汽车汽车的主动安全装置,指一切能够使汽车主动采取措施,避免事故发生的安全装置。被动安全装置,指在交通事故发生后能尽量减轻人身损伤的安全装置。主动安全装置更多的是同行车电脑搭配使用的辅助提示软件系统,被动安全装置则多数都是物理性实体装置。两者除了介入时间以及形态不同之外,还有最大的一点区别:主动安全配置都比较贵。低配汽车可能没有主动安全配置,但一定都有被动安全配置。
汽车主动安全技术主要包括: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)、并道辅助系统、TPMS(胎压侦测系统)等。
常见的被动安全配置有:安全气囊、安全带、防撞钢梁、头颈保护装置等。区别于主动安全装置,被动安全装置不能防止或避免事故的发生,但是,它们可以在事故发生时,最大限度地减轻人身伤害。
安全配置的作用仅仅是降低车祸发生的概率或者说降低车祸后的损伤。行车安全主要还得看用户行车安全习惯和安全意识,任何一种安全配置都只起辅助作用。
对于电动汽车安全而言,其与内燃机汽车最大的不同在于电池的使用安全。
碰撞发生后,驾驶员最害怕发生的事情莫过于车辆着火自燃,对于电动汽车来说,还害怕在充电过程中发生自燃。
内燃机汽车上有很多方法来避免碰撞自燃。比如碰撞断油,在碰撞发生后马上切断燃油的供应,防止撞后燃油持续不断的供应到引擎舱而发生着火事故。同时使用塑料材质的燃油箱,进一步避免了因热积累而爆炸的风险。
电动汽车上使用的电池大多为锂离子电池,锂元素化学性质活泼,用作锂离子电池时,能量密度高,一旦失效,释放的热量也高;锂电池中还会使用可燃的电解质,一旦接触空气会产生更多热量。
大部分情况下,锂电池如果失效,还是很温和的,仅仅是失去充/放电的能力;但是极端情况下,锂电池会发生“Thermal Runaway”,即热失控。这种情况比较少见,但是一旦发生就会引起着火事故。当充满电的锂电池内部温度暴露在60℃下的环境超过一定时间时,电芯内部慢慢地就会有放热反应的发生,引起电芯内部温度升高;电芯温度的升高又会导致更多的放热反应发生,这是一个连锁反应,最终导致热失控。一旦发生热失控,后果就是电动汽车起火剧烈燃烧,驾驶员只能迅速逃生。
为了避免发生热失控,需要众多的测试来保证每一辆上市的电动汽车都是安全的,这一点跟内燃机汽车不一样。我国有专门的国标来要求测试合法合规,即《GB/T 31467.3—2015电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统 第3部分:安全性要求与测试方法》
在这个国标里,要求车用锂电池经过火烧、海水浸泡、跌落、挤压实验。
以奥迪Q2L e-tron为例,这款车的电池包经过167项安全实验,包括需要同一电池包连续通过的冲击、振动、浸水等序列实验,以及火烧、针刺等严苛实验,模拟了所有用车过程中的极端情况。
针刺实验:模拟车辆遭遇碰撞事故,电池包被刺穿、变形的情况,用金属导体插入电池体,确保车辆(电池包)在突然遭受物体穿透式外击时的没有起火、爆炸等危害人身安全的隐患。
机械冲击实验:验证强加速度对电池冲击的影响。奥迪Q2L e-tron用最严苛的速度和强度条件,实验加速度达到国际加速度要求的1.2倍,冲击次数为国标的2倍。
振动实验:测试电池包长期使用中的综合稳定性,用来模拟日常使用时电池包可能出现的受力及负载情况,采用随机振动、温度高/低转换的方式。奥迪Q2L e-tron的振动实验时间超过国标4倍,温度环境、充放电次数均高倍严苛于国际。
海水浸泡实验:奥迪Q2L e-tron的做法是将电池包浸入水下1 m,浸泡2 h,看是否浸入液体。另将模组浸入水下约25%进行实验,测试前后模组温度,是否有过热等现象产生,评估浸水前后电压差。
另外,奥迪Q2L e-tron还经过了电池包过充、短路试验、静态挤压试验、火烧试验等多项严苛测试。这些测试都是每一辆电动汽车上市之前都需要做的,这里就不赘述了。
主动安全与智能驾驶,汽车的主动安全侧重于预防事故的发生。如果说被动安全是基本功,主动安全则是锦上添花。就主动安全而言,内燃机汽车和电动汽车并没有本质区别。但是电动汽车往往更容易与智能系统联系在一起,也就是说,先进的主动安全系统在电动汽车上更加常见。
