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安全该如何“铸造”? 特斯拉车辆安全结构解析
新出行原创 · 文章

8 月 26 日,以汽车安全为主题的特斯拉“T-Talk”巡回小讲堂在深圳竹子林特斯拉中心举办。特斯拉通过解析国产 Model Y 白车身的设计结构与材料,向公众揭秘产品安全背后的设计和研发逻辑,并介绍了品牌在提升车辆安全方面做出的努力。

Model Y白车身

虽然特斯拉没有着重向群众宣传其汽车安全,但是特斯拉全系车型都是获得了美国国家公路交通安全管理局(NHTSA) 五星碰撞安全评级。

其中,作为特斯拉销量代表 Model 3 不仅获得 NHTSA 五星安全评级、ENCAP 全五星评级,还拥有 IIHS SAFETY PICK+顶级安全大奖以及国内中保研的优秀成绩。

听了那么多特斯拉的碰撞五星成绩,但一直都没有了解过特斯拉的“内在”。直到今天,第一次真正了解了特斯拉的被动安全设计,而细节也更清晰地呈现在我面前。

一、被动安全该如何“铸造”?

1、Model 3

首先,先从特斯拉“销量明星”Model 3 来说。

Model 3 车身为钢铝混合材质车身框架,布置为前钢后铝,电机布置在后部,后端采用轻量化铝制零件,可以平衡电机的重量,在保证有效溃缩吸能和乘员保护的前提下,更好的实现了近 50:50 的前后轴荷分配,以提供更优的操控性能。

Model 3 车身结构

其中可以看到图片中框架结构是以红色、橙色、蓝色、白色来区分,其中红色代表着是超高强度钢(≥1300MPA)、橙色代表高强度钢(550-1200 MPA)、蓝色代表软钢、白色代表铝;超高强度钢和高强度钢占比就达到了约 56%。

整个乘客舱采用安全的笼型结构,其结构具备多条碰撞传递路径,可对应所有侧面碰撞,另外在关键部位都采用超高强度钢和高强度钢铸造,通过激光焊、电阻焊、铆接、涂胶等多种先进连接工艺也进一步提升了车身的强度。

此外,Model 3 车头及乘客舱的数个 H 形防撞结构,可有效降低车辆碰撞事故中车辆变形的风险。

在车身结构的基础上, 特斯拉还对 A 柱和 B 柱等防撞部位进行了补强设计。A 柱左右内板及加强板均采用屈服强度大于 1000MPa 的热成型材料,钣金料厚均高于同类车型,补强后的 A 柱能有效减少偏置碰撞过程中车门框架的变形量。

而在 B 柱补强设计上, 特斯拉除了在 B 柱上部增加加强板,另外将边梁内两层加强板用一体成型设计,可对应至少4.5 倍以上的整备质量重力。

而这些细节造就了 Model 3 在 NHTSA、ENCAP 、IIHS 和中保研的碰撞测试中取得了好成绩。 

2、Model Y

那就让我们再来说一说 Model Y。

其实 Model 3 和 Model Y 整体车身结构是大同小异,只是在细节上做出了改变。

Model Y 车身结构图

同 Model 3 一样,车辆四门两盖也采用了铝材以控制重量,同样从设计上尽可能保持强度。但设计上与 Model 3 有点不同, Model 3 前机盖就采用了蜂窝状设计,而 Model Y 则采用了不规则形状设计。

Model Y白车身

前排底部采用了超高强钢左右贯通辊压横梁,进一步提升车身结构强度,有效避免侧面碰撞、挤压,并很大降低了电池损坏的风险。

Model Y 白车身前排底部位置

同样,A 柱左右内板及加强板均采用了热成型钢打造,补强后能减少碰撞过程中车门框的变形量。

Model Y 白车身A柱及边梁

其中 Model Y 与 Model 3 最大的区别在于特斯拉全新工艺——一体压铸工艺。

Model Y 是特斯拉首次尝试使用一体压铸结构件的车型,可以看做是特斯拉对更多车身零部件整合的一个开端,一个尝试。

选择后底板进行压铸,很大原因是这个部位碰撞受损的几率小,这个部位为传统汽车油箱的位置,这里如果有大的损伤,基本也离整车报废不远了。一体成型相比零部件焊装有着更强的整体刚性,在这个部位采用,底盘操控刚性能得到更好的兼顾。

