汽车作为现代社会不可或缺的交通工具，走进人们的生活已经有100多年的历史，为我们的出行以及货物运输都提供了极大的便利，对很多其他行业也都起到了积极的促进作用，但是越来越多的汽车保有量也造成了很多问题，比如加剧了能源危机问题，以及进而导致的环境污染问题。于是新能源汽车出现在了我们的面前，于是又有了新的问题：

作为一个车身工程师，最常被问到的问题是，所谓新能源仍然需要充电，为什么叫新能源？

这个问题其实很好理解，之所以叫新能源，是因为它能量转化率相对较高，排放可以有效减少，新能源并不是零排放。

相比传统燃油车来说，新能源汽车安全性能怎么样？

其实，如果让我选汽车中最看中的一项性能，我也会毫不犹豫的选择安全性能，毕竟生命太珍贵，作为一个白车身钣金工程师，整车安全，尤其是被动安全是一个白车身钣金工程师不可懈怠的工作职责，也是一个车身钣金产品工程师每天都要考虑和面对的问题，但这并不是一个非对即错的问题，每个厂家、每个车型都是不同的，不能一概而论。

一. 如何评价电动车的安全性

之前去天津参加过ES8安全体验日，所以这次就以ES8的实际碰撞试验为例，来分析一下电动车的安全问题，在我看来，需要从以下两个方面来衡量纯电车型的安全性能：

1.电池组的安全性

• 电池组完备的高压电策略

对于纯电动车而言，相比传统燃油车，多了一项特殊任务，电动汽车在充电及运行过程中，可能出现短路、漏电、爆炸、燃烧等各种意外，从而对乘员造成机械伤害、电伤害、以及燃烧等伤害，因此，结构强度、高压电的快速切断以及回路的绝缘等软硬件方面的电池组的安全策略就成了重要的前提。

• 电池系统的合理布局

那蔚来来讲，在设计初期就已经考虑到三电系统的合理布置问题，将电池组尽量避让出碰撞区，基于蔚来自己的纯电研发平台，将电池底置，相比油改电模式把电池放到油箱（后座下面）的位置，可避免追尾时危险，此外，电池底置使车身重心更低，也会使得整车操控性能更好，让驾驶者获得更多的驾驶乐趣。

2. 电动车的碰撞安全性

• 与燃油车截然不同的力传导路径

车身结构是十分复杂的，不同车型的力的传导路径也不尽相同，而电动车因为有电池组的存在，燃油车使用的车底传力路径就更加不适用于电动车，因此，全新碰撞路径也应运而生，以ES8为例：

在正碰发生时，嵌入式的铝合金前防撞梁是第一道防护，之后碰撞力将通过7003铝材挤出成形的吸能盒以及前纵梁向后传递，由Torque box防护枢纽进行分流，进而通过门槛梁、A柱继续向后传递而保障乘员舱及电池仓的不变形，从而有效的对乘员进行保护；

40%正碰时力的传导路径

在侧碰发生时，碰撞冲击力通过多条加强横梁，向外传递，前后防护枢纽也能够起到侧向支撑的作用，使得车辆在侧面柱碰时，在最大程度上保证乘员与电池在侧碰冲击下的安全，实现良好的整车防撞性能；

侧碰时时力的传导路径示意图

在追尾事故时，第三排成员的安全至关重要，蔚来的铝合金后防撞梁通过吸能盒与后纵梁连接，由位于后轮拱位置的高强度铸造防护枢纽相连，来自后部的碰撞冲击力经过两个后防护枢纽传递至门槛梁，以绕过乘员舱和电池舱，对成员和电池组都可以实现最大化的安全防护。

后碰时力的传导路径示意图

电动车的被动安全和轻量化

电动车作为新能源汽车的终极体现，目的就是为了节能减排，而电动车因为额外电池组的存在，会在很大程度上增加电动车的整备质量，而整备质量的增加又会对节能减排有着负面的影响，这与电动车的初衷相违背，因此如何在保证车辆安全的前提下合理的对电动车实现轻量化就成了没新能源企业的必经之路。

车身轻量化是指在汽车保持原有的安全性、耐撞性、抗震性及舒适性能不降低，且不增加研发成本的前提下，有目标的减少车身自身重量。在学术上有个词叫车身轻量化系数，轻量化系数考虑了车身扭转刚度、车身大小、质量水平，同时该系数引入了扭转刚度的概念，这样开发人员就通过轻量化系数初步的了解一款车的NVH性能和操控性。轻量化系数：