首先从结构上来说,由于电动汽车前舱没有了发动机,电池一般都集中于底盘上,重心较低,没有复杂的传动系和尾气后处理设备占用汽车后部空间。整车结构的简单化,为众多辅助驾驶传感器、摄像头、雷达的安装提供了灵活空间。没有发动机后,汽车的传感器数量减少一半,为ECU腾出了大量的内存用来支持主动安全系统的众多传感器和控制器的运行。
其次,汽车行业新“四化”发展浪潮下,汽车电动化与智能化作为同时期发展起来的产物,往往都是相辅相成,更容易联系在一起。
所以,电动汽车普遍比同级别的传统内燃机汽车“更智能,更安全”,如小鹏G3,配备了并线辅助、车道偏离预警、车道保持、主动刹车、疲劳提示等主动安全系统;而相近价位的内燃机汽车,比如凌度,全系只有最高配才有主动刹车系统,其他的主动安全配置一律没有。
就被动安全来说,内燃机汽车和电动汽车虽然内容不同,但是安全目标和法规都是一样的,可以说是两者都达到同样的安全水准。但是在主动安全系统上,电动汽车普遍支持更多的主动安全配置,开起来显然要比内燃机汽车省心。
1.安全气囊
安全气囊(见图1-28)是一种车辆乘员约束系统,它由气囊垫、柔性织物袋、充气模块和冲击传感器组成,设计为在碰撞过程中快速充气然后快速放气。安全气囊的作用是在碰撞事件中为乘员提供柔软的缓冲和约束,可以减少乘客和车内人员之间的伤害。
安全气囊在车辆乘员和转向盘、仪表板以及车身支柱、顶篷衬里和挡风玻璃之间提供能量吸收表面。在碰撞过程中,车辆的碰撞传感器向安全气囊ECU提供关键信息,包括碰撞类型、角度和碰撞严重程度。利用该信息,安全气囊ECU的碰撞算法确定碰撞事件是否满足展开条件,并触发各种点火电路以在车辆内展开一个或多个安全气囊模块。
现代车辆可能包含多种配置的安全气囊模块,包括正面气囊、侧气囊、侧躯干安全气囊、侧管状或帘式气囊、膝盖气囊、后帘式安全气囊、坐垫安全气囊、中央气囊、安全带气囊、行人气囊等。
侧气囊包括侧面躯干安全气囊和气帘安全气囊。侧面躯干安全气囊是一类通常位于座椅上的安全气囊或者门板,并且在座椅乘员和车门之间膨胀,旨在降低乘员骨盆和小腹受伤的风险。
膝部气囊的设计是为了减少乘员腿部受伤。膝盖安全气囊从2000年开始变得越来越普遍。
后帘式安全气囊的作用是在发生追尾碰撞时保护后排乘客的头部。坐垫安全气囊是为了防止骨盆在正面碰撞或下潜时低于腰带。
中央气囊旨在降低侧面碰撞中后排乘客二次受伤的严重程度。(www.daowen.com)
安全带安全气囊旨在通过增加安全带面积来更好地分配撞车时被扣住的人所受的力。这样做是为了减少对安全带佩戴者胸腔或胸部的可能伤害。
安装在车辆外部的安全气囊,称为行人安全气囊,旨在减少车辆与行人碰撞时的伤害。当检测到碰撞时,气囊将展开并覆盖坚硬区域,如A柱和发动机舱盖边缘,以免被行人撞到。
图1-28 安全气囊
特斯拉Model X共配备8个安全气囊,如图1-29所示。
图1-29 特斯拉Model X气囊
2.安全带
安全带在汽车发明以前就已经存在了。1885年,欧洲普遍使用马车,那时的安全带只是简单地防止乘客从马车上摔下来的装置。到了1910年,飞机上开始出现安全带。1922年,赛车场上的跑车开始使用安全带。1955年,美国福特轿车开始装用安全带。总体来说,这个阶段的安全带以两点式安全带为主。
1955年,飞机设计师尼尔斯到沃尔沃汽车公司工作以后发明了三点式安全带。1963年,沃尔沃汽车公司把尼尔斯的三点式汽车安全带注册,并在自产的汽车上装配。1968年,美国规定轿车面向前方的座位均要安装安全带,欧洲和日本等发达国家也相继制定了汽车乘员必须佩戴安全带的规定。我国于1992年11月15日颁布了通告,规定自1993年7月1日起,所有小客车(包括轿车、吉普车、面包车、微型车)驾驶人和前排座乘车人必须使用安全带。《道路交通安全法》第五十一条规定:机动车行驶时,驾驶人、乘坐人员应当按规定使用安全带。目前使用最广泛的是三点式安全带。
安全带是汽车发生碰撞时保护驾乘人员的基本防护装置。理想的安全带作用过程是:首先,及时收紧,在事故发生的第一时刻毫不犹豫地把人“按”在座椅上;然后,适度放松,待冲击力峰值过去,或人已能受到气囊的保护时,即适当放松安全带,避免因拉力过大而使人肋骨受伤。纯电动汽车和内燃机汽车的安全带发挥同样的作用,因此在设计发展上都大同小异。
