái)說(shuō)，它的扭轉(zhuǎn)剛度高達(dá)44140N·m/ deg。
 
不過(guò)這組數(shù)據(jù)是來(lái)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(jì)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(duì)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(shì)，但這項(xiàng)指標(biāo)在純電動(dòng)汽車上的優(yōu)勢(shì)明顯是被放大了。
 
雅斯頓小結(jié) 
 
在主動(dòng)安全和被動(dòng)安全上，純電動(dòng)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(shuí)說(shuō)純電動(dòng)汽車在傳統(tǒng)的碰撞安全層面不過(guò)關(guān)，其實(shí)是為黑而黑，成熟的、先進(jìn)的純電動(dòng)車身結(jié)構(gòu)其實(shí)一點(diǎn)不比傳統(tǒng)車身結(jié)構(gòu)差，這一點(diǎn)在特斯拉身上已經(jīng)被驗(yàn)證多次了。
 
當(dāng)然話說(shuō)回來(lái)，在一些細(xì)節(jié)層面，純電動(dòng)汽車確實(shí)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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