鄧世寬 高保才 陳現(xiàn)嶺

（長城汽車股份有限公司技術(shù)中心；河北省汽車工程技術(shù)研究中心）

歐盟RCAR 自2011年1月新增保險(xiǎn)杠低速碰撞的測(cè)試程序，并將測(cè)試結(jié)果正式加入保險(xiǎn)等級(jí)評(píng)估程序中。若碰撞過程中氣囊起爆，則會(huì)增加維修成本，同時(shí)保險(xiǎn)評(píng)估報(bào)告中會(huì)體現(xiàn)氣囊點(diǎn)爆信息，影響保險(xiǎn)等級(jí)和汽車銷售情況。為權(quán)衡氣囊誤爆與汽車可維修性的關(guān)系，應(yīng)在設(shè)計(jì)初期合理安排約束系統(tǒng)標(biāo)定和分析。

1 低速保險(xiǎn)杠測(cè)試法規(guī)研究

發(fā)生低速碰撞時(shí)，如果損壞件是在比較關(guān)鍵部位且維修工時(shí)長，則會(huì)造成高額的維修費(fèi)用，從而使汽車的保險(xiǎn)等級(jí)降低，保險(xiǎn)費(fèi)用升高，影響汽車的銷售。為了減少低速碰撞中對(duì)各種零部件的損傷及其連帶性破壞，一般改變零部件的連接方式和吸能結(jié)構(gòu)。同時(shí)為了減少氣囊誤爆的發(fā)生，需要考慮車身的結(jié)構(gòu)特性[1]。

歐盟自2011年1月新增保險(xiǎn)杠低速碰撞的測(cè)試程序，如圖1 所示，用于評(píng)價(jià)防撞梁安全性能的好壞，測(cè)試結(jié)果正式加入到保險(xiǎn)等級(jí)的評(píng)估程序中，此項(xiàng)測(cè)試對(duì)保險(xiǎn)等級(jí)最大影響4 級(jí)。此測(cè)試程序鼓勵(lì)汽車制造商生產(chǎn)有效的防撞梁系統(tǒng)，該系統(tǒng)應(yīng)具有高能量吸收裝置（包括防撞梁及吸能盒）。測(cè)試壁障示意圖，如圖2 所示。

法規(guī)要求測(cè)試后氣囊系統(tǒng)如果起爆，氣囊系統(tǒng)故障等會(huì)在測(cè)試結(jié)果的報(bào)告中體現(xiàn)[2]，同時(shí)消費(fèi)者購買汽車后需要繳納更多的保險(xiǎn)費(fèi)用。如果這樣則會(huì)影響汽車在市場(chǎng)的表現(xiàn)和消費(fèi)者的購買意向。

2 實(shí)車碰撞測(cè)試數(shù)據(jù)分析

2.1 低速保險(xiǎn)杠正面碰撞實(shí)例

圖3 示出某SUV 在進(jìn)行10 km/h正面保險(xiǎn)杠測(cè)試試驗(yàn)前后局部狀態(tài)。碰撞過程中40 ms 左右氣囊發(fā)生起爆，汽車前部接觸吸能材料后與上擋板接觸，上擋板為剛性固定結(jié)構(gòu)；試驗(yàn)后提取加速度數(shù)據(jù)，檢查汽車前端受損情況，發(fā)現(xiàn)汽車碰撞后吸能盒潰縮，冷凝器和空調(diào)損壞，主要吸能結(jié)構(gòu)為吸能盒和縱梁，測(cè)試吸能材料上明顯可以看到吸能盒撞擊的痕跡，如圖4 所示。

2.2 低速保險(xiǎn)杠正面碰撞試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

發(fā)生低速碰撞時(shí)，前保險(xiǎn)杠、防撞梁和低速吸能盒是主要的吸能部件，碰撞過程中為了減少其他部件的損壞，降低維修工時(shí)和維修費(fèi)用，在吸能盒設(shè)計(jì)上將其作為主要吸能件。試驗(yàn)過程中采集碰撞傳感器加速度信號(hào)，如圖5 所示。從圖5 可以看出，2種工況下的碰撞傳感器信號(hào)在30～50 ms 處相比，10 km/h 正面低速保險(xiǎn)杠測(cè)試碰撞傳感器的信號(hào)開始劇烈變化，同時(shí)信號(hào)的脈寬明顯比15 km/h RCAR 脈寬密集。圖6 示出碰撞傳感器速度和位移信號(hào)，從圖6 中可以看出，10 km/h保險(xiǎn)杠測(cè)試的汽車速度歸零時(shí)刻和最大位移均小于15 km/h RCAR 測(cè)試，車體吸收碰撞能量時(shí)間較短，在大約70 ms 以后車體開始反彈，相比15 km/h RCAR正面碰撞測(cè)試前部剛度大。

