Strukturell sikkerhet
Strukturell sikkerhet handler om kontrollert deformasjon. Karosseriet må absorbere og lede kollisjonsenergi utenom kupeen, bevare et brukbart overlevelsesrom og holde sikringssystemet og høyspenningsbatteriet innenfor konstruksjonsgrensene.
Stivt der det trengs, deformerbart der det er nyttig
Et sikkert karosseri er ikke bare det stiveste. De fremre og bakre deformasjonssonene må deformeres gradvis slik at kjøretøyet endrer hastighet over lengre tid og avstand. Rundt passasjerene må passasjercellen være sterk nok til å begrense inntrengning og holde dører, seter, belter og kollisjonsputer i nyttige posisjoner.
Ingeniørene lager flere lastveier gjennom langsgående vanger, hjelperammer, kanaler, tverrbjelker, stolper, takskinner og gulvet. Ulike veier aktiveres ved kollisjoner med full, moderat eller liten overlapping samt ved side-, bak-, stolpe-, velt- og underkjøringslignende kollisjoner. En konstruksjon som fungerer godt i én retning, kan fortsatt ha en svakhet i en annen.
Hovedoppgavene er:
- Håndtere kollisjonspulsen: deformeres gradvis i stedet for å stoppe passasjerrommet brått.
- Bevare overlevelsesrommet: begrense bevegelsen til rattstamme, pedaler, dashbord, dører, tak og gulv inn i kupeen.
- Støtte sikringsutstyret: holde beltefester, seter og kollisjonsputenes utløsningssoner i posisjonene som ble brukt ved kalibreringen.
- Beskytte andre trafikanter: håndtere kompatibilitet med kjøretøy av ulik størrelse og masse og redusere skadelig utvendig kontakt for fotgjengere og syklister.
Sidekollisjoner og plass til passasjerene
Sidekollisjoner gir liten deformasjonssone mellom den treffende gjenstanden og passasjeren. Kanalen, B-stolpen, takskinnen, dørbjelkene, gulvets tverrbjelker, setestrukturen og sidekollisjonsputene må dele på arbeidet. Stolpetester konsentrerer kraften i et smalt område, mens tester av motsatt side undersøker bevegelsen mot midten av kjøretøyet.
Sidestrukturen er spesielt viktig i en elbil med skateboardplattform fordi batteripakken normalt fyller mye av gulvet mellom akslene. Konstruksjonen må begrense både inntrengning i kupeen og deformasjon av batterikassen.
Beskyttelse av fremdriftsbatteriet
Batterikassen er en del av et lagdelt beskyttelsessystem. Avhengig av plattformen kan den være en avtakbar enhet eller bidra mer direkte til karosseriets stivhet. Kanalene og tverrbjelkene rundt leder sidebelastninger, understellsplater beskytter mot veirester, og batteripakkens skinner og kasseseksjoner styrer lokal deformasjon.
Mekanisk beskyttelse er bare ett lag. Batteristyringssystemet overvåker celler og isolasjon, mens kontaktorer eller pyrotekniske enheter kan koble fra høyspenningsbussen etter en kollisjon som oppfyller utløsningsvilkårene. Regelverket omhandler elektrisk støt, elektrolyttlekkasje, brann, mekanisk integritet, vibrasjoner, temperatur og risiko for termisk spredning. batterisikkerhet beskriver denne beskyttelsen på batterinivå i detalj.
Inntrengning i batteripakken er ikke det eneste målet som betyr noe. En skadet celle kan utvikle intern kortslutning uten tydelig utvendig deformasjon, og et kjøretøy som har vært utsatt for en alvorlig kollisjon fra understellet eller siden, kan kreve isolering, kontroll og overvåking i henhold til produsentens beredskaps- og reparasjonsprosedyrer.
Slik endrer elbilarkitekturen problemet
En elbilplattform gir ingeniørene andre muligheter og begrensninger:
- Fraværet av en forbrenningsmotor kan frigjøre plass foran, men styring, hjuloppheng, HVAC, lading, kraftelektronikk og kollisjonsstrukturer konkurrerer fortsatt om plassen.
- En lavt montert batteripakke senker vanligvis tyngdepunktet, noe som kan redusere tendensen til velt, men takstyrke og fastholding av passasjerene er fortsatt nødvendig.
