汽車被動安全與主動安全講座(三)

Loading……主動安全與被動安全汽車工程知識講座報告內容2025/3/112主動安全技術2汽車安全概述31被動安全技術33車輛42025/3/113二、被動安全1.碰撞事故分析2025/3/114二、被動安全1.碰撞事故分析轎車各個座位的危險系數2025/3/115二、被動安全1.碰撞事故分析2025/3/116二、被動安全1.碰撞事故分析乘員身體各部位受傷分布研究表明，事故中人體內傷和腦損傷與減速度直接有關，骨折與作用力有關，組織損傷與剪切應力有關。研究內部被動安全性的重要內容是降低人體減速度。2025/3/117不同車速碰撞沖擊力

當車速以每小時40公里的速度行駛發(fā)生碰撞時，身體前沖的力量就相當于從4層樓上扔下一袋50公斤重的水泥塊。車速50公里/小時，相當于將車從4樓開下來的沖擊力。

車速100公里/小時的沖擊力，相當于將車從12層高的樓頂墜落。二、被動安全1.碰撞事故分析2025/3/118二、被動安全

在轎車發(fā)生迎面碰撞或碰到固定障礙物上時，前部出現特別大平均減速度300—400g，而向后逐漸降低。其質心位置平均減速度為40—50g,瞬時值可達80—100g。平均減速度沿車長方向分布1.碰撞事故分析2025/3/119二、被動安全2.安全車身安全車身理念來自“吸能分散”（Absorb&Distribute）概念。其提出者和倡導者就是以安全著稱的沃爾沃汽車公司。當汽車速度超過50公里發(fā)生碰撞沖擊時，決定汽車的安全因素是車身結構，而不是車身外板的厚度。安全車身結構——車輛發(fā)生碰撞時，車身能有效吸收碰撞能量，并將其分散至車身各部位結構中，將座艙變形減少到最小程度。2025/3/11103H車身GOA車身承載式車身是由沖壓成型的結構件和大型復蓋件組成，由A柱、C柱、B柱和地板構成了車身結構骨架。在現代承載式車身結構中，比較有代表性的就是3H車身結構和豐田GOA車身結構，3H車身多用于歐美車系設計。二、被動安全2.安全車身2025/3/1111二、被動安全2.安全車身

在車身底部、側面和頂部加置一層加強筋加強車身剛性，形似三個字母“H”。能保證在車輛發(fā)動機前倉和其它部位變形后乘員倉室空間減少變形的可能，，確保乘員的有效生存空間。

3H高剛性車身2025/3/1112二、被動安全GOA車身特點：1、發(fā)動機倉高效吸能設計2、前縱梁直線布置，穿入下門口3、中立柱部分強化4、門檻加強筋與后輪罩直接相連5、車門內采用防撞鋼梁2.安全車身2025/3/1113二、被動安全2.安全車身當車體正面受外力沖擊達到一定程度，發(fā)動機倉結構變形并吸收沖擊能。前縱梁和前輪罩前端將逐級潰縮。前縱梁向下折彎，固定在前縱梁上的副車架將帶著發(fā)動機向下墜落，避免發(fā)動機沖入座艙。GOA發(fā)動機倉吸能結構（CAMRY）2025/3/1114二、被動安全2.安全車身正面碰撞受力解析

縱向碰撞力被分散成三部分：一部分沿著前縱梁直線縱向向后傳遞一部分傳遞到門檻上一部分通過A立柱傳遞到側圍上加強梁GOA高強度的座艙2025/3/1115二、被動安全2.安全車身GOA地板縱向受力圖2025/3/1116二、被動安全2.安全車身

在車架各受力節(jié)點，采用加強件加固，提高車身強度。GOA正面碰撞受力節(jié)點強化2025/3/1117二、被動安全2.安全車身GOA側面碰撞受力解析

中立柱和門檻加強件采用了超高強度鋼板。車頂加強件采用了高強度鋼板，發(fā)生側面碰撞時可避免天窗導軌插入車內。中立柱內部盒形加強件結構當車體受到側碰力時，側向力分散到：車門內橫梁、側圍上橫梁，底板橫梁等，將側碰能量分散至整個車身。2025/3/1118二、被動安全2.安全車身縱梁、橫梁、門檻、立柱、側圍等各個受力部位均有不同厚度的加強筋！GOA側面碰撞節(jié)點分散受力2025/3/1119二、被動安全2.安全車身GOA車身加強結構中立柱、門檻等主要部位加強筋采用590MPa超高強度鋼板！根據車身受力分析后，所有受力部位都有不同程度的相應結構加強件，都是采用440MPa以上的高強度鋼板！2025/3/1120二、被動安全2.安全車身