轻量化系数计算公式

式中，

L（L越小，轻量化做得越好）为白车身轻量化系数，单位KG/[N·M/(°) ·M2]；

M为白车身骨架重量，不含四门两盖，单位KG；

CT为白车身静态扭转刚度，带挡风玻璃，单位N·M/(°)；

A为白车身脚印面积（四轮间的正投影面积），单位M2。

白车身轴距和轮距示意图

从车身钣金产品工程师的视角出发，车身轻量化的途径多种多样，材料—结构—工艺，往往在整车设计的过程中是相互促进的，是集多学科多目标于一身的优化手段，就目前而言，全铝车身绝对是车身轻量化的最有效途径之一。

目前，铝合金在工业中的应用极为广泛，无论是在航空航天、汽车机械还是化学工业中铝合金的应用都很普遍。全铝车身，其实并不是字面上的“全铝”，并不是100%的车身用材都是铝合金，实际上就是指车身骨架主要承重的结构部分，当然很多覆盖件也都是应用的铝合金，但通常不会被计算在全铝车身范围内。铝合金之所以是众多厂家都青睐的轻量化用材，主要跟铝合金本身的特性有关：

• 低密度：铝的密度约2.68g/cm³，大概只有钢材的1/3，在相同体积情况下，相比钢材而言，重量可减少30%-40%；
• 强度高：经过合金化的铝，力学性能将会得到大幅度的提升；抗撞吸能性更好，可比刚多吸收50%的冲击能量，有利于提升车身碰撞安全性；
• 耐腐蚀：铝合金在空气中很容易发生氧化反应，表面生成一层三氧化二铝，这层氧化膜的抗腐蚀性能相当高；
• 可回收性：因为铝合金良好的挤压性能和低熔点，因此铝合金很容易进行二次加工，具有良好的可回收性。

当然，有利端自然就有弊端，这些弊端也是导致全铝车身在汽车行业受限的主要原因，毕竟全铝车身需要投入大量的研发成本，更多的弊端都是由于工艺限制，因此，虽然全铝车身是众所周知的有效轻量化手段，但却并不是想用就能用，还需要有一定的魄力和足够的技术支撑的：

• 成本高：铝合金最大的劣势就是成本问题，不过重量轻会综合掉一部分成本问题；
• 冲压性：铝合金的成型能力和延伸率都相对较差，冲压过程中更容易产生碎屑，回弹大、易裂这些缺点都需要主机厂进行工艺管控；
• 可焊性不如钢板：铝合金的另一个缺点就是可焊性差，因为熔点高，需要较大的电流去焊接，因为和钢板熔点不同，因此钢铝连接就成了一个技术难点，通常只能通过SPR、FDS等螺接或者铆接，也是导致全铝车身成本增加的一个因素。

WS8车身用铝达96.4%

关于全铝车身，很多主机厂想用却又不敢碰，因为这绝对是一个巨大的挑战，无论是技术底蕴、研发周期、开发成本还是技术人才，需要克服一个又一个难题，铝材在设计过程中遇到的问题主要有三大类：

1.连接工艺

作为白车身钣金工程师，我想到的第一个也是最大的挑战，就是全铝车身的连接问题，铝合金之间因为熔点高的问题，会导致成本增加还不是大问题，更重要的是钢铝之间的连接问题，因为不同的熔点，钢铝之间是无法通过点焊来连接的，那么新的连接方式就是工程师们面临的一个大问题，我们来看看这些天女散花一般的连接方式：

常用铝材连接工艺示意图

2.不同铝材的合理选择

铝合金因为铝的含量以及合金成分的不同被分成7个系列，每个系列的材料特性也各自不同，汽车结构中最常用的是2系铝、5系铝、6系铝和7系铝，其中7系铝主要以锌为主硬度很强，7系铝中有部分还可进行热处理强化，使其拥有更大的强度，主要应用于航空航天。在需要高强度的地方大量使用6系铝，在纵梁等核心安全零件上更是首次引入航空级7系铝，在保证车身强度的同时实现有效减重。

铝材车身零部件示意图

3.科学的结构设计

此外，在车身结构方面的设计也必须要科学合理，既需要满足强度需求，又可以实现轻量化目标。我们来看看ES8采用的一些的全新结构，比如一体式门槛梁和后防护枢纽采用的单体铸件设计，再加上未来独有的Torque Box防护枢纽结构，尽可能在最大程度上保护驾乘者的全。

