Sistemas Estruturais de Segurança

Veículos elétricos (EVs) dependem de sistemas estruturais de segurança avançados para absorver a energia do impacto, preservar o compartimento de passageiros e proteger o pack da bateria de alta tensão. Esses sistemas formam a base da segurança passiva, trabalhando juntamente com airbags e cintos de segurança para evitar ferimentos durante uma colisão. Veículos elétricos modernos usam uma combinação de materiais de alta resistência, zonas de deformação projetadas e células de segurança rígidas para gerenciar efetivamente as forças de impacto.

Este capítulo explica como os sistemas estruturais de segurança funcionam, como eles diferem entre veículos elétricos e veículos a combustão interna e como a tecnologia evoluiu nas últimas três décadas.

O que são Sistemas Estruturais de Segurança?

Sistemas estruturais de segurança são os componentes projetados da carroceria do veículo destinados a controlar como a estrutura se comporta em uma colisão. Sua finalidade é tripla:

1. Absorver energia durante um impacto por meio de deformação controlada.
2. Manter uma célula de segurança estável onde os ocupantes estejam protegidos.
3. Direcionar as cargas de impacto para longe de componentes críticos, como o pack da bateria.

Elementos-chave incluem:

Zonas de Deformação

As seções dianteira e traseira são projetadas para deformar de maneira previsível. Ao colapsar em estágios, elas desaceleram o pulso de impacto e reduzem as forças sobre os passageiros.

Célula de Segurança de Passageiros

Um compartimento rígido e reforçado que permanece intacto durante uma colisão. Aços de alta resistência, reforços de boro e pilares de seção fechada são usados para proteger o espaço de sobrevivência dos ocupantes.

Estruturas de Impacto Lateral

Longarinas laterais, reforços das portas e travessas de piso que impedem a intrusão durante colisões laterais — um dos tipos de acidente mais desafiadores.

Estrutura de Proteção da Bateria

Exclusivo dos veículos elétricos (EVs), isso inclui:

• Estruturas rígidas ao redor do pack da bateria
• Invólucros resistentes a impactos
• Caminhos de carga que direcionam as forças em volta — não para dentro — da bateria

Engenharia de Caminhos de Carga

O direcionamento estratégico das forças de impacto pelas partes mais resistentes da carroceria para garantir que a energia seja distribuída em vez de concentrada. Isso ajuda a estrutura a deformar de forma controlada e previsível.

Por que os Sistemas Estruturais de Segurança são Importantes

Os sistemas estruturais de segurança podem muitas vezes determinar a diferença entre ferimentos leves e ameaçadores à vida. Eles são importantes porque:

• Reduzem as forças de pico sobre o corpo, diminuindo o risco de lesões graves.
• Impedem a intrusão na cabine, o que é crítico para a sobrevivência dos ocupantes.
• Protegem a bateria, minimizando o risco de eventos térmicos após uma colisão.
• Moldam o desempenho em testes de colisão, influenciando diretamente as classificações do Euro NCAP, NHTSA e IIHS.

Com os testes de colisão modernos se tornando mais rigorosos, o desempenho estrutural agora é um dos maiores diferenciais entre veículos de alto e baixo desempenho.

Como os Veículos Elétricos Mudaram o Projeto de Segurança Estrutural

Os veículos elétricos alteraram fundamentalmente como os engenheiros projetam as estruturas dos veículos. O pack da bateria é, ao mesmo tempo, uma oportunidade e um desafio.

Benefícios Introduzidos pela Arquitetura de Veículos Elétricos

• Packs de bateria fortes e planos aumentam a rigidez do assoalho, melhorando a rigidez torcional geral.
• A ausência de um motor grande abre novas possibilidades para zonas de deformação dianteiras mais longas e eficazes.
• Um centro de gravidade mais baixo reduz o risco de capotamento, permitindo estruturas mais otimizadas para o gerenciamento de energia de impacto.