GOA車身通過合理的結構設計和有效的結構強化，具有“高效吸能車身”和“高強度座艙”，最大限度保證乘員安全！★★★★★C-NCAP2025/3/1121二、被動安全2.安全車身決定車身的剛度和強度的是結構件及內板，而不是鋼板厚度。外板的主要作用是覆蓋件，對車身的結構強度和剛度貢獻有限。車身輕量化是現代車身設計的要求，車身鋼板厚度以滿足其功能要求為前提。外板越厚，其剛性越大，在低速碰撞時剛性車身不易變形，車輛損失小。高速碰撞時由于高剛性、車身前部不變形而導致整體擠壓乘員艙，對車內乘員傷害較大。鋼板太厚增加了車身自重及油耗。現代車身設計大量采用高強度鋼板，降低鋼板厚度，減輕車身重量。吸能車身在高速碰撞時能夠有效的保護乘員安全，但在低速碰撞時車身前部易變形，所以使人有誤解。車身外鋼板厚度要求2025/3/1122二、被動安全2.安全車身從保護車內乘員安全考慮：車身一旦受到正面碰撞，發(fā)動機蓋板或行李箱蓋板要求必須曲卷，減緩正碰力。如果發(fā)動機蓋板或行李箱蓋板鋼板太厚，剛度就大，會象一把刀，直接插入乘員艙，對乘員造成致命傷害。發(fā)動機蓋板和行李箱蓋板安全性前、后碰撞時前、后蓋板要求曲卷！2025/3/1123二、被動安全2.安全車身缺點：外板太薄，車輛在加、減速，拐彎和顛簸時，會產生極大噪聲，并使車身變形或散架。解決：四門二蓋增加內襯板，提高車身外板剛性。車身的剛度要求：外板不能太薄2025/3/1124二、被動安全2.安全車身幾個主要車型外板厚度車廠車型車頂鋼板車門外板厚度(mm)種類牌號厚度(mm)種類牌號廣汽豐田凱美瑞0.75冷板軟鋼0.75鍍鋅板高強鋼東風日產天籟0.75冷板軟鋼0.75鍍鋅板軟鋼廣汽本田雅閣0.8冷板軟鋼0.8鍍鋅板高強鋼北京奔馳JSC0.7冷板軟鋼0.7鍍鋅板高強鋼北京奔馳-戴克C3000.75冷板軟鋼0.75鍍鋅板高強鋼上海大眾帕薩特0.8冷板軟鋼0.7鍍鋅板高強鋼上海通用凱迪拉克0.7冷板軟鋼0.7鍍鋅板軟鋼神龍汽車凱旋0.8鍍鋅板軟鋼0.8鍍鋅板軟鋼長安福特福克斯0.65冷板軟鋼0.7鍍鋅板軟鋼2025/3/1125二、被動安全2.安全帶

一條高強度的纖維編織帶，具有良好的抗拉性、耐磨性、耐水性、耐寒性、耐熱性、不退色性和能量吸收性。

保護原理碰撞事故發(fā)生時，安全帶將乘員“束縛”在座椅上，乘員的頭部、胸部不會向前撞到方向盤、儀表板及風擋玻璃上，以免受到二次碰撞的危險，同時不被拋離座椅。2025/3/1126事故分析表明，不使用安全帶時，即使的低速碰撞（20km/h）也可能出現乘員死亡，而如果使用三點式安全帶，在95km/h以下無死亡事故，也沒有甩出車外的事故。安全帶可承受2.8噸的重量，有效緩沖沖擊力吸收大量的動能。在所有可能致命的車禍中，如果正確使用安全帶，可以挽救約45%的生命；如果同時使用安全氣囊，這一比例將上升到60%。二、被動安全2.安全帶安全作用無安全帶有安全帶2025/3/1127二、被動安全預緊式安全帶2.安全帶預緊式安全帶的特點是當汽車發(fā)生碰撞事故的一瞬間，乘員尚未向前移動時它會首先拉緊織帶，立即將乘員緊緊地“綁”在座椅上，然后鎖止織帶防止乘員身體前傾，有效保護乘員的安全。預緊式安全帶中起主要作用的卷收器除了普通卷收器的收放織帶功能外，還具有當車速發(fā)生急劇變化時，能夠在0.1s之內加強對乘員的約束力，因此它還有控制裝置和預拉緊裝置。2025/3/1128二、被動安全預緊式安全帶工作原理2.安全帶發(fā)生碰撞時，傳感器一旦檢測到前方碰撞高于規(guī)定值，電力信號即被傳送到動力裝置的電子點火器，完成預拉緊式安全帶的啟動。在乘客因碰撞向前方移動之前，預緊式安全帶收緊并保持該狀態(tài)。使乘客能夠牢固地坐在座椅上。安全帶的拉緊負荷設置在不會傷害乘客的程度。爆燃式當負荷達到預定情況時，拉力限制器啟動。2025/3/1129二、被動安全3.安全帶按控制裝置分有兩種：