铝制纵梁加强板示意图

车身轻量化的好处自然是不言而喻的，不仅可以减少车身开发成本，还能有效降低油耗、减少排放量，同时对整车的操稳性能和安全等性能有着显著的提高，其实，从工程师角度来看，全铝车身的开发相较钢材来讲难度要大一些，举个简单的例子，因为车身同个零件的不同区域也通常有不同性能需求，对此热成型钢板材料可以通TWB/TRB/PB/Soft Zone等一些工艺方式简单的就能实现，而铝材在这方面从选材到连接到工艺则都会面临很大的挑战。而蔚来作为国内第一家完全正向研发全铝车身平台的车企，保证轻量化、高性能的同时，也兼顾了整车的抗扭刚度。

车身轻量化的收益

跳出碰撞试验谈安全性能

从项目经验上来讲，主被动安全之间往往需要一些相互妥协，当然这需要工程师的专业素养为支撑。在主被动安全之间做出了良好的平衡，这也是它的产品安全性和可靠性得以保障的重要原因，同时还兼顾到了整车的舒适性。虽然身为车身钣金产品工程师，专业相关，会更喜欢从专业角度进行分享，上面也基本上是从不同的碰撞角度聊了一下安全性能，但其实我更想跳出碰撞跳出理论来谈一谈安全性能。

1. 碰撞安全以及碰撞测试成绩不能完全等同于车辆安全，究其原因有两点：

• 测试成绩无法１００％还原到真实场景中。

无论是正碰、侧碰、小偏置碰还是追尾测试，都无法100%的还原在实际道路上发生碰撞时的场景，因为碰撞测试因为是法规项，所以很多条件是流程化的，有自己的一套体系流程，而在生活中因为成员、车速、车辆载荷、道路情况等各种各样因素的影响，发生碰撞将会发生的实际情况，远不是碰撞测试所能完全体现以及预测出来的。

• 现实中仍然会遇到很多碰撞测试中没有涉及或者无法模拟的情况

跟第一点有些类似，但又不完全相同，碰撞测试通常是最典型的碰撞情况，在现实中发生的很多碰撞情况是碰撞测试所无法模拟的，比如因为爆胎或者冬天路滑导致汽车直接撞到路边障碍物，或者车内乘员发生争执抢夺方向盘导致发生碰撞，又或者像之前常州发生的事故因为司机突发疾病，这些情况都是C-NCAP测试中没有或者无法模拟的情况，所以我认为，抛去碰撞测试不谈，更重要的或者更直观的是实现中发生碰撞时车辆的表现。

2.人体结构的复杂性

虽然汽车碰撞安全性的所有研究内容都是围绕对人的保护而展开的，乘员的伤害指标也是各国法规的核心。但是，因为人体的复杂性，目前对此项的研究一直收效不大，对于到底应该取一个什么基准才能准确表示人体的耐冲击阂值的问题，仍然是一个世界性的难题。目前，大多数国家将头部损伤指标（Head Injury Criterion）HIC=1000作为头部冲击伤害的临界值，据试验测定，档HIC达到1000时，发生恶性头骨骨折的概率超过30%。

头部损伤严重程度计算公式

其中：a为测量出的合成加速度

t₁和t₂

乘员的伤害指标是评价整车碰撞特性的重要因素，但是，它却不是唯一的因素。因为尽管较高的伤害指标测量值意味着乘员在真实的碰撞中可能承受严重的伤害，但是较低的伤害指标测量值也并不代表着乘员在真实的碰撞中不会受到严重的伤害。

3.主被动安全是基础，谨慎驾驶才是重中之重

不管如何优秀的碰撞成绩，还原到现实情况中，都无法对成员实现100%的保护，一味追求被动安全其实也是不合理的，起码从我这个白车身工程师的角度来看，未来的安全趋势将会是主动安全，也是一辆车避免事故能力的体现。一味的追求被动安全，也会造成高强度钢的大量使用，但是这样也就相当于放弃了轻量化，而轻量化的放弃会导致更多的产品失分项，因此，车辆的主动安全就成了未来的大趋势，比如安全气囊，ABS防抱死、EBD电子制动力控制系统、TCS驱动控制系统、JPRS实时定位系统等配置，都是可以有效保护成员的主动安全配置。被动安全是基础，主动安全是趋势，至于如何进行合理的主被动安全之间的取舍，对主机厂的工程师们而言是需要好好斟酌的问题。

关于安全，我们更应该全面的、系统的去看，ＣＡＥ分析是设计过程中不可缺少的分析手段，碰撞试验也是必备的验证方法，然而，无论是ＣＡＥ分析还是碰撞试验，都是理论和模拟，而不是真实场景下的出演，所有的碰撞试验就像是考试，90分或者85分，相差并不大，作为用户企业，更应该对真实的使用环境负责，当然，任何一家主机厂都不希望自己的客户体验到五星碰撞安全。

主动安全也好，被动安全也罢，谨慎驾驶，才是王道。