这几天新能源汽车安全的事情大家都很关注,也仅从技术的角度简单讨论了一下。然后我突然想起来去年夏末的时候,我和吴佩老师有一个关于别克GL8 PHEV的一个交流活动(图1),中间就提到了几个新能源汽车被动安全结构的内容,我想和大家分享一下。
去年上汽通用上市了陆尊PHEV,正如我微博里面介绍的,它的代号是358-2。上个月别克官宣了GL8陆尚PHEV(图2),它的代号是358-L。所以陆尚PHEV的整车平台和动力平台都是继承陆尊的。我今天介绍的这些安全配置都是互通的。
我们首先要理解,上汽通用最早决定在GL8-358这个平台上做新能源车,其实压力是很大的。因为别克GL8是连续二十多年站稳MPV王者的标杆,安全、可靠、稳定就是它的核心标签。什么千里取公章,什么高速公路上总有一台超越你的GL8,什么神话都有。但是 速度不是信仰,安全才是。创造GL8神话的从来不是速度本身,而是可靠安全的底线保障。
我们常说,安全的道理是通用的,但通用的安全规范不是凭空而来的,其实通用汽车是世界上最早发现碰撞后插电式混动汽车电池起火风险的主机厂。
2011年通用汽车当时最具盛名的混动车型VOLT在参加NSTHA的侧面碰撞试验的侧倾杆碰撞试验(图3)后,NSTHA的试验人员发现电池包受损了,但是车辆没有任何问题。NSTHA的试验人员没有按照规定进行车辆放电操作,而是将碰撞后的车辆直接扔在报废点露天存放了三周,中间经历了下雨天,结果在三周左右的时候发生了起火。(图4)
经过一系列的事故原因勘察,尽管当时的试验条件本身很苛刻,车辆也满足了试验要求,而且试验部门在明知电池包受损的情况下,没有按照建议步骤进行碰后车辆的处理,车辆被暴露在户外露天环境中长达三周,等等存在一系列无法预知的情况。但是通用汽车依然重新设计和加强了Volt电池组系统。当时通用汽车的副总裁还向全球的雇员全员发送了事件完整的情况说明以及通用汽车的更新设计的承诺与目标。
在那次时间之后,通用汽车制定了严苛到变态的电池碰撞安全标准,它对于旗下的新能源汽车的电池碰撞安全要求如下:
在整车条件下选择电池包最薄弱的位置,然后进行柱撞撞击仿真。而且根据大数据选择焊接性能最差、钢板最薄、结构件尺寸最小的最差概率状态作为仿真边界。在这样的条件下,要求碰撞后的变形不允许侵入电池包中的电芯、高压系统,1毫米都不允许。这样的位置一般要找10个位置,然后选择最差的仿真结果,进行真实碰撞,同样要求不允许侵入。这是目前全球已知的最高标准。(图5)
行业主流的标准,是参考国标或美标的2个位置进行碰撞,而且你可以有意的仅加强这两个碰撞点。接受标准一般允许侵入5mm左右,或者干脆就以做一次试验只要当场不起火就算通过。
回到别克GL8 PHEV(图6),泛亚的工程师为此设计了一个叫做“10横6纵”的高强度车身结构来保护GL8上首次出现的插混电池。而且前后左右都预留了巨大的缓冲空间。
先看前端(图7),前端是一个宽达1486mm,不仅是GL8车系历史上最宽,也是同级所有MPV最宽的副车架。而且整个副车架的结构都加强了,尤其是中间的短横梁是GL8车系截面最大的横梁。副车架末尾的延展结构(白色发亮背景的那个)也加强了,这样让碰撞的时候的动能更好的通过整个车身结构来承担。
然后从前副车架到电池包,还有很长的一段空腔距离。这块距离完全都是用来做高速碰撞时候的溃缩空间的。
其实说到这里我特别想分享一下被动安全对于低压安全线路,尤其是碰撞们车门解锁这块的一些知识。车门解锁的电机来自于12V供电的低压线路,所以低压线路的安全布局就非常讲究。上汽通用的所有车型的低压线路的布局是要根据美标多类别碰撞试验的结果来布置的,其中硬性要求12V蓄电池和低压安全线路不允许放在任何碰撞试验的溃缩变形区。也就是说,整个低压安全线路都在最强的结构件的保护下,这是第一要务。低压安全线路还有其他的很多软硬件的特殊安全备用策略来支持解锁,就没法一一说明了。上汽通用所有的新能源汽车都在车内显著位置有机械开关。所有弹出式门把手的弹出力是考虑在低温下故意浇水极寒结冰后满足破冰要求设计的超破冰级弹出力设计,这个弹出力也可以在车身高强度应对碰撞变形之后的条件下,来满足开启要求。
