從傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)車輛在轉(zhuǎn)向混合動(dòng)力、插電式混合動(dòng)力和純電動(dòng)汽車過程中，是需要做充分和長期的轉(zhuǎn)換過程。結(jié)合豐田的例子，也談一談這一類車輛的安全性問題，也請(qǐng)各位讀者給技術(shù)成熟穩(wěn)定，車子的質(zhì)量控制給予一些時(shí)間。這段時(shí)間，日本豐田汽車先是宣布，將在日本、北美、歐洲和其他地區(qū)召回大約103萬輛汽車，隨著調(diào)查的深入，將會(huì)擴(kuò)大召回?cái)?shù)量。召回超過 240 萬輛混合動(dòng)力車型，車輛召回原因?yàn)榛靹?dòng)系統(tǒng)內(nèi)存在缺陷，可能導(dǎo)致車輛在行駛途中失去動(dòng)力甚至出現(xiàn)熄火現(xiàn)象，這其實(shí)是第三次豐田較大規(guī)模的混合動(dòng)力車輛召回事故了。
圖1 豐田有關(guān)混合動(dòng)力系統(tǒng)的召回
這事情，主要分為兩個(gè)方面，一個(gè)是混合動(dòng)力在之前看來是一項(xiàng)長期培育的技術(shù)，隨著廠家對(duì)于自己犯得錯(cuò)誤及時(shí)改正，其實(shí)消費(fèi)者是越來越接受的?；旌蟿?dòng)力年銷售量已經(jīng)接近150萬臺(tái)/年，如下圖所示：
圖2 豐田和雷克薩斯品牌的混合動(dòng)力年銷售
這個(gè)過程也是從日本擴(kuò)展到美國、歐洲、大洋洲和其他銷售區(qū)域。面向全球銷售區(qū)域的時(shí)候，對(duì)應(yīng)動(dòng)力總成技術(shù)需要承受更為復(fù)雜的環(huán)境和使用工況，帶來對(duì)于系統(tǒng)更大的設(shè)計(jì)魯棒性需求，也同時(shí)對(duì)于汽車?yán)锩娴陌踩闆r管理提出了細(xì)節(jié)的要求。
圖3 豐田混合動(dòng)力在全球范圍的擴(kuò)展
由于混合動(dòng)力技術(shù)的發(fā)展，由電子控制系統(tǒng)引起的安全問題是相對(duì)很突出的，豐田的幾項(xiàng)內(nèi)容，都是或多或少和對(duì)于功率電子的使用的問題。這些問題，都是車輛正常使用過程中，在高速、低速和中速各種駕駛條件下，由于動(dòng)力電池系統(tǒng)、混合動(dòng)力系統(tǒng)、空調(diào)冷卻系統(tǒng)等能符合功能安全的要求，正常工作。目前來看，豐田對(duì)于動(dòng)力電池的薄收還是有自己的考量的，在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)里面，采用了電驅(qū)動(dòng)單元的芯片內(nèi)核，其失效機(jī)理的相關(guān)因素還是很復(fù)雜的。為了維持有效的工作范圍，必然對(duì)核心器件的工作狀態(tài)予以限制和保護(hù)，這就會(huì)影響整車的工作狀態(tài)。在軟件、診斷和保護(hù)閾值為主導(dǎo)的ECU，配合上越來越大和更為極端的工況，這就使得技術(shù)上需要迭代和優(yōu)化需要很多的時(shí)間。這也是豐田在不斷混合動(dòng)力系統(tǒng)降本，和優(yōu)化安全特性上所做的事情。
圖4 有關(guān)IGBT的失效機(jī)理分析（和運(yùn)行溫度有關(guān)的部分）
從電動(dòng)汽車在中國的發(fā)展階段，也大概處在小孩6-7歲的階段，在質(zhì)量、安全和控制上面，由整車企業(yè)所代表的開發(fā)團(tuán)隊(duì)，需要平衡電池系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，還有隨著整車的特性（續(xù)航里程和最高速度）提升之后，車輛暴露在高速環(huán)境還有一些極端的環(huán)境（開拉薩和新疆）等地，在電動(dòng)汽車逐漸成熟的過程中。主要有這幾項(xiàng)挑戰(zhàn)：