预紧式安全带如图1-30所示,其特点是:当汽车发生碰撞事故的一瞬间,乘员尚未向前移动时它会首先拉紧织带,立即将乘员紧紧地绑在座椅上,然后锁止织带防止乘员身体前倾,有效保护乘员的安全。
三点式安全带如图1-31所示,其特点是:将斜挂带的扣接点置于座后,安全带与一个放在腹部上的扣环相连,也叫作组合式肩-腰安全带。
截至2015年,我国汽车安全带CCC认证企业共123家,其中CCAP认证企业96家(含境外41家+境内55家),2015年新增企业3家,其中两家为已获得认证企业新增设的装配工程。总体上,我国2011—2015年间汽车安全带制造企业数量在不断增长,从2011年的104家增长至2015年的123家,但从增长率来看,增长率逐年下降,行业企业间兼并重组加剧。截至2016年年底,我国汽车安全带CCC认证企业达到127家。
数据显示,截至2016年年底,中国汽车安全带行业资产规模达到2 478.51亿元,同比2015年增长4.69%。从增长率来看,受到汽车零部件整体格局影响,汽车安全带行业投资热度下降,加之国家资质认证的管理力度增强,行业资产规模相对平稳增长。
随着汽车安全带需求的逐渐旺盛,本土企业的规模也在不断扩大,但是与此同时,国外集团也加大了抢占中国汽车安全带市场的力度,投资逐渐朝着独资化发展。数据显示,2016年中国汽车安全带行业共计完成销售收入446.21亿元,同比2015年增长7.42%。
产品方面,装备在中高档车型上的预紧限力式安全带的核心技术被外资企业掌握,本土企业主要集中于生产和销售普通安全带。配套方面,外资企业除了已经实现对国内合资政策企业的配套之外,还加入本土整车企业(如长城汽车、吉利汽车)的配套体系;而本土安全带生产企业的配套仅限于国内有限的几家政策企业,且主要供给中低档车型。
图1-30 预紧式安全带
图1-31 三点式安全带
3.主动安全装置
防抱死制动系统(ABS)是汽车上最早出现的主动安全装备。ABS会检测车轮的运动状态,及时调节刹车不让车轮抱死,又不失去制动力,避免因车轮过度侧滑而发生危险。
车身稳定控制系统(ESP/ESC/DSC)是车身稳定性控制的综合系统,它包含ABS和驱动轮防滑系统(ASR)。ABS的功能不再赘述。车辆行驶在湿滑或者冰雪路段车轮发生打滑时,ASR传感器及时反馈信号给电子控制单元(ECU),然后ECU发出指令限制打滑轮胎的动力输出,同时命令发动机限制动力输出,不让动力白白浪费,而具有抓地力的轮胎依然会有动力供应,并不断调节输出保证车轮不打滑。
制动力分配系统(EBD/CBC)是对ABS的补充,紧急制动时,EBD/CBC在ABS产生作用以前,可以根据车身重量和路况,判断各个车轮是否有滑动的趋势,然后将刹车的制动力更适当、更合理地分配到各个车轮,这样就使得车辆在制动的时候,能时刻保持平稳,提高行车安全性。
刹车辅助系统(EBA/BAS/BA)是在紧急情况下,驾驶员需要紧急刹车但反应太晚来不及“地板刹车”时,此系统感应到制动踏板的制动压力“恐慌性”增加,会在几毫秒之内起动全部制动力,这个反应速度要比驾驶员脚踩刹车的速度快很多,能有效缩短刹车距离,防止追尾或其他安全事故发生。
ASR/TCS/TRC牵引力控制系统,又叫作驱动轮防滑系统,其作用是防止驱动轮打滑。车辆在起步或者加速的时候(尤其是大马力车)会发生驱动轮打滑现象,而此系统就是避免这种问题。在雨、雪、湿滑等特殊路面,ASR会避免汽车在加速时发生车轮打滑或侧移,使行驶更加稳定。
前几年,ABS才慢慢得到普及,一时间成为一个卖点。随着汽车技术飞速发展,短短几年时间,ABS已经不能满足人们对于驾驶安全的需求,ESP、ASR、EBA、EBD等车辆安全辅助系统已经成为市面上主流车型的标配。
近两年,智能驾驶系统又开始兴起,很多车辆已经达到了L2级及以上的自动驾驶级别,并线辅助系统、车道偏离预警系统、车道保持辅助系统、主动刹车/主动安全系统、疲劳驾驶提示系统也逐渐成为中高配车型的必备技术,可以帮助用户既轻松又安全地驾驭爱车。
免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。