Model Y 白车身,后底板为一体压铸零件(黄色部分)

由于所有零件一次压铸成型,这块区域实现了将 70 个零件精简为 1 个零件的进步,焊点大约由 700-800 个减少到 50 个,而制造时间由传统工艺的 1-2 小时缩减至 3-5 分钟 。

这也使比尺寸更小的 Model 3 同部位轻了 10-20 公斤。

更重要的是成本问题,采用压铸技术后的 Model Y,成本降低了 20%,对于“20%”这个数据,仅仅是平摊到每台车的制造成本,如果是将其展开到整个上游零部件供应链,所节省的成本可不仅仅“20%”这么简单。 

那肯定有人问,一体压铸会更安全吗?

以传统工艺来说,每个部位结构是由各种车身零件通过一个个焊点焊接而成,而在碰撞过程中,焊点其实不仅会承受冲击力,还有可能会遭遇撕扯。

但对于一体压铸来说,受力方向并不是问题,因为整块零件都由完整的金属压铸,而受力点从每个「点」到了整个大「面」。

Model Y 白车身,一体压铸部分

值得一提的是,根据特斯拉计划,Model Y 下一步可能会实现车头处部分零件的一体压铸。

二、安全成标配,“智能”为安全再添防线 

特斯拉方面表示,“设计以安全为先”。

所以特斯拉全系车型版本都标配「安全」,不仅仅是整车结构用料、安全配置,还是主动安全功能和硬件。

安全气囊、侧气帘分布位置

另外,特斯拉在主动安全方面也是拥有自己独到的安全性,这主要体现在 Autopilot 辅助驾驶。目前所有的特斯拉车型都标配 Autopilot 辅助驾驶功能,该功能可帮助用户将驾驶化繁为简,预警避免事故的发生。

Autopilot 自动辅助驾驶以计算机视觉为基础,车身遍布先进的传感器以及摄像头,构建出自动驾驶辅助系统、主动安全系统,能预知风险、提前预判,实施转向、加速和制动等决策,尽量避免事故的发生

Model Y 软件功能及硬件
硬件位置分布

例如,在避免侧面碰撞方面,特斯拉侧撞预警起到至关重要的作用。以 Model 3 为例,当 Model 3 并入的临近车道中探测到车辆时,Autopilot 便会触发侧撞预防功能(转向干预),并保障车辆自动转向行驶到一个更安全的位置。

随着辅助驾驶功能的不断进化与完善,特斯拉车辆可以通过 OTA 空中软件更新而持续升级。未来,特斯拉还将为用户提供更智能、更安全的出行体验,让日常驾驶更游刃有余。

此外,Model Y 还配备了高效微粒过滤器(HEPA)和生物武器防御模式。驾乘人员在车内时,HEPA 空气过滤系统能有效阻止空气中的花粉、细菌及其他污染源进入车内,确保驾乘者免受严重空气污染的危害。

而近日,在特斯拉的公布 2021 年第一季度车辆安全报告中,在有 Autopilot 自动辅助驾驶参与下的驾驶过程中,平均每 674 万公里的行驶里程会出现一起交通事故。而美国 NHTSA 数据显示,全美道路交通中平均每 78 万公里即发生一起交通安全事故。

总的来说,虽然此数据参考价值并不是很大,但是在 Autopilot 辅助驾驶参与下的驾驶过程中,很是可以避免一些不必要的事故的。

结语

消费者在关注一款车的时候,其实很少关注车身结构是用了多少超高强度钢,还是用了多少铝合金,但这次活动展示的白车身结构来看,Model 3/Y 在车身结构方面还是花了不少功夫的,尤其是一体压铸技术,在强化车身安全的前提下尽可能的兼顾了成本,同时在主动安全上也有着不俗的配置。国产后的 Model 3/Y 价格更加便宜,让更多消费者买得起特斯拉,也希望特斯拉持续以五星安全品质,继续践行。

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