1） 在電動(dòng)汽車領(lǐng)域里面，在電池系統(tǒng)降本，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)三合一的軸驅(qū)動(dòng)器里面，大量考慮系統(tǒng)性的降本措施。這一方面也催生了新技術(shù)和新方法去占領(lǐng)市場和獲取優(yōu)勢(shì)的定價(jià)地位，但是也存在一定的風(fēng)險(xiǎn)性，在質(zhì)量和安全方面，需要很多的時(shí)間才能完整覆蓋大量的使用工況，極端情況是在較大的保有量和較大區(qū)域條件下隨著使用時(shí)間的積累發(fā)生的。從廣義來說，產(chǎn)品數(shù)量多了，才容易暴露和發(fā)現(xiàn)問題，這也使得企業(yè)要邁過產(chǎn)量的坎，邁過保有量的坎，邁過極端使用的坎。我們也要容忍一定數(shù)量的召回，對(duì)企業(yè)來說這事情直接帶來的影響是成本的上升，公司短期的利潤的下降，但是企業(yè)的品牌并不是完全隨著召回的情況導(dǎo)致影響力的下降。
圖5 客觀來說，降本的趨勢(shì)，使得把控的難度越來越大了
2） 從某種程度來說 ，如何構(gòu)建新型的零整關(guān)系是非常微妙的。在電動(dòng)汽車?yán)锩?，完全依靠供?yīng)商，沒有自身的設(shè)計(jì)和控制，幾乎能看到類似套娃的方案，而獨(dú)特的設(shè)計(jì)方案，不僅意味著風(fēng)險(xiǎn)也意味著需要自身的投入。從總體來看，大部分先驅(qū)者都是要面臨系統(tǒng)復(fù)雜性帶來的安全性風(fēng)險(xiǎn)，需要考慮未來可能潛在的召回狀況，對(duì)每一個(gè)有雄心的企業(yè)都是一種考驗(yàn)。隨著開發(fā)越來越多新的動(dòng)力系統(tǒng)方案，它的安全功能和越來越復(fù)雜的系統(tǒng)，在激烈的競爭條件下，改款和新款車型的開發(fā)速度，都給汽車廠商帶來很大的壓力。在這個(gè)問題上，如何從創(chuàng)新者Tesla和一步步堅(jiān)實(shí)往前走的Toyota之間取得合適的平衡，大概是每個(gè)中國企業(yè)往前發(fā)展勢(shì)必遇到的問題。在全球?qū)用?，隨著Electric Vehicle Safety GTR的全球性的安全要求出來，使得未來保證電動(dòng)汽車安全性的基礎(chǔ)確認(rèn)，這個(gè)也是規(guī)范我們?cè)谧鲕嚭妥霎a(chǎn)品過程中更多共性的東西。為電動(dòng)汽車在全球性推廣和基本安全性做背書。
圖6 EVS GTR的安全性要求
當(dāng)然，這里還是有一些矛盾的。由于電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和電池系統(tǒng)，本身都有對(duì)于自身的診斷考慮，特別是電池由于它的能量釋放特性，如果不在可控范圍能對(duì)乘員和周邊造成挺大的傷害。因此從車輛的駕駛安全性出發(fā)，和電池在某些條件下考慮，這里就有細(xì)節(jié)的取舍問題，我們以后可以仔細(xì)來談?wù)勥@個(gè)取舍之間的矛盾點(diǎn)。
圖7 典型的電動(dòng)汽車各個(gè)狀態(tài)下防止人員受到電擊傷害的考量
小結(jié)：
電動(dòng)汽車的安全，不僅僅是起火的自燃事故，也包括隨著保有量提升，私人車輛和其他車輛滲透到我們生活里面帶來的變化。從這個(gè)意義上來說，我們需要仔細(xì)控制電動(dòng)汽車安全風(fēng)險(xiǎn)，把它控制在一個(gè)合理的范圍之內(nèi)。
來源：第一電動(dòng)網(wǎng)
作者：朱玉龍
EN 