Desafios

• A proteção da bateria é crítica — a intrusão deve ser evitada a qualquer custo.
• A distribuição de peso altera os caminhos de carga, exigindo reengenharia das estruturas de choque tradicionais.
• Impactos na parte inferior do veículo, como choque com detritos, devem ser tratados com proteções e estruturas reforçadas.

Como resultado, os veículos elétricos frequentemente usam mais alumínio, aço ultrarresistente e materiais compósitos em comparação com veículos a combustão interna.

Tendências em Sistemas Estruturais de Segurança

A segurança estrutural está evoluindo rapidamente conforme as montadoras enfrentam protocolos de teste mais rigorosos e novas arquiteturas de veículos elétricos.

1. Estruturas de Carroceria Multimateriais

Combinação de aço de alta resistência, aço temperado por prensagem, alumínio e compósitos para razões força-peso ideais.

2. Mega-castings e Grandes Seções Estruturais

Popularizados pela Tesla e agora se expandindo pela indústria, grandes estruturas fundidas traseiras e dianteiras:

• Reduzem o número de soldas e juntas.
• Melhoram a consistência dos caminhos de carga.
• Aumentam a previsibilidade em impactos.

3. Integração da Bateria como Elemento Estrutural

Os veículos elétricos mais recentes utilizam designs cell-to-pack e packs de bateria estruturais que aumentam a rigidez enquanto reduzem o peso.

4. Simulação Avançada e Modelagem de Impacto Dirigida por IA

Os engenheiros utilizam milhares de simulações digitais de colisão para otimizar estruturas antes da construção de protótipos.

5. Proteção de Impacto Lateral Aprimorada

Impulsionados por testes mais rigorosos do IIHS e Euro NCAP, os veículos agora usam longarinas de porta mais fortes, soleiras elevadas e pilares B reforçados.

6. Foco na Reparabilidade

Alguns fabricantes agora projetam peças estruturais com seções de reparo ou estruturas de colisão modulares para reduzir custos de seguro.

Evolução nos Últimos 30 Anos

A segurança estrutural mudou dramaticamente em três décadas:

Anos 1990

• As zonas de deformação eram mais simples e menos otimizadas.
• A proteção contra impacto lateral era mínima.
• A rigidez da cabine variava amplamente entre os modelos.
• Os materiais estruturais eram principalmente aço macio ou convencional.

Anos 2000

• Aços de alta resistência tornaram-se comuns.
• O Euro NCAP impulsionou melhorias rápidas.
• Os padrões de impacto lateral e capotamento se expandiram.
• As células de passageiros tornaram-se significativamente mais fortes.

Anos 2010

• O aço ultrarresistente e aço temperado por prensagem tornaram-se predominantes.
• Os veículos elétricos introduziram novas ideias de embalagem e estruturas de proteção da bateria.
• As simulações de colisão aceleraram os ciclos de desenvolvimento.

Anos 2020 e além

• Packs de bateria estruturais e mega-castings redefinem a arquitetura dos veículos.
• Plataformas centradas em veículos elétricos permitem zonas de deformação mais eficientes.
• Regulamentações de colisão mais rigorosas impulsionam a inovação na engenharia de caminhos de carga.
• Os fabricantes otimizam as estruturas não apenas para segurança, mas também para peso, custo e reparabilidade.

Os vídeos abaixo mostram testes de carros antigos vs novos para demonstrar o progresso da segurança em colisões.

A Segurança Estrutural Realmente Importa?

Sim. O desempenho estrutural é um dos melhores indicadores dos resultados de colisões no mundo real. Mesmo com sistemas avançados de assistência ao motorista, acidentes ainda acontecem — e quando acontecem, uma estrutura resistente é a última linha de defesa.

Para veículos elétricos, a segurança estrutural também influencia diretamente:

• Proteção da bateria
• Custos de reparo
• Avaliações de seguro
• Pontuações em testes de colisão
• Durabilidade de longo prazo do veículo

Uma estrutura bem projetada pode transformar uma colisão grave em um evento sobrevivível.