此SUV正面保險(xiǎn)杠測(cè)試仿真，如圖7 所示，前置吸能盒接觸壁障時(shí)間早于防撞梁，且主要傳力通道為吸能盒和縱梁，前部碰撞傳感器布置于傳力通道上，其相對(duì)于壁障剛性后擋板的位置，如圖8 所示。圖9 示出某SUV 碰撞過程的高速攝像，從圖9 可以看出，30 ms以后汽車前部與剛性擋板接觸。從圖5 中也可看出，此時(shí)前碰傳感器加速度曲線峰值上升，能量積累，達(dá)到閾值后造成氣囊起爆。

本車型在設(shè)計(jì)初期約束系統(tǒng)標(biāo)定矩陣中，低門限起爆數(shù)據(jù)包括15 km/h RCAR正面碰撞試驗(yàn)、誤用測(cè)試和粗糙路路試，未將10 km/h 保險(xiǎn)杠測(cè)試工況加入數(shù)據(jù)提取測(cè)試中，是造成氣囊起爆的主要原因。

2.3 低速碰撞約束系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

低速保險(xiǎn)杠測(cè)試的目的是減少關(guān)鍵部件的損壞，降低維修工時(shí)和維修費(fèi)用，但應(yīng)該建立在約束系統(tǒng)標(biāo)定過程中，建議在汽車設(shè)計(jì)開發(fā)過程中采用以下方式：

1）改善吸能盒的材料、薄厚及潰縮槽孔的設(shè)計(jì)[3]，提升碰撞后的吸能效果，避免吸能盒后部縱梁、冷凝器和大燈的損害；

2）在低速碰撞中為了更好地保護(hù)汽車，防撞梁系統(tǒng)應(yīng)安裝在合適的高度，增大防撞梁的縱向?qū)挾龋褂行Ц叨却笥?00 mm，防撞梁離地高度需滿足RCAR 要求，使防撞梁與壁障的有效結(jié)合尺寸大于75 mm；

3）為了降低碰撞過程中氣囊的誤爆概率，在保險(xiǎn)杠與防撞梁之間填充泡沫吸能緩沖塊，同時(shí)此舉措可減少對(duì)行人保護(hù)中小腿的傷害；

4）在保險(xiǎn)杠與吸能盒的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，應(yīng)優(yōu)先讓防撞梁接觸壁障，吸收部分碰撞能量，減少縱梁的直接能量傳遞；

5）在整車結(jié)構(gòu)分析初期，對(duì)10 km/h 保險(xiǎn)杠測(cè)試工況中前碰傳感器及ECU 等位置的加速度進(jìn)行分析，并在安全氣囊標(biāo)定數(shù)據(jù)提取階段增加此工況試驗(yàn)，降低氣囊的起爆概率，并將此工況做為氣囊低門限起爆點(diǎn)；

6）在進(jìn)行保險(xiǎn)杠和吸能盒的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分考慮安全氣囊低速誤爆標(biāo)定，以及高速碰撞性能和行人保護(hù)性能目標(biāo)的同時(shí)達(dá)成。

3 結(jié)語

為滿足氣囊開發(fā)要求，同時(shí)考慮歐盟各國的RCAR 保險(xiǎn)測(cè)試對(duì)氣囊低門限的要求，在氣囊標(biāo)定初期會(huì)采用RCAR 15 km/h正面測(cè)試或ORB 測(cè)試作為低風(fēng)險(xiǎn)起爆工況，氣囊標(biāo)定完成后進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證氣囊不起爆。但隨著2011年新增加的10 km/h 保險(xiǎn)杠測(cè)試，對(duì)于約束系統(tǒng)標(biāo)定可能是一個(gè)比較大的沖擊，建議在汽車開發(fā)前期對(duì)此工況進(jìn)行仿真分析，并加入到氣囊標(biāo)定驗(yàn)證試驗(yàn)矩陣中。同時(shí)國內(nèi)汽車保險(xiǎn)費(fèi)用與汽車的低速碰撞性能無相關(guān)性，希望國家相關(guān)部門對(duì)標(biāo)歐盟模式盡快出臺(tái)低速碰撞法規(guī)，用于規(guī)范保險(xiǎn)行業(yè)和氣囊誤爆產(chǎn)生的糾紛。