电动汽车和传统汽车在安全方面有哪些共性?又有哪些本质的不同?
提问的方式挺好的,没有直接要答案,而是要了一个解题思路。下文自己的看法,供讨论参考。
既然想看性能上的差异。就得找出异同。然后:
①同在:还是几个轱辘带着人跑的车
②不同在:造车的方式,风险发生的方式,扑灭风险的方式不同了
③这些异同:随着技术的发展,会放大还是缩小,还是说甚至会反转
OK,先看同。
电动汽车和传统燃油车在安全设计上是共性的
无论电车油车,都是“在地面上四个轮子跑”的交通工具。都会面对同样的交通法规,需要满足相似的碰撞测试标准,也需要保证驾乘人员在不同路况下的安全。
结构防护与碰撞安全共性
无论是电动汽车还是传统燃油车,车辆结构安全的设计理念高度一致,都遵循“乘员舱生存空间+可溃缩吸能区”的原则。整车普遍采用高强度钢或铝合金打造乘员安全舱,确保在碰撞中不变形侵入,保护车内乘员。车头和车尾布置有吸能区,通过合理的纵梁和防撞梁设计,在碰撞时逐级塌缩、吸收能量。
各国法规对这一点要求严格:例如中国的GB 11551等标准、美洲的FMVSS 208、欧洲的ECE R94/R95都对正面和侧面碰撞的乘员伤害指标有明确限制,电动车和油车都必须达标。
同样,燃油车和电动车都需要保护各自的能量来源在撞击中不产生灾难性后果.燃油车要求油箱不能大漏油、起火(如美国FMVSS 301对碰撞后燃油泄漏的规定).电动车则要求动力电池在碰撞中不发生电解液大量泄漏或触电危险(如FMVSS 305对电动车碰撞后的电隔离要求)。
大概都是:
控制碰撞能量、尽可能保护乘员、避免二次灾害。
主动安全与被动安全技术共性
在主动被动安全配置上,电动车和燃油车同样“一视同仁”。ABS防抱死制动、ESC车身稳定控制等主动安全系统,防止紧急情况下失控。无论动力类型是什么,这些系统的工作原理和效果是相同的。安全带预张紧器、限力器、多级气囊等约束系统也是,遵循相同的安全标准。
功能安全与网络安全共性
汽车“新四化”(电动化、智能化、网联化、共享化),电子电气系统越来越复杂。无论电动车还是燃油车,大量ECU芯片参与控制底盘、动力、转向、制动等关键功能,都必须保证功能安全——即在出现故障时仍不致发生失控危害。例如冗余设计、防故障失效保护等,以免因单点故障导致失控。
网络安全,不是物理的。先略过。
看完同,我们来看“异”
动力系统和能量载体完全不同了,设计思路就完全不同了。
电动车与燃油车在安全上的本质差异主要围绕**“能量介质不同、因为技术架构不同”展开。概括几个对照组:
一个带着油箱怕漏油,一个拖着电池怕发热;
一个碰撞后拉闸断电,一个熄火断油;
一个重心低稳重但体重惊人,一个身轻灵活但易侧翻(相对而言);
一个太安静需配声,一个天生嘈杂要降噪;
一个起火难灭需泡水,一个起火易控但易燃。、
一个一个说
能量载体及其风险:燃油泄漏 vs. 电池热失控
燃油车碰撞中若油箱破裂会泄漏,会引发火灾甚至爆炸。有些法规要求油箱在碰撞后漏油量极低以免起火。传统车的油箱因此有防爆防漏设计(如防回火阀、防漏衬垫等)。
电动车则搭载锂离子电池,热失控是主要风险:电芯受撞击或内部故障可能短路起火,单个电芯起火还会蔓延全包。电池火灾不需要外部明火点燃,自身就可因内部化学反应剧烈放热而起火,并产生难以扑灭的高温火焰和有毒烟雾。相比燃油瞬间燃烧,锂电池热失控发现得晚,而且一旦着火往往燃烧时间长、复燃可能性高。