電子式：由電子控制單元（ECU）檢測到汽車加速度的不正常變化，經過電腦處理將信號發(fā)至卷收器的控制裝置，激發(fā)預拉緊裝置工作，這種預緊式安全帶通常與輔助安全氣囊組合使用。

機械式：由傳感器檢測到汽車加速度的不正常變化，控制裝置激發(fā)預拉緊裝置工作，這種預緊式安全帶可以單獨使用。張緊器類型2025/3/1130SRS氣囊系統(tǒng)是座椅安全帶的輔助保護裝置。在汽車碰撞事故中根據碰撞程度決定是否自動充氣膨脹，起到保護乘員、減輕傷害作用的安全保護裝置。二、被動安全3.安全氣囊（SupplementalInflatableRestraintSystem，簡稱SRS）駕駛員側氣囊（轉向盤氣囊）前排乘員氣囊（儀表臺氣囊）側氣囊2025/3/1131二、被動安全3.安全氣囊前氣囊啟動條件2025/3/1132二、被動安全3.安全氣囊OPDS將根據乘客的身材和坐姿決定側氣囊是否打開側氣囊啟動條件2025/3/1133二、被動安全3.安全氣囊組成原理2025/3/1134二、被動安全3.安全氣囊控制原理PPD/OPDSOPDS乘員姿態(tài)檢知系統(tǒng)2025/3/1135二、被動安全3.安全氣囊工作時間2025/3/1136二、被動安全3.安全氣囊1.氣囊可能在很低的車速時打開。汽車在很低車速行駛而發(fā)生碰撞事故時，乘員和駕駛員系上安全帶即可，如果這時展開氣囊反而會造成不必要的浪費，甚至還可能因安全氣囊的展開加重碰撞傷害。

2.氣囊的啟動會對乘員造成傷害。安全氣囊系統(tǒng)啟動時將沖開氣囊蓋板，并且在瞬間展開充氣，以大約300km/h的速度彈出，產生的撞擊力約有180公斤，很可能對乘員造成沖擊；產生的灼熱氣體也會灼傷乘員和駕駛員。

3.當乘客偏離座位或座位上無人或兒童乘坐時，氣囊系統(tǒng)的啟動不僅起不到應有的保護作用，還可能會對乘員造成一定的傷害。根據美國國家公路安全管理部門的統(tǒng)計數據，安全氣囊在碰撞交通事故中每挽救100名乘員生命的同時，也因氣囊的不適當展開及乘員的不正確乘坐位置和坐姿，不幸導致57名乘員失去了生命。使用缺陷2025/3/1137二、被動安全3.安全氣囊網絡化、智能化、多安全氣囊是今后整體安全氣囊系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢。系統(tǒng)能更好地識別乘客類型，采取不同的保護措施。系統(tǒng)采用重量、紅外、超聲波等傳感器來判斷乘客與儀表板遠近、重量、身高等因素，進而在碰撞時判斷是否點爆氣囊、采用1級點火還是多級點火、點爆力有多大，并與安全帶形成總體控制。通過傳感器，氣囊系統(tǒng)還可以判斷出車輛當前經歷的碰撞形式，是正面碰撞還是角度碰撞，側面碰撞還是整車的翻滾運動，以便驅動車身不同位置的氣囊，形成對乘客的最佳保護。Safe-By-Wire是專門用于汽車安全氣囊系統(tǒng)的總線，Safe-By-Wire技術旨在通過綜合運用多個傳感器和控制器來實現安全氣囊系統(tǒng)的細微控制。發(fā)展趨勢2025/3/1138三、被動汽車安全技術的展望先進安全汽車技術——應用現代汽車設計、電子控制及交通工程等領域中的先進理論和方法對汽車在行駛過程中產生的重大安全問題進行診斷和控制，將交通事故發(fā)生率及事故中人員傷害降到最低限度的高新技術。具體而言，有以下3個發(fā)展方向：車路協調控制

由于交通事故的原因越來越復雜和多樣化，使得通過對簡單、明顯的危險因素采取措施很難解決問題。因此，需要改進對這些措施的基礎性研究，在開展人、路、車3個基本因素的相關研究之外，更加注重3個因素之間協調作用的研究工作。由于人的因素較為復雜，將來的研究在一定時期內還會主要集中在車路協調控制方面。通過車車以及車路通信技術獲取道路環(huán)境信息，從而更有效的評估潛在危險并優(yōu)化車載