- Batteripakken og kassen kan gjøre gulvet stivere, men resultatet avhenger av hvordan karosseriet og pakken er koblet sammen, og hvordan belastningene overføres.
- Elbiler er ofte tunge i forhold til de utvendige målene. Større masse kan beskytte passasjerene i en kollisjon med et lettere kjøretøy samtidig som kreftene på det andre kjøretøyet øker, så kollisjonskompatibilitet er viktig.
- Det flate gulvet kan endre sittestilling og støtte under lårene, noe kalibreringen av belte, sete og kollisjonspute må ta hensyn til.
Dette er tekniske forutsetninger, ikke bevis på at alle elbiler er sikrere enn alle biler med forbrenningsmotor. Resultatet må kontrolleres for den nøyaktige modellen.
Mercedes-Benz' utvikling og testing av strukturell sikkerhet. Mercedes-Benz / YouTube.
Materialer og produksjon
Moderne karosserier kombinerer bløtt stål, avansert og pressherdet stål, støpte og ekstruderte aluminiumsdeler, lim, punktsveiser, nagler og skreddersydde emner. Materialkvaliteten velges for en lokal oppgave: kontrollert folding, høyfast forsterkning, stabile skjøter, korrosjonsegenskaper, produksjon eller reparasjon.
Store støpte seksjoner og konsepter med strukturelle batterier kan redusere antallet deler og endre lastveiene, men ingen av delene er automatisk sikrere. Skjøtekonstruksjon, støpekvalitet, sprekkatferd, redundans, utskiftbare kollisjonsbokser og den komplette testede strukturen avgjør ytelsen.
Datasimulering lar ingeniørene studere mange kollisjonskonfigurasjoner før fysiske prototyper finnes. Fysiske tester av komponenter, sleder, barrierer, stolper og kjøretøy mot kjøretøy er fortsatt avgjørende fordi modellene må samsvare med virkelige materialer, skjøter, kollisjonsdukker og feilmekanismer.
Hva kollisjonstestene avslører
En video fra en kollisjonstest kan se dramatisk ut selv når strukturen fungerer som tiltenkt. Nyttig dokumentasjon omfatter målt kollisjonspuls, inntrengning ved fotbrønnen og stolpene, deformasjon av døråpningen, kollisjonsdukkenes skademål, samspillet mellom sikringsutstyret, batteriets tilstand og om dører og nødsystemer virker etter sammenstøtet.
Tester med liten overlapping er spesielt avslørende fordi sammenstøtet kan gå utenom de fremre hovedvangene. IIHS opplyser at kjøretøy med gode resultater i organisasjonens test med liten overlapping på førersiden har vist lavere risiko for dødelige førerskader i virkelige frontkollisjoner enn kjøretøy med dårlig vurdering.
Kollisjonstest mellom en Chevrolet Bel Air 1959 og en Chevrolet Malibu 2009. IIHS / YouTube.
Kollisjonstest bil mot bil mellom en Toyota Corolla 1998 og en Toyota Corolla 2015. Global NCAP / YouTube.
Sammenligningsvideoene viser også hvorfor kjøretøyets alder er viktig. Sterkere passasjerceller, bedre lastveier og samordnet sikringsutstyr har endret kollisjonsutfallet vesentlig, men resultater med ulik masse og testkonfigurasjon må fortsatt tolkes med varsomhet.
Reparerbarhet er en del av konstruksjonen
Etter en kollisjon innebærer sikker reparasjon å gjenopprette lastveier, skjøter, korrosjonsbeskyttelse, sensorfestepunkter og batteriisolasjon – ikke bare å få utsiden til å se rett ut. Noen konstruksjoner bruker utskiftbare kollisjonsbokser eller seksjonsbaserte reparasjonsprosedyrer; andre krever utskifting av en stor støpedel, vange eller batterikasse.
Før du kjøper eller reparerer en skadet elbil, bør du kontrollere produsentens håndbok for strukturreparasjon, høyspenningsprosedyre, målekrav, spesifikasjoner for lim og festemidler samt instrukser for sensorkalibrering. En dårlig reparasjon kan svekke både den passive sikkerheten og ADAS-ytelsen.
Se sikkerhetsbelter og kollisjonsputer om sikringsutstyret karosseriet støtter, og artikkelen om kollisjonstesting og sikkerhetsvurderinger om testene som brukes til å vurdere hele kjøretøyet.