联合国ECE R100 Rev.3和中国GB 38031-2020都要求:一旦电池出现单体热失控,电池包在5分钟内不得起火或爆炸,为乘员预留逃生时间。中国2025年版新国标更是要求电池完全不起火、不爆炸。
能量载体不同决定了两者火灾风险表现不同:燃油是易燃液体外泄,锂电是内部热失控。防护的手段可能不一样,但目标一致。
事故断电机制:熄火 vs. 高压断电
燃油车在碰撞时一般会通过ECU触发断油断电:切断燃油泵电路使发动机熄火,并解锁车门。
电动车在碰撞中则利用高压继电器(接触器)瞬时断开动力电池与高压回路的连接,相当于“电闸跳闸”,以防止电弧或短路起火。一些车型还配有熔断引爆装置(Pyrofuse),在严重碰撞时用小型爆炸装置迅速物理断开高压线路。
原理不同但目的相同,都是:防止能源供给继续增大事故风险。
补充下高压电系统安全传统燃油车通常只有12V或48V低压电气系统,不会产生致命电击风险。电动车独有约数百伏的高压系统(现在都去到1000V的级别了),用于驱动电机和空调压缩机等。这要求车上所有高压部件和布线都有特殊的安全措施:高压线束采用橙色绝缘层清晰标识,并有耐磨护套;高压部件外壳需保证IP防护以防水防触电;车辆设有绝缘监测,一旦检测到绝缘下降可能漏电,会报警甚至断电。
电池布置与车辆结构
电动车的动力电池通常体积庞大且质量可占车辆整备质量的20-30%,布置位置深刻影响车辆设计。当前主流乘用电动车多采用平板状电池包安装在车底(即“滑板底盘”架构),这样做优点是重心降低、空间利用率高,并且电池包作为底盘结构件也能增强车身刚性。
但挑战在于:电池包面积大,碰撞时更容易受到多方向冲击,比如侧面碰撞可能直接撞击电池包边缘、底部障碍物(路肩石、金属碎片等)可能击穿电池底板。
车重和质心分布
电动车往往比同级燃油车更重。电池组的重量可达数百公斤,使整车整备质量增加20%以上。这带来两方面影响:
车重增加动能变大
在碰撞中对碰撞对象施加的冲击更强。简单说,电动车撞上小车,后者可能受更大破坏。
质心分布不同
电池低铺使电动车重心更低、更居中,这改善了车辆稳定性。翻滚试验中,电动车更不易侧翻,这对安全是正向的。另外,低重心也改善操控,有助于在紧急避让中保持稳定姿态,减少失控侧翻事故。
但是
质心的下降,不一定能够抵消车重带来的笨重感
想到的,大概这些。
今后的技术发展,会让趋势逆转吗
电车相对油车来说,相对的新。技术、新方案也在逐步探索,成熟。技术还在发展,未来,很有可能电车油车的安全性会逐渐对齐,而且上限会一起提高。
比如,从电池本身的技术进步。固态电池一旦成熟应用,电池起火概率将大幅降低。短期内也逐渐向LFP这种化学稳定性较好的电池集中。热管理也在不断进步。电池管理系统(BMS)算法愈发智能,可以更早期发现电芯异常并预警,在故障演化成事故前采取措施。
还有,整车结构和安全配置电动车在经历早期的底盘电池防护课题后,现已积累经验:诸如底部护板加强、车身加强件布置优化等会成为标准做法,让电池在各种碰撞下都像油箱一样安全受保护。
燃油与电池、断闸与断泵、重心与质心,工程师在试车场与实验室里不断优化。车,这个古老的行当这么多年。一直是随着技术的进步越来越安全的。
愿每一次出发,都能平安归来;愿每一次创新,都能让“守护”更贴近人心。
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