更重要的是,GL8 PHEV的车外门把手还保留了车外机械打开功能。车外用户通过按压把手一角,可以拉开机械结构,实现机械把手拉动开门的动作。这是把隐藏门把手的风阻优化与美观和机械结构的附加安全冗余结合的优秀案例。(图8)
到了侧面和后面(图9),碰撞冗余空间更是夸张。前面介绍的侧面碰撞标准,让GL8 PHEV成为了侧面最强防护与最宽空间冗余的MPV。电池包和油箱之间,也断崖式的有新能源MPV中最宽的物理空间隔离。
这里可能有些人不明白,为什么这个很重要。因为有很多新能源MPV为了账面上的数据好看,要刷里程,就把油箱和电池包重叠布置。这种情况不违法,但是如果在高速碰撞中,坚硬的电池包稍微一移动就会刺穿油箱,然后稍有火花和电芯过热,就会引燃车辆。
我觉得上面这些就已经非常说明碰撞安全是设计出来的了,这时候再说电池包自己反而没什么意思了。因为同样归属奥特能体系的插混电池包因为体积更小更容易做结构。
目前GL8插混的电池包(图11),有吸能结构全金属外壳,护城河式结构胶,IP68级的超稳健密封结构,航天级气凝胶隔热,主动诱导包内的电芯热失控的情况下,保证整包无明火,不扩散,还有多个远超国标的各类测试试验。
再分享一个电池包的极端试验条件:电池包“热-电循环耐久试验”,通过长期的高低温冲击及叠加充放电的循环,验证充放电和高低温变换共同引起的电气、材料等失效情况,覆盖从-40℃~80℃的所有客户使用环境工况,总验证时长约5000小时。很多企业对插混的电池包的热管理与极限环境适应的配置高度减配,低温试验最多只做到-20℃,甚至还有只做到0℃的。
此外,我特别想说一下这个超稳健密封结构。在现在这个价格战的背景下,别说是什么碰撞吸能了,很多插混车子的电池包甚至是再用塑料做盖板来盖电池包。这种做法的后果就是电池包根本就没有什么密封保障可言,稍微受力变形,甚至时间长一点塑料在空气中老化脆化后,就没有密封能力了,然后如果你经历涉水条件,甚至只是溅水,就有可能深水并导致电弧和引发起火。这不是危言耸听,而是真实发生在我们过去几年的真实案例。
GL8 PHEV不仅使用了全金属密封结构,而且采用的结构胶密封胶全都是全球知名的品牌的特殊胶。而这几年很多价格战的品牌采用的最普通的硅胶密封。GL8 PHEV所使用的一些胶的昂贵,是按克来算价格的。我知道的个别胶的价格是硅胶的80倍以上。这么贵的价格的原因,是要满足15年自然氧化的条件下,即便考虑时间耐久,这个胶依然要满足足够的弹性和机械性能以满足始终保持密封状态的要求。(图12 不同成分胶的时间耐久参考效果)
其实关于GL8 PHEV的安全策略我还可以讲很多。对于安全策略,我信奉这样一句话:配置决定定位,硬件决定下限,软件决定上限。
而且现在是一个认知作战的时代,我们看到:
有些人只讲配置不讲硬件兜底和软件调教。
有些人只讲单个硬件,一叶障目,不讲系统整体水平。
有些人只讲软件,却掩饰了硬件安全保障的减配。
就安全策略来说,GL8 PHEV是从安全配置全面度,硬件安全体系全面度和主动安全软件策略的先进程度都打满的罕有的黄金三角。我相信GL8的高速坦克的传奇还会不断的延续下去。
主动安全这边我相信大名鼎鼎的nTau(恩涛)大模型算法我就不用再介绍了吧。恩涛算法在磷酸铁锂电池的车上几乎不需要校准的超高精度电量计算能力已经经历了一年多的市场真实考验(所有其他品牌甚至把每周要充满校准写入手册),奥特能体系恩涛算法支持的上汽通用插混和纯电车型,以月为单位只要有很宽松的充满条件就可以始终保持对磷酸铁锂电池2%以内的电量估算误差,行业平均水平是以周为单位校准而且要严格完全充满校准的前提下,还会出现超过5%的误差。GL8 PHEV的先进算法就避免了亏电时候由于估不准突然掉电导致高速失速的风险。GL8 PHEV的“真龙插混”的名号,就是来自于它满电亏电一条龙,不会给驾驶者突然的驾驶落差而得名的。
在这样的安全配置支持下,这个月上汽通用的第二款GL8车系PHEV车型-陆尚就要正式去除伪装,发布完整的车型信息。这款被称为30万级最强新能源插混MPV的GL8是越来越期待他上市了。更好的新能源MPV在路上别克GL8陆尚30万级新能源MPV定义者